[發(fā)明專利]硫硅半導體合金疊層太陽能電池的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610052241.X
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105679653B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設計）人: 楊永佳;胡思福;李同彩;胡志偉;菲利克斯.胡;李曉紅;劉德雄;溫才;唐金龍;蔣鑫
• 申請（專利權）人: 西南科技大學;成都特頻微電子科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/24;H01L31/18
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司51100
• 代理人: 馮忠亮

1.硫硅半導體合金疊層太陽能電池的制作方法，其特征在于包含以下步驟：

1）將硅基太陽能電池襯底芯片清洗烘干后，放置于真空鍍膜機真空室內旋轉支架上，

2）用高真空電子束鍍膜裝置，真空度優(yōu)于3×10^-3Pa，電子束加熱裝置的束流100-350mA，蒸鍍時間5-30min，石墨坩堝盛Si塊，襯底芯片置于旋轉支架上，旋轉支架轉速5-10圈/分，蒸鍍第一層Si膜，厚度0.1-1μm，

3）關閉電子束加熱裝置，開啟鉬舟熱電阻加熱器，加熱電流50-350A，鉬舟內盛高純S粉末0.05-0.15g重量，在襯底芯片的第一層Si膜上蒸鍍第二層S膜，厚度0.1-0.5μm，關閉鉬舟加熱器，

4）用步驟2）同樣工藝在襯底芯片的第二層S膜蒸鍍第三層Si膜，厚度控制在0.3-1μm，在襯底芯片的表面形成Si/S/Si三層膜，

5）關閉電子束加熱裝置，開啟旋轉支架的電加熱器，3×10^-3 Pa高真空度下升溫至80-300℃，將Si/S/Si三層膜進行真空退火處理10-30分鐘，使液態(tài)S原子向多孔的Si膜中擴散遷移，S均勻分布在多孔的Si膜中，3×10^-3 Pa高真空度下的退火處理，防止S原子的氧化，

6）將襯底芯片從高真空鍍膜機真空室取出，置于高溫退火爐或高溫氧化爐，在300-800℃高溫、N₂保護下熱處理5-30分鐘，使襯底芯片表面上的多層薄膜轉變成S均勻分布致密的S/Si混合物，防止ns激光外延生長S/Si合金，S原子的外擴散造成合金體中S原子濃度的降低，

7）將襯底芯片置于可移動的真空室中，充入高純N₂至1個大氣壓，

8）用激光帶產生裝置將納秒激光整形，形成激光帶，

9）將上述激光帶掃描置于可移動的真空室中的襯底芯片，在其表面形成平行等間距的條狀n⁺(s)型S/Si半導體合金層，呈現(xiàn)多晶結構。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于步驟4）中在襯底芯片的表面形成Si/S/Si三層膜基礎上至少重復鍍S/Si膜一次，形成Si/S/Si/S/Si五層膜，鍍S工藝同步驟3）鍍Si工藝同步驟2），多層膜的總厚度達到0.5-3.5μm。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟7）中的真空室的體積為20×20×5cm，抽真空達10^-1Pa后再充氮氣，步驟8）中將532或1064nm波長的納秒激光整形，在柱面透鏡的聚焦點處形成激光帶，激光帶長度0.5-3cm,寬度0.5-2mm,納秒激光脈沖寬度在1ns-800ns，重復頻率10-100Hz，步驟9）中的參數(shù)如下：

（1）激光帶激光能量密度5-100mj/cm²，使芯片表面S/Si混合物熔化，在其表面形成平行等間距的條狀n⁺(s)型S/Si半導體合金層，

（2）襯底芯片移動速度50-500μm/s，

（3）條狀S/Si半導體合金層寬度200nm，長度10mm，S/Si半導體合金平行條的間距為500nm，

（4）襯底芯片表面n⁺(s)型S/Si半導體合金層中S原子濃度到達5×10¹⁸-10²⁰/cm³，n⁺(s)型S/Si半導體合金層的表面薄層電阻為10-50歐，在25-75℃環(huán)境溫度下其薄層電阻具有負的電阻溫度系數(shù)，

（5）S/Si半導體合金層在1.1～2.5μm太陽光近紅外區(qū)的光吸收率達90%以上。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于包含以下步驟8）中調整激光帶產生裝置的激光光路，使散焦位置處的帶狀ns激光平面尺寸為寬為5mm，長為30mm，散焦位置處的激光能量密度30mj～150mj/cm²，ns激光重復頻率10～100Hz，在步驟9）中使可移動的真空室內的襯底芯片處于柱面透鏡聚焦點后5～30mm散焦位置，襯底芯片移動速度50～500μm/s，S/Si半導體合金層與襯底芯片表面的絨面結構呈共形覆蓋。