一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的方法，通过准备室、本征室、P室、N室、机械泵A、机械泵B、分子泵C、分子泵D、罗茨泵E和罗茨泵F，经过准备预热步骤、准备室预溅射步骤、生长P型氢化纳米晶硅薄膜步骤、生长本征氢化纳米晶硅薄膜步骤和生长n型氢化纳米晶硅薄膜步骤，通过改变PECVD的真空系统以及工艺方法实现低成本氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的生长。将PECVD的真空系统改为由分子泵罗茨泵机械泵蝶阀构成。罗茨泵转数介于分子泵与机械泵之间，与普通蝶阀即可将气压精确维持在200Pa上，构成纳米晶硅薄膜生长所需的气压调节系统。

【技术实现步骤摘要】
一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的系统和方法
本专利技术涉及太阳能电池领域，具体涉及一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的系统和方法。
技术介绍
目前人类面临的环境污染和能源危机越来越严峻，开发清洁能源迫在眉睫。太阳能作为绿色能源，取之不尽，又无污染，是人类实现可持续发展的重要途径。太阳能电池作为人们利用太阳能的主要手段。目前较为普及的晶体硅太阳能电池存在成本较高，原材料消耗大的问题，而非晶硅又存在光致衰退的现象，其他化合物太阳能电池对环境有污染。氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池，利用了氢化纳米晶硅的高电导率，高光吸收系数和光照下衰退较小的特点，同时结合了薄膜技术的低材料低温低成本的优势，拥有很好的发展前景。氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池由透明导电氧化物(TCO)/P型氢化纳米晶硅薄膜(p-μc-Si：H)/本征氢化纳米晶硅薄膜(i-μc-Si:H)/n型氢化纳米晶硅薄膜(n-μc-Si:H)/金属铝电极(Al)构成。目前人们主要使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)，采用硅烷(SiH4)，氢气(H2)，磷烷(PH3)，硼烷(B2H6)为源气体，以导电玻璃为衬底，生长氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池。利用PECVD生长氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池时，由于需要较高的氢稀释比(H2：SiH4＝100:1)，所以腔室内的工作气压必须维持在一个稳定且较高(200Pa)的数值。这需要PECVD的真空系统能对工作气压200Pa做出精确而稳定的调节。而传统的PECVD的真空系统是由机械泵分子泵蝶阀构成，而分子泵转数较高，适用于的工作气压为0.1Pa以下，而机械泵转数较低，对气压的调节慢而不精确，所以要将气压精确维持在200Pa上，一般需要配置精度高稳定性的国外进口蝶阀。但是国外进口蝶阀价格昂贵，增加工艺成本。
技术实现思路
本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的系统，包括准备室、本征室、P室、N室、机械泵A、机械泵B、分子泵C、分子泵D、罗茨泵E和罗茨泵F；所述准备室通过阀A1连接所述机械泵A，通过阀C1连接所述分子泵C(7)，通过蝶阀E1连接所述罗茨泵E；所述P室通过阀A2连接所述机械泵A，通过阀C2连接所述分子泵C，通过蝶阀E2连接所述罗茨泵E；所述罗茨泵E通过阀ae连接机械泵A，所述分子泵C通过阀ac连接机械泵A；所述本征室通过阀B1连接所述机械泵B，通过阀D1连接所述分子泵D，通过蝶阀F1连接所述罗茨泵F；所述N室通过阀B2连接所述机械泵B，通过阀D2连接所述分子泵D，通过蝶阀F2连接所述罗茨泵F；所述罗茨泵F通过阀bf(25)连接机械泵B，所述分子泵D通过阀bd连接机械泵B；所述准备室和P室之间设置有第一真空锁，所述P室和本征室之间设置有第二真空锁，所述本征室和N室之间设置有第三真空锁。一种利用上述的系统制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的方法，包括以下步骤：(1)、准备预热步骤：将导电玻璃处理后放入准备室，将N室的抽至真空后，对N室进行预热；(2)、准备室预溅射步骤：关闭第一真空锁，关闭阀C1和阀C2，关闭分子泵C，关闭阀ac,打开阀ae，启动罗茨泵E，打开蝶阀E1，通入氩气控制蝶阀E1将气压维持在100Pa,启动射频电源，预溅射样品；(3)、生长P型氢化纳米晶硅薄膜步骤：完成预溅射后，停止通入氩气，打开蝶阀E1，将氩气抽出，打开第一真空锁，将样品传送至P室；关闭蝶阀E1，打开蝶阀E2，关闭第一真空锁，通入硅烷、氢气和硼烷，控制蝶阀E2将气压维持在200Pa,启动射频电源，设置时间，生长P型氢化纳米晶硅薄膜；(4)、生长本征氢化纳米晶硅薄膜步骤：停止通入气体，打开蝶阀E2，将剩余气体抽出，打开第二真空锁，将样品传送至本征室；关闭第二真空锁，关闭第三真空锁，关闭阀D1、阀D2和分子泵D，关闭阀bd,打开阀bf，启动罗茨泵F，打开蝶阀F1，通入硅烷和氢气，控制蝶阀F1将气压维持在200Pa,启动射频电源，设置时间，生长本征氢化纳米晶硅薄膜；(5)生长n型氢化纳米晶硅薄膜步骤：停止通入气体，打开蝶阀F1，将气体抽出，打开第三真空锁，将样品传送至N室，关闭蝶阀F1，打开蝶阀F2，关闭第三真空锁，通入硅烷、氢气和磷烷，控制蝶阀F2将气压维持在200Pa,启动射频电源，设置时间，生长n型氢化纳米晶硅薄膜。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过改变PECVD的真空系统以及工艺方法实现低成本氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的生长。将PECVD的真空系统改为由分子泵罗茨泵机械泵蝶阀构成。罗茨泵转数介于分子泵与机械泵之间，与普通蝶阀即可将气压精确维持在200Pa上，构成纳米晶硅薄膜生长所需的气压调节系统。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，步骤(1)中的对N室(4)进行预热，具体是在温度200℃-300℃的条件下，预热30分钟。进一步，步骤(1)中的真空须达到5×10-4Pa以下。进一步，步骤(2)至步骤(5)中的射频电源的功率范围为50w-150w。进一步，所述步骤(2)至步骤(5)中设置的时间为150S-300S。上述的部件之间都是通过管道连接的，阀门和真空锁都是设在连接管道上的，用于控制管道的通断。附图说明图1为本专利技术系统结构图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、准备室；2、本征室；3、P室；4、N室；5、机械泵A；6、机械泵B；7、分子泵C；8、分子泵D；9、罗茨泵E；10、罗茨泵F；11、阀A1；12、阀C1；13、蝶阀E1；14、阀A2；15、阀C2；16、蝶阀E2；17、阀ae；18、阀ac；19、阀B1；20、阀D1；21、蝶阀F1；22、阀B2；23、阀D2；24、蝶阀F2；25、阀bf；26、阀bd；27、第一真空锁；28、第二真空锁；29、第三真空锁。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的系统，包括准备室1、本征室2、P室3、N室4、机械泵A5、机械泵B6、分子泵C7、分子泵D8、罗茨泵E9和罗茨泵F10；所述准备室1通过阀A111连接所述机械泵A5，通过阀C112连接所述分子泵C7，通过蝶阀E113连接所述罗茨泵E9；所述P室3通过阀A214连接所述机械泵A5，通过阀C215连接所述分子泵C7，通过蝶阀E216连接所述罗茨泵E9；所述罗茨泵E9通过阀ae17连接机械泵A5，所述分子泵C7通过阀ac18连接机械泵A5；所述本征室2通过阀B119连接所述机械泵B6，通过阀D12连接所述分子泵D8，通过蝶阀F121连接所述罗茨泵F10；所述N室4通过阀B222连接所述机械泵B6，通过阀D223连接所述分子泵D8，通过蝶阀F224连接所述罗茨泵F10；所述罗茨泵F10通过阀bf25连接机械泵B6，所述分子泵D8通过阀bd26连接机械泵B6；所述准备室1和P室3之间设置有第一真空锁27，所述P室3和本征室2之间设置有第二真空锁28，所述本征室2和N室4之间设置有第三真空锁29。一种利用上述的系统制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的方法，包括以下步骤：(1)、准备预热步骤：将导电玻璃处理后放入准备室1，将N室4的抽至真空后，对N室4进行预热；(2)、准备室1预溅射步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的系统，其特征在于，包括准备室(1)、本征室(2)、P室(3)、N室(4)、机械泵A(5)、机械泵B(6)、分子泵C(7)、分子泵D(8)、罗茨泵E(9)和罗茨泵F(10)；所述准备室(1)通过阀A1(11)连接所述机械泵A(5)，通过阀C1(12)连接所述分子泵C(7)，通过蝶阀E1(13)连接所述罗茨泵E(9)；所述P室(3)通过阀A2(14)连接所述机械泵A(5)，通过阀C2(15)连接所述分子泵C(7)，通过蝶阀E2(16)连接所述罗茨泵E(9)；所述罗茨泵E(9)通过阀ae(17)连接机械泵A(5)，所述分子泵C(7)通过阀ac(18)连接机械泵A(5)；所述本征室(2)通过阀B1(19)连接所述机械泵B(6)，通过阀D1(20)连接所述分子泵D(8)，通过蝶阀F1(21)连接所述罗茨泵F(10)；所述N室(4)通过阀B2(22)连接所述机械泵B(6)，通过阀D2(23)连接所述分子泵D(8)，通过蝶阀F2(24)连接所述罗茨泵F(10)；所述罗茨泵F(10)通过阀bf(25)连接机械泵B(6)，所述分子泵D(8)通过阀bd(26)连接机械泵B(6)；所述准备室(1)和P室(3)之间设置有第一真空锁(27)，所述P室(3)和本征室(2)之间设置有第二真空锁(28)，所述本征室(2)和N室(4)之间设置有第三真空锁(29)。...

【技术特征摘要】
1.一种制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的系统，其特征在于，包括准备室(1)、本征室(2)、P室(3)、N室(4)、机械泵A(5)、机械泵B(6)、分子泵C(7)、分子泵D(8)、罗茨泵E(9)和罗茨泵F(10)；所述准备室(1)通过阀A1(11)连接所述机械泵A(5)，通过阀C1(12)连接所述分子泵C(7)，通过蝶阀E1(13)连接所述罗茨泵E(9)；所述P室(3)通过阀A2(14)连接所述机械泵A(5)，通过阀C2(15)连接所述分子泵C(7)，通过蝶阀E2(16)连接所述罗茨泵E(9)；所述罗茨泵E(9)通过阀ae(17)连接机械泵A(5)，所述分子泵C(7)通过阀ac(18)连接机械泵A(5)；所述本征室(2)通过阀B1(19)连接所述机械泵B(6)，通过阀D1(20)连接所述分子泵D(8)，通过蝶阀F1(21)连接所述罗茨泵F(10)；所述N室(4)通过阀B2(22)连接所述机械泵B(6)，通过阀D2(23)连接所述分子泵D(8)，通过蝶阀F2(24)连接所述罗茨泵F(10)；所述罗茨泵F(10)通过阀bf(25)连接机械泵B(6)，所述分子泵D(8)通过阀bd(26)连接机械泵B(6)；所述准备室(1)和P室(3)之间设置有第一真空锁(27)，所述P室(3)和本征室(2)之间设置有第二真空锁(28)，所述本征室(2)和N室(4)之间设置有第三真空锁(29)。2.一种利用权利要求1所述的系统制造氢化纳米晶硅薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、准备预热步骤：将导电玻璃处理后放入准备室(1)，将N室(4)的抽至真空后，对N室(4)进行预热；(2)、准备室(1)预溅射步骤：关闭第一真空锁(27)，关闭阀C1(12)和阀C2(15)，关闭分子泵C(7)，关闭阀ac(18),打开阀ae(17)，启动罗茨泵E(9)，打开蝶阀E1(13)，通入氩气，控制蝶阀E1(13)将气压维持在100Pa，启动射频电源，预溅射样品；(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：何绿，张若云，陈莉萍，刘剑，黄仕华，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33