CN101235534A - 高压固相晶化法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将非晶硅薄膜转化成多晶硅的方法。将沉积于基板上的氢化非晶硅薄膜或其器件置于不小于200个大气压的高压氢气环境中，在不低于600℃的温度下，维持2－20小时，所得到的氢钝化的多晶硅薄膜可直接被用做高效率的光电转换材料。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料制备范围，特别涉及到太阳能电池材料的制备技术。
背景技术
太阳能光伏发电是获得有利于环境的可再生能源的重要途径之一。当今的光伏市场是由晶体硅产品主导，也就是基于晶片的包括单晶硅和多晶硅的光伏组件，这是由于当今的基于薄膜的光伏产品还没有达到可以与晶体硅相竞争的性价比，其原因往往是由于其光电转换效率比晶体硅产品要低，而其单位发电的生产成本又不能明显低于晶硅产品。
薄膜多晶硅是薄膜光伏技术中最有潜力的材料，它代表了传统的晶体硅与薄膜光伏技术的一个良好折中，薄膜多晶硅光伏电池的厚度只需要有晶圆光伏电池的1％左右，且其形成过程不需要生产高纯度晶圆所需要的极大能量消耗和高纯度原材料及复杂的设备和工艺，而且薄膜硅的原材料几乎是无限的，不受到晶体硅光伏产业的原材料的制约。但是当今的制作薄膜多晶硅的技术不适合于大规模、低成本的生产光伏产品。这个传统方法是将低温沉积的非晶硅薄膜置入一个惰性气体环境中，在600℃温度下，退火近20小时(加热冷却又需要数小时)，其中的氢气逐渐被放出，并使非晶的结构逐渐转换成晶体结构。这个过程非常漫长，因为太快的处理会导致薄膜的脱落，另外也会引起所生长的晶硅膜所含的晶颗粒太密，而每一个颗粒都很小，这样对于光伏器件的制造非常不利。如此所形成的晶化硅薄膜又必须经过快速的更高温度的热处理，而后又必须用氢等离子体处理的方法对材料内部的缺陷进行氢钝化。这个烦琐、复杂且冗长的过程阻碍了多晶硅薄膜光伏技术的产业化。
发明内容
基于上述考虑，申请人拟订了本发明的首要目的：提供了一个改良的多晶硅薄膜形成的方法。
本发明进一步目的是，提供一个改良的薄膜多晶硅光伏器件的制作过程。
为了达到上述发明目的，本发明采用了一种将非晶硅薄膜转化成多晶硅的方法。其设想是借助很高的压力在高温下加速非晶硅材料晶化的过程，并同时不断的向硅膜中补充和提供氢元素。高密度的氢元素的存在使得硅网络中的晶粒不会变得太小，因为它抑制了籽晶的形成，但是又不妨碍已经形成的晶粒的继续增长。同时丰富的氢元素也保证在这个高压退火过程中硅薄膜中的缺陷被不断的由氢钝化而不需要在其后进行一次单独的氢钝化处理。这种方法的一个明显长处就是缩短了非晶硅向多晶硅薄膜转换的时间，不仅高温处理的时间可以由于高压的作用而缩短，加温和冷却的速率也可大大提高，因为在极高压下，薄膜由于温度变化太剧烈，而脱落的可能性大大减小。本发明所得到的氢钝化的多晶硅薄膜可直接被用做高效率的光电转换材料。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图显示了一个将非晶硅转换成多晶硅的高温高压设置。
具体实施方式
用等离子体增强化学气相沉积的设备，在不超过300℃的温度下，在基板3上形成厚度不超过5微米的氢化非晶硅，然后将该材料置入可密封的高温高压处理装置10中，将沉积于基板3上的氢化非晶硅薄膜或其元件8安放在一个具有加热功能的支承底座11上，在箱体中引入主要成分包含氢气31的气体，使其压力达到不小于200个大气压的高压，最好不小于1000个大气压，并将基板温度维持在不低于600℃。在这种高温高压状态下，维持2-20小时。
Claims (3)
1. 一个多晶硅薄膜，该薄膜厚度不超过5微米，平行于基板的粒径不小于10微米，其特征在于：它的形成过程是，将低温下在等离子体增强化学气相沉积系统中生长的氢化非晶硅薄膜置入一个密封的箱体，在箱体中引入含有氢气的压力不低于200个大气压的气体，并维持在不低于600℃的温度下，持续2-20小时。
2. 根据权利要求1所述的多晶硅薄膜，其特征在于：它是被掺杂的p型或n型半导体材料。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的多晶硅薄膜，其特征在于：它构成了一个光伏器件的一部分。
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| CNA200710002562XA CN101235534A (zh) | 2007-01-29 | 2007-01-29 | 高压固相晶化法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
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Cited By (3)
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| CN102064211A (zh) * | 2010-11-04 | 2011-05-18 | 友达光电股份有限公司 | 太阳能电池及其制作方法 |
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2007
- 2007-01-29 CN CNA200710002562XA patent/CN101235534A/zh active Pending
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