[發(fā)明專利]用于光伏器件或類似等的多晶硅厚膜及制備其的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380070983.X
• 申請(qǐng)日: 2013-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104919094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維賈伊·S·維拉薩米;馬丁·D·布拉卡蒙特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 葛迪恩實(shí)業(yè)公司
• 主分類號(hào): C30B25/18
• 分類號(hào): C30B25/18;C23C16/02;C30B29/06;H01L21/02
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 劉培培;黎艷

本申請(qǐng)涉及一種多晶硅膜，例如具有大于或等于1μm的顆粒尺寸，用于光伏器件(例如太陽(yáng)能電池)和類似等，以及制備該多晶硅膜的方法。

發(fā)明背景及內(nèi)容

用于低成本光伏模塊的技術(shù)涉及在基片上生長(zhǎng)薄膜的多晶硅而不是硅片。雖然薄膜的多晶太陽(yáng)能電池的效率低于晶體硅太陽(yáng)電池，但生產(chǎn)成本也明顯較低，且其可被伸縮用于大面積沉積。由于多晶膜中的少數(shù)載體擴(kuò)散長(zhǎng)度僅需要大于其厚度，因此薄膜的多晶電池還可消除可能需要昂貴工序的單晶材料上的一些質(zhì)量約束。

與通過(guò)高吞吐量過(guò)程的單晶硅相比，大顆粒的多晶硅材料可更廉價(jià)地被制造，例如鑄造或定向凝固來(lái)產(chǎn)生多晶硅塊。雖然大顆粒的多晶硅的多數(shù)和少數(shù)載體屬性接近于那些單晶硅，但示出晶界的存在會(huì)減少使用該技術(shù)所制造的太陽(yáng)能電池的效率(可能由于較大的復(fù)合率)。

由于多晶電池的開(kāi)路電壓隨超過(guò)1μm的多晶硅顆粒尺寸而增加，因此需要多晶硅厚膜具有大于或等于1μm的顆粒尺寸。此外，工程特別需要在類似玻璃的低成本基片上進(jìn)行沉積。但是，當(dāng)使用玻璃基片時(shí)，在硅成長(zhǎng)期間經(jīng)常需要將電池和/或基片的溫度保持在低于或等于玻璃的轉(zhuǎn)變溫度下。

在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，提供含有吸收膜(由一個(gè)或多個(gè)層構(gòu)成)的光伏器件(例如太陽(yáng)能電池)，其包括多晶硅，具有大于或等于1μm平均粒度。

根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，提供基片(例如玻璃或云母基片)，包括位于基片上的含有鎳的納米粒，以及涂在基片上的含有鎳的催化劑薄膜，可在催化劑薄膜之前和/或之后被沉積。其中，含有鎳的催化劑膜可包括：選擇性地?fù)诫s有磷等的鎳。熱處理和暴露于硅烷氣可用來(lái)形成含有多晶硅的膜。

在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，提供一種在基片上制備含有硅的多晶膜的方法，所述方法包括：在所述基片上沉積含有鎳的催化劑層，并沉積納米粒；將所述催化劑層和所述納米粒暴露至硅烷氣；以及在所述暴露至硅烷氣的至少一部分時(shí)間期間將涂有所述催化劑層和所述納米粒的所述基片熱處理，在所述基片上生長(zhǎng)含有硅的膜。

附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是示出在制備過(guò)程期間，硅(Si)膜在基片(例如玻璃或云母基片)上生長(zhǎng)的橫截面圖。

圖2是示出根據(jù)示例性實(shí)施例，制備顆粒尺寸大于或等于1μm(如圖1所示)的多晶硅厚膜的方法的流程圖。

圖3是示出云母基片上的硅(Si)的橫截面圖。

圖4是示出另一個(gè)玻璃基片上的導(dǎo)電層的橫截面圖，根據(jù)圖1－3中的任何一個(gè)所制備的多晶硅膜被轉(zhuǎn)移至其上。

示例性實(shí)施例的具體說(shuō)明

以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。整個(gè)附圖中相同的參照符號(hào)表示相同的部分。

圖1示出基片11(例如玻璃或云母基片)上含有硅的膜15。在此使用的在…上包括直接和間接位于其上的兩者。因此，在此所使用的在…上不要求直接接觸(例如，即使其之間具有其他層，層或膜也表示在基片上)。

參照?qǐng)D1，提供基片11、緩沖層12、催化劑13、鎳納米粒14，和硅15。硅膜15在基片11上被生長(zhǎng)之后，催化劑層13可以或也可以不存在于產(chǎn)品中。

緩沖層12可以是，例如透明介質(zhì)層(例如，包括氧化鋅等)，在玻璃基片11上被形成，用來(lái)在制備基于硅的膜15過(guò)程中減少鎳擴(kuò)散至玻璃基片11中。例如，緩沖層12可由含有氧化鋅的介電或?qū)щ妼咏M成。可選擇地，緩沖層12可具有雙層設(shè)計(jì)并由(i)形成在基片11上的氧化鋅層組成，和(ii)形成在氧化鋅層之上的ITO層組成。可選擇地，在示例性實(shí)施例中，緩沖層12可由例如ZnO/ITO/Ag的三層組成。

在玻璃基片11上形成緩沖層12之后，催化劑13被分散到玻璃基片11上。催化劑13可以是或包括鎳(例如，無(wú)電極的鎳，類似含有無(wú)電極沉積的鎳的導(dǎo)電層)。鎳催化劑層(連續(xù)的或不連續(xù)的)13可摻雜有硼，來(lái)生成p型硅膜15，或可摻雜有氬或磷(例如，6-10％的磷原子)，來(lái)生成N型硅膜15。含有鎳的納米粒14被沉積在基片11上，在催化劑13被沉積在基片11上之前和/或之后。在優(yōu)選的實(shí)施例中，催化劑13被沉積在基片11上之后，納米粒14通過(guò)任何合適的方法被沉積在基片11上。然后基片11被加熱和/或使用至少約580攝氏度的高溫，更優(yōu)選是至少約620攝氏度(例如，至約690攝氏度)。在加熱期間和/或之后，硅烷氣被引入至反應(yīng)室，并在熱金屬化的玻璃基片11上流過(guò)，且基片11快速地被熱循環(huán)。可引入氣體(例如，硅烷和/或硅烷和氫的混合物)，且暴露的涂層基片的熱循環(huán)被執(zhí)行，從而在基片上生長(zhǎng)硅膜15。