一种制备非晶硅薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备非晶硅薄膜的方法，该方法采用电子束蒸发的方法，利用硅作为电子束蒸发源，在衬底上沉积形成非晶硅薄膜层。利用本发明专利技术提供的方法制备的非晶硅薄膜，解决了现有单一依靠ＰＥＣＶＤ技术的垄断壁垒，能够制备出性能良好的非晶硅薄膜太阳能电池，主要应用于非晶硅薄膜太阳能电池领域，具有实用、高效、成本低等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅基薄膜太阳能电池
，尤其涉及一种制备非晶硅薄膜的方 法。
技术介绍
非晶硅薄膜太阳能电池以其成本低，硅材料用量少，适于大面积生产，弱光响应 好，充电效率高等优点而迅速占领硅基太阳能电池的市场；并将对整个太阳能产业的发展 产生重要影响。根据Greentech和Prometheus研究所的最新报告，到2008年，全球薄膜太 阳能电池产量将会增长8倍，而非晶硅太阳能电池是薄膜太阳能电池的主流。预计到2010 年，非晶硅薄膜将占薄膜太阳能电池产量的一半，其产量在未来薄膜太阳能电池中将占据 主要份额。在非晶硅薄膜太阳能电池的制造方面，几乎全部非晶硅薄膜太阳能电池的制造 商均采用等离子体化学气相沉积(PECVD)技术制备非晶硅薄膜层。该技术已被应用材料 (Applied Material)和欧瑞康(Oerlikon)两家公司完全垄断。因此，非晶硅薄膜太阳能电 池的成本相当程度上取决于这两家设备供应商的价格。因此，我国的电池生产企业缺乏主 动性，致使非晶硅薄膜太阳能电池的成本很难降到1美元/瓦以下。各电池生产商只能被 迫采用多结电池结构提高效率或增加沉积面积来“摊薄”成本。本专利技术人在研究非晶硅薄膜太阳能电池的应用中发现，由于电子束蒸发设备属于 物理沉积技术，较PECVD设备具有价格低，设备简单，沉积效率高等特点，通过调整沉积参 数可直接形成大面积的非晶硅薄膜层，成本低，效率高；配合现有的电极制备工艺可制备出 非晶硅薄膜太阳能电池。改进现有太阳能电池的构架，以期得到低成本、高效率、可实用的 新工艺的非晶硅薄膜太阳能电池。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供，以解决现有 单一依靠PECVD技术的垄断壁垒，制备出性能良好的非晶硅薄膜太阳能电池。( 二 )技术方案本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。，该方法采用电子束蒸发的方法，利用硅作为电子束 蒸发源，在衬底上沉积形成非晶硅薄膜层。优选的，所述作为电子束蒸发源的硅，包括粉末和颗粒两种状态，粉末状态的硅源 是300目 500目的硅粉，颗粒状态的硅源是直径在Imm 3mm的硅颗粒。优选的，所述衬底采用微电子级硅、太阳能级硅、石英、普通白玻璃或不锈钢金属 衬底。优选的，所述制备的非晶硅薄膜层是晶化率在0 100%的非晶硅和微晶硅薄膜。优选的，该方法在制备非晶硅薄膜时，温度保持在室温，在真空度为10-6Tor量级 以上，蒸发速率为0. 1 0. 2nm/秒。(三)有益效果本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，至少包括1、利用本专利技术制备的非晶硅薄膜较PECVD法制备的薄膜极大地减少了膜中的氢 含量。文献报道认为存在于非晶硅薄膜中的氢极有可能直接导致非晶硅薄膜太阳能电池 的光致衰减效应(Stabler-Wronski effect)，减小其含量可在一定程度上削减该效应，有 望得到特性稳定的非晶硅薄膜太阳能电池。2、硅的电子束蒸发源在自然界分布广，储藏多，因此成本低。3、电子束蒸发设备较PECVD设备结构简单，组装方便，成本低廉，且国产化程度尚ο4、和PECVD相比，电子束蒸发制备非晶硅薄膜的周期短，效率高。5、本专利技术制备非晶硅薄膜的新方法，具有上述诸多的优点及实用价值，在技术上 有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，从而更加适于实用。附图说明图1为本专利技术制备非晶硅薄膜的方法流程图；图2为在衬底上通过电子束蒸发沉积的非晶硅薄膜层示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，图1为本专利技术提供的制备非晶硅薄膜的方法流程图，该方法是在衬底 上通过电子束蒸发方法沉积非晶硅薄膜层(步骤101)。所述的衬底为娃(微电子级硅和太阳能级硅)、石英、普通白玻璃、不锈钢金属衬 底等。采用硅粉末和颗粒作为电子束蒸发的蒸发源。其中硅粉末为300目 500目的粉 末；硅颗粒为直径在Imm 3mm的硅颗粒。采用EVP92电子束真空镀膜系统，在真空度为 1. IXlO-6Torr以上，室温电子束蒸发非晶硅层，蒸发速率为lnm/sec上下浮动。最终得到 的非晶硅层的厚度为500nm或更厚。图2是用来说明本专利技术一个具体实施例的示意图。本实施例选用普通的石英玻璃 作为衬底，厚度为7mm。如图2所示在该石英玻璃衬底101上采用EVP92电子束真空镀膜系统，选用300 目的硅粉作为蒸发源，在1. IXlO-6Torr的真空度下，室温蒸发非晶硅薄膜层102。非晶硅 薄膜层102的厚度为500nm，蒸发速率为0. 8nm/sec0以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡 在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保 护范围之内。权利要求，其特征在于，该方法采用电子束蒸发的方法，利用硅作为电子束蒸发源，在衬底上沉积形成非晶硅薄膜层。2.根据权利要求1所述的制备非晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述作为电子束蒸发 源的硅，包括粉末和颗粒两种状态，粉末状态的硅源是300目 500目的硅粉，颗粒状态的 硅源是直径在Imm 3mm的硅颗粒。3.根据权利要求1所述的制备非晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述衬底采用微电子 级硅、太阳能级硅、石英、普通白玻璃或不锈钢金属衬底。4.根据权利要求1所述的制备非晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述制备的非晶硅薄 膜层是晶化率在0 100%的非晶硅和微晶硅薄膜。5.根据权利要求1所述的制备非晶硅薄膜的方法，其特征在于，该方法在制备非晶硅 薄膜时，温度保持在室温，在真空度为10_6Tor量级以上，蒸发速率为0. 1 0. 2nm/秒。全文摘要本专利技术公开了，该方法采用电子束蒸发的方法，利用硅作为电子束蒸发源，在衬底上沉积形成非晶硅薄膜层。利用本专利技术提供的方法制备的非晶硅薄膜，解决了现有单一依靠PECVD技术的垄断壁垒，能够制备出性能良好的非晶硅薄膜太阳能电池，主要应用于非晶硅薄膜太阳能电池领域，具有实用、高效、成本低等优势。文档编号C23C14/14GK101928918SQ200910087878公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月24日 优先权日2009年6月24日专利技术者刘明, 叶甜春, 李维龙, 贾锐, 陈晨 申请人:中国科学院微电子研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备非晶硅薄膜的方法，其特征在于，该方法采用电子束蒸发的方法，利用硅作为电子束蒸发源，在衬底上沉积形成非晶硅薄膜层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾锐，陈晨，李维龙，刘明，叶甜春，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]