RU2419494C2 - Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей - Google Patents
Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419494C2 RU2419494C2 RU2009123713/05A RU2009123713A RU2419494C2 RU 2419494 C2 RU2419494 C2 RU 2419494C2 RU 2009123713/05 A RU2009123713/05 A RU 2009123713/05A RU 2009123713 A RU2009123713 A RU 2009123713A RU 2419494 C2 RU2419494 C2 RU 2419494C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aerosol
- semiconductor elements
- composite materials
- diffusant
- layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при изготовлении изделий с полупроводниковыми переходами "р", "n" типа для микроэлектроники и солнечной энергетики. Задачей изобретения является повышение энергетических характеристик солнечных батарей, повышение производительности процесса нанесения материалов и снижение их потерь. Для этого в способе нанесения слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей операцию диспергирования осуществляют центробежным распылением. Во время выдержки полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля на них воздействуют электростатическим полем и/или полем униполярного коронного разряда, поддерживают средние напряженности воздействующих полей в диапазоне 1-8 кВ/см. Время экспозиции выбирают не более одной минуты. Техническим результатом изобретения является повышение производительности, снижение времени экспозиции, уменьшение потерь материала в пересчете на производственную программу установки. Вследствие сокращения времени жизни аэрозоля в аэрозольной камере химический состав капель аэрозоля не успевает претерпеть существенные изменения из-за разной скорости испарения, поэтому улучшаются энергетические показатели солнечных батарей. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при изготовлении изделий с полупроводниковыми переходами “p”, “n” типа для микроэлектроники и солнечной энергетики.
Известны способы нанесения лакокрасочных материалов на заземленные изделия, включающие операции диспергирования лакокрасочных материалов с одновременным сообщением образующимся аэрозольным частицам электрического заряда и осаждением заряженных частиц на электропроводящем изделии с образованием защитного покрытия (А.Д.Яковлев. Химия и технология лакокрасочных покрытий. Изд.2. Химия, 1989, с.195-259).
Недостатком известных способов электростатического нанесения лакокрасочных материалов является их непригодность для получения равномерных сплошных слоев из композиционных материалов на полупроводниковых элементах с требуемой толщиной 0,1 мкм. Это объясняется тем, что известные методы регулирования объемного электрического сопротивления ρv, вязкости и размеров частиц распыленного лакокрасочного материала позволяют достигнуть достаточных значений равномерности покрытия при толщине не менее 20 мкм, а наличие полупроводникового элемента в качестве осадительного электрода дополнительно снижает равномерность распределения толщины слоя композиционных материалов на полупроводниковом элементе.
Задача повышения равномерности нанесения тонкого слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей решена применением способа нанесения диффузанта в аэрозольной камере, куда подают диспергированный ультразвуком до состояния аэрозоля диффузант, а формирование слоя на поверхности полупроводникового элемента осуществляют за счет седиментации аэрозоля за выбранное время экспозиции этого элемента в аэрозольной камере (Патент Японии №4037918, 20.05.1995 г. Способ и устройство для распыления жидкого вещества). Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Однако данный способ не позволяет обеспечить необходимую производительность из-за низкой скорости седиментации аэрозольных частиц с размером порядка единиц микрометров. Другим недостатком являются большие потери диффузанта, так как осаждение аэрозоля происходит не только на полупроводниковые элементы, но и на стенки аэрозольной камеры.
Кроме того, из-за достаточно большого времени жизни аэрозоля, состоящего из тетраэтоксисилана, “р-n” добавок и водно-спиртовой жидкости, спирт начинает испаряться быстрее, чем вода, и к моменту осаждения частиц аэрозоля на поверхности полупроводникового элемента удельная концентрация воды в капле возрастает, что приводит к снижению энергетических показателей солнечной батареи.
Техническая задача, решаемая в изобретении, заключается в повышении энергетических характеристик солнечных батарей, в повышении производительности процесса нанесения диффузанта и снижении потерь диффузанта.
Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе нанесения слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей, включающем операции диспергирования жидких композиционных материалов, например диффузанта, до состояния аэрозоля и выдержку полупроводниковых элементов в области аэрозоля заданное время экспозиции, согласно предложению, операцию диспергирования осуществляют центробежным распылением, во время выдержки полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля на них воздействуют электростатическим полем и/или полем униполярного коронного разряда, поддерживают средние напряженности воздействующих полей в диапазоне 1-8 кВ/см, при этом время экспозиции выбирают не более одной минуты.
Суть изобретения поясняется графическими материалами, где на чертеже приведена структурная схема одного из устройств, позволяющих реализовать предложенный способ.
Диэлектрическую аэрозольную камеру 1 устанавливают на электропроводящий электрод 2 с зазором 3. В верхнюю часть камеры 1 введена распылительная чашка 4 высокооборотного распылителя с возможностью осевого перемещения. На изоляторе 5 укреплена емкость с диффузантом 7. Материалопровод 8 соединен одним концом с емкостью 6, а другим концом закреплен с зазором внутри чашки 4. В камере 1 установлен электрод 9. Чашка 4, электрод 9 через замыкатели 10, 11 подключены к изолированному выводу высоковольтного источника 12 постоянного тока. Полупроводниковый элемент 13 размещен в камере 1 на электропроводящем заземленном электроде 2. Средства ввода-вывода элемента 13 не показаны. Работу на устройстве осуществляют следующим образом. Приводят во вращение чашку 4 высокооборотного распылителя и поддерживают скорость ее вращения в диапазоне 30000-60000 об/мин.
Композиционный материал (в данном варианте выполнения диффузант 7) подают на чашку 4 высокооборотного распылителя. Диспергированный до аэрозоля диффузант 7 поступает в аэрозольную камеру 1. В камеру 1 вводят полупроводниковый элемент 13 на время экспозиции меньше одной минуты. Сразу после введения элемента 13 в камеру 1 замыкают замыкатели 10 и/или 11 (в зависимости от химического состава, реологических свойств и проводимости композиционного материала) и подают постоянное напряжение до 80 кВ от изолированного вывода высоковольтного источника 12 постоянного тока на чашку 4 и/или электрод 9, предназначенный для создания электростатического поля в аэрозольной камере 1. Средствами осевого перемещения регулируют взаимное положение чашки 4, электрода 9 и поддерживают средние напряженности полей, воздействующих на полупроводниковый элемент 13 в диапазоне 1-8 кВ/см при одинаковом потенциале на чашке 4 и электроде 9.
После выдержки элемента 13 заданное время экспозиции, элемент 13 выводят из камеры 1, вводят в камеру следующий, аналогичный элементу 13, и осуществляют таким образом нанесение слоя композитных материалов на полупроводниковые элементы 13 солнечных батарей.
Предложенная совокупность предложенных признаков способа позволяет увеличить производительность, так как под действием электрических полей скорость нанесения диффузанта примерно на порядок выше скорости седиментации аэрозоля. Поскольку снизилось время экспозиции, уменьшились и потери диффузанта в пересчете на производственную программу установки. Вследствие сокращения времени жизни аэрозоля в аэрозольной камере химический состав капель аэрозоля не успевает претерпеть существенных изменений из-за разной скорости испарения, поэтому улучшаются энергетические показатели солнечных батарей.
В качестве диффузантов могут быть использованы, например, композитные материалы следующих составов:
1. Фосфорный композит (Р типа)
- бутанол | 30-80% |
- фосфорная кислота | 3-50% |
- тетраэтоксисилан | 10-19% |
- кислота соляная | 0,1-0,5% |
- вода деионизованная | 5-30% |
2. Борный композит (n типа)
- борная кислота | 5-35% |
- тетраэтоксисилан | 40-80% |
- кислота соляная | 0,1-0,5% |
- бутанол | 30-80% |
- вода деионизованная | 5-30% |
Частными формами использования предлагаемого изобретения с заявленными отличительными признаками являются приводимые ниже примеры осуществления способа с композициями №1 и №2.
Композиция №1:
Объем раствора 1 л
1. Спирт изоприловый | 805 мл |
2. Кислота ортофосфорная | 8 мл |
3. Кислота соляная | 0,9 мл |
4. Тетраэтоксисилан | 160 мл |
5. Вода деионизванная | 25 мл |
Композиция №2:
Объем раствора 1 л
1. Спирт изоприловый | 932 мл |
2. Кислота борная | 35 г |
3. Кислота соляная | 1,5 мл |
4. Тетраэтоксисилан | 27 мл |
5. Вода деионизованная | 5 мл |
Пример 1. Наносят слой диффузанта из композиции №1 на кремниевую пластину полупроводникового солнечного элемента. Диффузант подают на чашку высокооборотного распылителя с расходом Р=2 мл/с на время экспозиции (выдержки) полупроводникового элемента в облаке аэрозоля в течение t=4 с, воздействуют в это время на облако аэрозоля и полупроводниковый элемент электростатическим полем со средней напряженностью Е=1 кВ/см. После высыхания композиционного материала получают на поверхности кремниевой пластины слой диффузанта толщиной 60-65 нм. Потеки, утолщения и разрывы в слое отсутствуют.
Качество удовлетворительное.
Пример 2.
Условия осуществления такие же, как в примере 1. Параметры режима: Р=4 мл/с, t=10 с, Е=1,0 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 100-110 нм удовлетворительного качества.
Пример 3.
Используют диффузант из композиции №2. Условия нанесения прежние. Параметры режима: Р=2 мл/с, 1=5 с, Е=4 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 8-85 нм. Качество удовлетворительное.
Пример 4.
Условия осуществления такие же, как в примере 3. Параметры режима: Р=1 мл/с, t=4 с. Воздействие на аэрозольное облако осуществляют электростатическим полем и полем коронного разряда с напряженностью Е=8 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 90-92 нм хорошего качества.
Пример 5.
Условия и режимы как в примере 4. Время экспозиции t=65 с. Получают слой диффузанта толщиной 120-900 нм с утолщениями и наплывами. Качество неудовлетворительное.
Пример 6.
Условия осуществления и режимы как в примере 4. Воздействие на аэрозольное облако осуществляют полем коронного разряда Е=8,5 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 70-140 нм с наплывами. Качество неудовлетворительное.
Пример 7.
Условия осуществления и режимы как в примере 1. Выбирают Е=0,9 кВ/см. Толщина слоя диффузанта колеблется в интервале от 0 нм до 50 нм, т.е. в слое наблюдаются разрывы. Качество неудовлетворительное.
Claims (1)
- Способ нанесения слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей, включающий операции диспергирования жидких композиционных материалов до состояния аэрозоля и выдержку полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля заданное время экспозиции, отличающийся тем, что операцию диспергирования осуществляют центробежным распылителем, во время выдержки полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля на них воздействуют электростатическим полем и/или полем униполярного коронного разряда, поддерживают средние напряженности воздействующих полей в диапазоне 1-8 кВ/см, при этом время экспозиции выбирают не более одной минуты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009123713/05A RU2419494C2 (ru) | 2009-06-23 | 2009-06-23 | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009123713/05A RU2419494C2 (ru) | 2009-06-23 | 2009-06-23 | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009123713A RU2009123713A (ru) | 2010-12-27 |
RU2419494C2 true RU2419494C2 (ru) | 2011-05-27 |
Family
ID=44055366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009123713/05A RU2419494C2 (ru) | 2009-06-23 | 2009-06-23 | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2419494C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018016979A1 (ru) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Солэкс-С" | Способ нанесения легирующих композиций и устройство для его осуществления |
-
2009
- 2009-06-23 RU RU2009123713/05A patent/RU2419494C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018016979A1 (ru) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Солэкс-С" | Способ нанесения легирующих композиций и устройство для его осуществления |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009123713A (ru) | 2010-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8294060B2 (en) | In-situ plasma/laser hybrid scheme | |
JPH08153669A (ja) | 薄膜形成方法及び形成装置 | |
CN107309146A (zh) | 一种微纳结构薄膜的制备方法及应用 | |
Maulik et al. | Voltage-controlled spray deposition of multiwalled carbon nanotubes on semiconducting and insulating substrates | |
Umezu et al. | Dye-sensitized solar cell utilizing electrostatic inkjet | |
RU2419494C2 (ru) | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей | |
Altmann et al. | Polymer deposition morphology by electrospray deposition-Modifications through distance variation | |
CN108470879A (zh) | 一种锂铜复合金属负极片的规模化生产方法 | |
Riggs et al. | Photonic curing of aromatic thiol–ene click dielectric capacitors via inkjet printing | |
Liu et al. | An electrospray aerosol generator with X-ray photoionizer for particle charge reduction | |
WO2021149737A1 (ja) | 2次電池の製造方法または2次電池 | |
KR20150011908A (ko) | 고효율 광 추출 기판 및 그에 따른 디스플레이 소자 및 그들의 제조방법 | |
CN102947010A (zh) | 涂覆玻璃基板的设备及方法 | |
KR101481939B1 (ko) | 투명분말을 이용한 광추출용 나노패터닝 기판 제조방법 | |
KR102118656B1 (ko) | 에어로졸 액적 관성 충돌 기반 고속 염료 흡착 장치 및 이를 이용한 염료감응형 태양전지의 제조 방법 | |
JP2568725B2 (ja) | マスクレスパターン化薄膜の作製方法 | |
CN102394255A (zh) | 在柔性薄膜光伏电池制造中喷淋电极同时沉积薄膜的技术 | |
RU2444810C1 (ru) | Способ нанесения борных и фосфорных легирующих композиций для изготовления солнечных фотоэлектрических элементов (сфэ) | |
Seong et al. | Deposition of controllable nanoparticles by hybrid aerodynamic and electrostatic spray | |
CN102054883A (zh) | 一种供硅太阳能电池铝浆生产用的铝膏及其制备方法 | |
EP3565386A1 (en) | Method for plasma powder treatment and coating | |
Eltaye et al. | Edible hybrid coating for food applications | |
WO2018016979A1 (ru) | Способ нанесения легирующих композиций и устройство для его осуществления | |
GB2043701A (en) | Granulatising liquid metals | |
Hernández-Tenorio et al. | Electrochemical synthesis of polypyrrole films doped with iodine by luminescent discharge plasma |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140624 |