[發(fā)明專利]晶體織構(gòu)化的金屬襯底和器件、包括這樣的器件的電池和光伏模塊以及薄層沉積方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310112463.2
• 申請日: 2008-08-28
• 公開（公告）號: CN103397247A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J-P·雷雅爾;P-L·雷代;P·羅加卡瓦魯卡斯;Y·杰里達內(nèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 安賽樂米塔爾不銹鋼及鎳合金公司;綜合工科學(xué)校
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C19/00;C22C30/00;H01L31/0392;H01L31/042;H01L21/205
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 楊曉光;于靜

本申請是申請日為2008年8月28日、申請?zhí)枮?00880113563.4、發(fā)明名稱為“晶體織構(gòu)化的金屬襯底、晶體織構(gòu)化的器件、包括這樣的器件的電池和光伏模塊以及薄層沉積方法”的申請的分案申請。?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體織構(gòu)化（crystallographically?textured）的金屬襯底、晶體織構(gòu)化的器件、包括這樣的器件的光伏電池和模塊、以及沉積薄層的方法。?

背景技術(shù)

在光伏電池工業(yè)中，在陶瓷、玻璃或金屬襯底上形成基于硅的薄層是目前短缺的單晶或大塊多晶硅的替代品。事實上，用于形成薄膜的技術(shù)允許顯著減少所使用的硅的量。?

具有薄層的光伏電池目前存在兩種不同的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)。第一種網(wǎng)絡(luò)涉及非晶、多形（polymorph）、納米晶體和微晶體硅的薄層。第二網(wǎng)絡(luò)涉及多晶硅的薄層。?

在第一網(wǎng)絡(luò)中，通常在低溫（100℃到350℃）下通過例如等離子體增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）的等離子體技術(shù)在玻璃襯底上或在諸如聚合物和不銹鋼的撓性（flexible）低成本襯底上沉積非晶硅的薄層。?

該技術(shù)具有經(jīng)濟性的優(yōu)點，但是還具有以下兩個主要缺點，即，在工業(yè)過程中轉(zhuǎn)換效率被限制到10%，在非晶硅情況下被光照時的效率劣化（稱為Staebler-Wronski不穩(wěn)定性）。?

可以通過形成多形硅的薄層來限制該劣化現(xiàn)象，其特征在于在非晶硅內(nèi)并入了硅的納米微晶。?

在多晶硅的情況下，用于獲得硅的方法要求各階段處于高溫下。可能在低溫下沉積非晶硅，但是通過在高溫下退火使其再結(jié)晶。?

難以使轉(zhuǎn)化效率與制造光伏電池的成本之間的折衷最優(yōu)化。?

我們已知文獻“Roedern,K.Zweibel?and?HS.Ullal,The?role?of?polycrystalline?thin-film?PV?technologies?for?achieving?mid-term?market?competitive?PV?modules–B.–31st?IEEE?Photovoltaics?Specialists?Conference?and?Exhibition-NREL/CP-520-37353-Lake?Buena?Vista,Florida,January3-7,2005”，其是允許形成多晶硅（多晶-Si）薄膜的方法。?

當(dāng)今已公認，為了獲得高效率，需要形成多晶硅的層，如在文獻“Bergmann?and?JH.Werner,The?future?of?crystalline?silicon?films?on?foreign?substrates–Thin?Solid?Films,403-404,162-169,2002”中所述。?

結(jié)晶硅（crystallised?silicon）薄層的轉(zhuǎn)換效率的顯著提高需要實施這樣的形成技術(shù)，所述形成技術(shù)提供高的結(jié)晶體積濃度和盡可能大的晶粒。通常的沉積過程包括非晶或部分結(jié)晶的硅沉積相（deposit?phase）。結(jié)晶的程度依賴于沉積溫度。?

通常的沉積過程還包括通過600℃與1000℃之間的熱處理（例如：在真空下的熱處理、激光熱處理）或通過在特定的反應(yīng)器中引入薄膜（例如：具有氫的等離子體、微波等）的非晶硅的結(jié)晶相。?

起初使用多晶硅薄膜的各種高溫（T>650℃）沉積技術(shù)，包括例如氣相方法和在靜態(tài)爐中的熱處理方法或借助于激光。?

然而，這些結(jié)晶技術(shù)導(dǎo)致襯底在高溫下不穩(wěn)定的問題，或襯底與薄膜之間的相互作用的問題。?

為了在低溫（T<600℃）下實現(xiàn)沉積和硅結(jié)晶，從文獻EP0571632可知，通過氣相化學(xué)沉積（CVD）技術(shù)或等離子體輔助氣相化學(xué)沉積（PECVD）技術(shù)，在T<450℃的溫度下，在玻璃上沉積非晶硅，然后在存在氫的條件下將薄膜暴露在400W的電微波場中。可以根據(jù)優(yōu)選取向{110}獲得織構(gòu)化的多晶硅薄膜。?