多晶硅薄膜待解决的关键问题

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-06 阅读:128

  多晶硅薄膜的晶粒尺寸在经过区再结晶后增大且霍尔迁移率提高,但随后的薄膜生长发现薄膜出现裂纹,影响了电池的效率,在从味衬底土得到开路电压,短路电流在衬底上得到开路电压,在廉价低成本衬底上,采用高温法制备多晶硅薄膜太阳电池一直是国际上的研究热点。这种方法可以快速沉积高质量的硅膜,可以引用体硅太阳电池的制作方法。对于这种薄膜太阳电池,衬底材料以及硅膜和衬底的匹配区熔再结晶是有待解决的关键问题。

  制备陶瓷衬底上的多晶硅薄膜太阳电池有一些特殊的要求,衬底与多晶硅薄膜之间要有杂质阻挡层,原因是陶瓷衬底通常含有较高浓度的有害杂质,尤其是一些金属杂质,能严重影响电池性能这些非硅衬底有时较难与多晶硅薄膜相匹配,需要有一定厚度的缓冲层,以减少热膨胀系数不同造成的应力一般都要有再结晶的过程以增大晶粒由于衬底绝缘,正负电极一般都要由前表面引出。

  对于衬底的选择要满足成本低无毒性热膨胀系数与硅匹配,甚至更高的温度有足够的机械稳定性和化学稳定性能耐大的温度梯度比较合适的陶瓷材料多为一些硅和铝的化合物沉积硅薄膜时,得到的晶粒尺寸非常小,约在到几微米范围内。为了得到较大晶粒的硅薄膜,需要用晶化手段增大晶粒尺寸,而晶化过程是依次将部分硅薄膜熔化超过硅的熔点然后冷却结晶,这个过程对衬底热膨胀系数和耐温度梯度的能力有相当高的要求。适合的衬底材料仅有极少数。

  由于这些衬底通常含有较多的杂质,为防止在高温下杂质向活性层的扩散,需要在活性层和衬底之间增加有效阻挡层,如复合阻挡层(简称层)石墨衬底上的阻挡层等。除了中间阻挡层外,还需在硅薄膜上有一层覆盖层,以防止熔化后的硅膜收缩成球。晶化手段包括区熔再结晶技术可以以线形加热器,灯管或石墨条或电子束来实现激光晶化技术经过再结晶后的薄膜硅晶粒增大,一般该层为重掺,所以一般作为籽晶层。

  在将覆盖层腐蚀掉后,在籽晶层上用或再做一次轻掺杂的硅薄膜外延沉积,作为太阳电池的活性层。由于材料经过再结晶后,晶粒可以大到几毫米,可以采用常规电池的制作工艺来制备薄膜电池目前不同的研究机构得到的实验室结果国际上研究犯陶瓷衬底太阳电池的机构主要有二廿一现附等,他们主要作了几几衬底上比沉积硅薄膜的研究。同时亦作为杂质阻挡层,降低衬底金属杂质对活性层的影响还可以作为背场层,增加势垒高度,加强少子收集。

  值得注意的是稍薄的厚度有利于进行晶化掺杂的硅,尤其是掺翻的硅晶化温度较低,有利于再结晶。

  为了防止籽晶层在区熔过程中由于表面张力而收球,一般在沉积完籽晶层后作一脚厚的仇覆盖层作为保护层,并在区熔结束后去掉。电池的发射区是通过常规的热扩散过程得到的,电池的正负电极全部由一面引出。由于陶瓷衬底表面不规则,无法采用光刻等手段,目前电极图形采用掩膜方法制备。采用等离子化学汽相沉积制备了氮化硅作为减反膜。

标签: 薄膜
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