[發(fā)明專利]玻璃襯底上光控制備硅薄膜太陽(yáng)能電池的方法及沉積室

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910172569.5
• 申請(qǐng)日: 2009-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101719528A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳瑞敏;李定珍;王玉蒼;郭新峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 靳瑞敏
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18;C23C14/18;C23C14/24
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 莊振乾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在玻璃襯底上制備硅薄太陽(yáng)能電池的方法。?

背景技術(shù)

在玻璃襯底上制備硅薄膜太陽(yáng)能電池是未來(lái)太陽(yáng)能電池具有潛力的發(fā)展方向，玻璃具有優(yōu)良的透光性，成本低廉，具有一定的強(qiáng)度，可以耐一定的高溫，并且是一種建筑材料，在廉價(jià)的玻璃襯底上制備硅薄膜太陽(yáng)能電池極具商業(yè)價(jià)值。制備需要的硅薄膜是制作薄膜太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵，硅薄膜太陽(yáng)能電池分為非晶硅太陽(yáng)能電池、微晶硅太陽(yáng)能電池和多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，因?yàn)槠胀úＡ?yīng)變點(diǎn)低的限制，所以通常用等離子化學(xué)反應(yīng)氣相沉積(PlasmaEnhance?Chemical?Vapor?Deposition?CVD)非晶硅薄膜，然后制備非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池，非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池是最早商業(yè)化的薄膜電池，非晶硅引入大量的氫(10％)后，禁帶寬度從1.1eV升高到1.7eV，有很強(qiáng)的光吸收性。但是，非晶硅電池長(zhǎng)期被光照射時(shí)，電池效率會(huì)明顯地下降，這就是所謂的光致衰退(S-W)效應(yīng)，這是非晶硅薄膜電池遇到的主要問(wèn)題，于是，人們通過(guò)常規(guī)電阻爐加熱、鋁誘導(dǎo)、激光掃描等方法再晶化做多晶硅薄膜電池。制備硅薄膜常用的方法是首先用等離子化學(xué)反應(yīng)氣相沉積非晶硅薄膜，然后二次晶化。按再晶化處理溫度的高低劃分，目前分為三類：低溫工藝、中溫工藝和高溫工藝。低溫是指電池制備過(guò)程的處理溫度在550℃以下。適宜這類電池的襯底通常有玻璃、不銹鋼以及塑料等，通過(guò)直接沉積法制備晶粒尺寸僅在納晶范圍(幾十個(gè)nm左右)的薄膜太陽(yáng)電池。其最大優(yōu)點(diǎn)就是投入的熱能少，可以利用廉價(jià)、透明、易于大面積制備。中溫是指電池制備過(guò)程的處理溫度在550-1000℃。先利用PECVD法在可以耐較高溫度的玻璃等襯底上低溫沉積硅薄膜，然后采用中溫晶化工藝(550-1000℃)將晶粒增大，制備薄膜電池。高溫是指電池制備過(guò)程的處理溫度在1000℃以上。一般來(lái)說(shuō)，高溫工藝容易制備出大顆粒的硅薄膜，但是，目前很難找到一種廉價(jià)的無(wú)污染的耐高溫襯底，另外耗能高、成本高(比如用激光晶化)；就低溫工藝來(lái)說(shuō)，用PECVD法直接沉積的硅薄膜晶粒較小、缺陷較多、光電性能較差。總之，用等離子化學(xué)反應(yīng)氣相沉積非晶硅薄膜，然后二次晶化制備硅薄膜太陽(yáng)電池需要在沉積室沉積、二次晶化分步完成，工藝復(fù)雜，工業(yè)應(yīng)用成本高。另外，在非晶硅薄膜退火制備多晶硅薄膜過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生硅薄膜與玻璃襯底有明顯的分離現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種在玻璃襯底上光控制備硅薄膜太陽(yáng)能電池的方法。該制備方法大大降低工藝復(fù)雜度和生產(chǎn)成本，玻璃與硅膜不易分離，提高硅薄膜的結(jié)晶效果及其硅薄膜電池的效率和穩(wěn)定性。?

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：該玻璃襯底上光控制備硅薄膜太陽(yáng)能電池的方法，其特征在于是按下述步驟制備而成：1、以標(biāo)準(zhǔn)工藝清洗的帶有織構(gòu)的透明導(dǎo)電膜的玻璃為襯底；2、將清洗過(guò)的玻璃襯底置于沉積室中，用所需頻率的光照，依次用等離子體反應(yīng)沉積，制備穩(wěn)定均勻的p、i、n層硅薄膜太陽(yáng)能電池，用頻率為1.2×10¹⁴Hz和2×10¹⁵Hz照射；光照退火時(shí)間2-70分鐘，不同的頻率的光子能量不同，產(chǎn)生不同性質(zhì)的多晶硅薄膜，在真空狀態(tài)下自然冷卻到室溫；?

?3、然后取出，然后再蒸鍍金屬電極鋁，電池電極從透明導(dǎo)電膜和鋁引出，?這樣就在玻璃襯底上制備硅薄太陽(yáng)能電池。?

進(jìn)一步的所述沉積和光照的步驟可以在沉積室內(nèi)沉積、光照退火一次完成。?

所述沉積和光照的步驟可以根據(jù)需要在沉積室內(nèi)沉積、光照退火交替多次進(jìn)行。?

所述光照退火處理過(guò)程中的最高溫度應(yīng)稍微高于玻璃軟化點(diǎn)溫度，這樣可以使玻璃軟化，與硅膜因處理過(guò)程中產(chǎn)生的變化相適應(yīng)。?

所述沉積室設(shè)有光窗，光源安裝在沉積室光窗的外部，光源發(fā)出的光通過(guò)光窗透射到該沉積室襯底上。?

所述光窗是石英玻璃，不影響光的傳遞。?

所述沉積室上設(shè)有可擦去沉積室內(nèi)壁石英玻璃上沉積物的除塵裝置。?

所述除塵裝置具有機(jī)械臂，機(jī)械臂的端部連接有的刮塵刷。?

所述除塵裝置具有在沉積室內(nèi)鉸接的支桿，支桿端部連接有刮塵刷，在支桿對(duì)應(yīng)的沉積室的外壁上設(shè)有磁力傳動(dòng)器，通過(guò)磁力傳動(dòng)器控制支桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。?