[發(fā)明專利]一種離子束磁控濺射兩步法制備微晶硅薄膜的方法和一種離子束磁控濺射復(fù)合鍍膜的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210094395.7
• 申請(qǐng)日: 2012-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN102605335A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周靈平;梁鳳敏;彭坤;朱家俊;李德意;李紹祿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C23C14/46;C23C14/06
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池用微晶硅薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微晶硅薄膜的制備方法和裝置，也可以應(yīng)用到異質(zhì)襯底上沉積薄膜，提高薄膜粘接性能和結(jié)晶度的其他領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

硅薄膜被視為薄膜太陽(yáng)能電池的核心材料越來越引起人們的重視。目前制備的硅薄膜主要是以非晶態(tài)的形式存在，但非晶硅薄膜光伏電池存在轉(zhuǎn)換效率低和由S-W效應(yīng)引起的效率衰退等問題，微晶硅薄膜是一種納米硅晶粒鑲嵌在非晶網(wǎng)絡(luò)中的材料，具有較高電導(dǎo)率、較高遷移率的電學(xué)性質(zhì)及優(yōu)良的光學(xué)穩(wěn)定性，制備高晶化率的微晶硅薄膜可以有效克服非晶硅薄膜的不足，并且其制備技術(shù)與非晶硅薄膜完全相容，因此近年來越來越多的研究人員開展了微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的研究工作。?

硅薄膜的結(jié)晶性能是制備高質(zhì)量微晶硅薄膜的一個(gè)重要參考指標(biāo)，直接影響硅薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率和穩(wěn)定性。早期研究者主要采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)方法制備硅薄膜，Moonsang?Kang等人采用ECR?CVD方法在襯底溫度300℃，不同氫氣稀釋比(H₂/SiH₄＝0～9)條件下制備非晶硅薄膜(Moonsang?Kang，Jaeyeong?Kim，Yongseo?Koo，et?al.Characteristics?of?a-Si：H?films?prepared?by?ECR?CVD?as?a?function?of?the?H₂/SiH₄[J].Materials?Chemistry?and??Physics，1997(51)：152-156)。國(guó)內(nèi)的王永興等人采用常壓CVD方法在450～520℃襯底溫度下制備氫化非晶硅薄膜(王永興，崔萬秋，何笑明，等.常壓CVD淀積非晶硅薄膜的研究[J].武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1991，13(3)：34-39)。目前國(guó)內(nèi)外非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池普遍是采用CVD法來制備的，為了提高采用CVD法制備硅薄膜的晶化率，研究者主要從對(duì)沉積的非晶硅薄膜進(jìn)行后處理熱退火和在基體上引入種子層這兩個(gè)方面著手。采用后處理熱退火工藝誘導(dǎo)晶化提高薄膜晶化率，通常是先在基體上制備處于亞穩(wěn)態(tài)的非晶硅薄膜，然后通過金屬誘導(dǎo)晶化(MIC)，快速熱退火(RTA)，固相晶化(SPC)，激光晶化退火(ELA)等技術(shù)將非晶硅轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜，目前這方面的報(bào)道較多。Ebil?O等人利用HWCVD方法固定襯底溫度430℃制備非晶硅薄膜，之后采用Al誘導(dǎo)硅薄膜晶化(Ebil?O，Aparicio?R，Birkmire?R.Aluminum-induced?crystallization?of?amorphous?silicon?films?deposited?by?hot?wire?chemical?vapor?deposition?on?glass?substrates[J].Thin?Solid?Films，2010，519：178-183.)。Yuwen?Zhao等人首先采用PECVD法在襯底溫度400℃，H₂/SiH₄＝3～10條件下，以?的沉積速率沉積非晶硅薄膜，之后利用脈沖快速熱退火法對(duì)樣品進(jìn)行后處理，制備多晶硅薄膜。處理過程包括多個(gè)周期，每一個(gè)周期中，先預(yù)加熱到550℃維持60s，緊接著在850℃保溫1s，整個(gè)處理過程在幾分鐘內(nèi)完成晶化(Yuwen?Zhao，Wenjing?Wang，F(xiàn)eng?Yun，etal.Polycrystalline?silicon?films?prepared?by?improved?pulsed?rapid?thermal?annealing[J].Solar?Energy?Materials&Solar?Cells，2000，62：143-148)。中國(guó)科學(xué)院?長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所黃金英等申請(qǐng)了《制備微晶硅的方法》的專利(專利號(hào)：CN1727526A)，利用紫外光輔助熱退火的方法將PECVD法制備的非晶硅薄膜誘導(dǎo)晶化。R.H.Buitrago等人采用PECVD法在Schott?AF-37玻璃襯底上于200～250℃條件下制備非晶硅薄膜，再采用固相晶化法退火處理，退火溫度600-800℃，退火時(shí)間24h(R.H.Buitrago，G.A.Risso，M.Cutrera，et?al.Polycrystalline?silicon?thin?film?solar?cells?prepared?by?PECVD-SPC[J].International?Journal?Of?Hydrogen?Energy，2008，33：3522-3525)。但總的說來，對(duì)樣品的后處理一方面使得工藝流程復(fù)雜化，生產(chǎn)成本提高，另一方面，制備的薄膜在后處理過程中存在誘導(dǎo)金屬層處理不完全及其它雜質(zhì)污染等局限性。?