剖析鋁誘導晶化真空蒸鍍多晶矽薄膜技術

發佈日期: 2012 年 04 月 12 日 0:00 | 作者: | 分類: 綠能知識

由於薄膜太陽能電池工藝可以有效降低矽材料的消耗,從而大大地降低成本,而且能夠保證轉換效率,因此成為當今科學研究和光伏產業的熱點。銅銦硒薄膜曾被認為是理想的光伏材料,電池效率可以達到15%,然而其製備過程中需要對主要半導體工藝參數精確控制及原材料不足嚴重制約著其生產和發展。碲化鎘薄膜太陽能電池在可見光段有很高的吸收係數,太陽能電池轉換效率可以達到10%以上,然而鎘是有毒元素,在生產和使用過程中會對環境造成不良影響。非晶矽薄膜禁帶光吸收性比較強,電池只需做到幾微米厚,但是其光致衰退現象非常嚴重,大大降低了人們對它的熱情。多晶矽薄膜能夠克服以上幾種薄膜的缺點,從而成為當前研究的重點和未來發展的趨勢。

目前,多晶矽薄膜常用的製備方法有等離子體增強化學氣相沉積,熱絲化學氣相沉積,准分子鐳射晶化,固相晶化,快速熱處理等。現有研究採用真空蒸鍍法製備非晶薄膜後經鋁誘導晶化得到多晶矽薄膜。相比其它方法,該方法具有工藝簡單,晶化溫度較低,晶化時間較短,薄膜晶化率較高,晶粒尺寸較大等特點。通過原子力顯微鏡、拉曼光譜等分析手段深入研究了襯底距離、襯底溫度、退火溫度等對薄膜表面形貌、晶粒尺寸和分佈以及晶化率的影響。

實驗原料為純度99.99%的多晶矽粉末。電阻蒸發源為高純度的石墨片,尺寸為80mm×5.8mm×1.7mm。採用普通玻璃為襯底,先用去離子水清洗,再分別用丙酮、無水乙醇超聲清洗5min,最後用去離子水清洗乾淨,表面皿中烘乾。用DM-450A型真空鍍膜機在玻璃襯底表面蒸鍍一層非晶矽薄膜,並在非晶矽薄膜表面蒸鍍1層相對較薄的鋁膜,通過調節不同的工藝參數製備出若干樣品。將樣品放入箱式電阻爐中,在300-500℃下真空退火一定時間。將樣品置於標準鋁腐蝕液中腐蝕以去除表面殘留的鋁。

採用真空蒸鍍的方法在玻璃襯底上沉積1層非晶矽薄膜,再通過鋁誘導晶化的方法可以製備出晶粒分佈較均勻、晶粒尺寸0.5-5μm、晶化率達到89%的多晶矽薄膜。襯底距離對薄膜的表面形貌有明顯影響,適中的襯底距離得到的薄膜晶粒分佈均勻、表面平整度好,薄膜厚度較大。襯底溫度和退火溫度對薄膜的晶化率影響顯著,在實驗條件下,薄膜的晶化率隨著襯底溫度的提高而增大;隨著退火溫度的提高,薄膜的晶化率增大,當溫度達到500℃時晶化率達到最大值,退火溫度進一步提高,薄膜的晶化率反而降低。

announcements 線上投稿     mail 列印
Share