專利名稱：低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多晶硅薄膜的制備尤其涉及太陽能電池用的低摻雜率多晶硅薄膜的
制備方法。
背景技術(shù)：
硅晶太陽能電池價格昂貴，而硅原料成本占據(jù)了硅晶太陽能電池成本的50% 60%。因此降低太陽能電池成本，行之有效的辦法就是減少硅材料的消耗。光伏產(chǎn)業(yè)正積極 探索一系列研究方案，其中最為有效的就是采用較薄的硅襯底。目前，由于受切割工藝的限 制，太陽能電池的硅晶襯底厚度大約為200 300iim，而厚度小于100 ii m硅襯底制備技術(shù) 正處于研發(fā)中。最新的研究結(jié)果表明厚度為lPm的單晶或多晶硅膜就具有較好的光電轉(zhuǎn) 換效率。因此薄膜太陽能電池成為太陽能電池發(fā)展的最有潛力的方向之一。由于受材料、 效率以及穩(wěn)定性的限制，多晶硅薄膜太陽能電池成為目前最具有實用價值和市場潛力的發(fā) 展方向之一?？紤]到工業(yè)生產(chǎn)的實際需要，目前研究主要集中在尋找大規(guī)模生產(chǎn)過程中既 要提高效率又要降低成本問題上的契合點。目前鋁誘導(dǎo)非晶硅晶化制備多晶硅薄膜是一種 具有潛力的多晶硅薄膜低溫制備方法。但是該方法制備的多晶硅薄膜具有鋁摻雜濃度高的 缺陷(2X 1018/cm—3)，因此這種方法制備的多晶硅薄膜不適用作太陽能電池的吸收層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種低摻雜率多晶硅薄膜的 制備方法。以解決在低溫條件下制備低摻雜濃度多晶硅薄膜，使得鋁誘導(dǎo)晶化非晶硅制備 多晶硅薄膜的鋁摻雜濃度明顯降低，提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)化效率。 本發(fā)明的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種低摻雜率多晶硅薄膜的制 備方法，其主要特點是包括如下步驟 A.預(yù)處理，在超聲波清洗機中用清洗液和純凈水的混合液(0. 5-3 : 1000)對玻璃
表面進(jìn)行清洗； B.鋁膜制備，將預(yù)處理后的玻璃襯底上進(jìn)行預(yù)鍍鋁，在玻璃襯底沉積厚度為 300 800nm的鋁膜； C.非晶硅薄膜制備，在鋁膜覆蓋的玻璃襯底上沉積厚度為350 850nm的非晶硅 薄膜； D.后續(xù)退火處理，將ABC制備的Glass/Al/a-Si (玻璃/鋁/非晶硅)薄膜在退火 爐中進(jìn)行退火處理，制備低摻雜率的多晶硅薄膜。 所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，所述的后續(xù)退火處理過程包括如下步 驟 (1)、高溫非晶硅原子快速擴散過程；所述的高溫非晶硅原子快速擴散過程，具體 步驟為退火溫度為500 55(TC，時間為5 10分鐘，在此過程中，大量非晶硅原子擴散 進(jìn)入鋁層；
(2)、低溫成核過程； (3)、晶粒長大過程；
(4)、鋁原子向外擴散過程。 所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，所述的低溫成核過程，其步驟為退火溫 度為30 IO(TC，時間為20 60分鐘，在此過程中，由于低溫，造成硅原子在鋁膜中過飽 和，形成晶核。 所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，所述的晶粒長大過程，其步驟為退火溫 度為350 40(TC，時間為30 60分鐘，在此過程中，成核的硅原子慢速長大，形成較大的 晶粒。 所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，所述的鋁原子向外擴散過程，其步驟為 退火溫度為350 400°C ，時間為30-90分鐘，在此過程中，在多晶硅薄膜中殘留的鋁原子向 外擴散，從而形成低摻雜多晶硅薄膜。 本發(fā)明的有益效果經(jīng)上述本發(fā)明制備的多晶硅薄膜，其鋁摻雜濃度為 2. 6X 10"Vcm3，而空穴載流子的濃度為2X 1018/cm3，與常規(guī)ACC過程制備的poly-si相比， 明顯降低了摻雜濃度。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1 :一種低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，包括如下步驟
A.處理，在超聲波清洗機中用清洗液和純凈水的混合液(l : 1000)對玻璃表面進(jìn) 行清洗； B.鋁膜制備，將預(yù)處理后的玻璃襯底上進(jìn)行預(yù)鍍鋁，在玻璃襯底沉積厚度為 300 400nm的鋁膜； C.非晶硅薄膜制備，在鋁膜覆蓋的玻璃襯底上沉積厚度為350 450nm的非晶硅 薄膜； D.后續(xù)退火處理，將ABC步驟制備的Glass/Al/a-Si (玻璃/鋁/非晶硅)薄膜在
退火爐中進(jìn)行退火處理，制備低摻雜率的多晶硅薄膜。 所述的后續(xù)退火處理過程包括如下步驟 (1)、高溫非晶硅原子快速擴散過程；所述的高溫非晶硅原子快速擴散過程，具體 步驟為退火溫度為500 51(TC，時間為8 10分鐘，在此過程中，大量非晶硅原子擴散 進(jìn)入鋁層； (2)、低溫成核過程；所述的低溫成核過程，其步驟為退火溫度為30 50°C ，時間
為20 30分鐘，在此過程中，由于低溫，造成硅原子在鋁膜中過飽和，形成晶核。 (3)、晶粒長大過程；所述的晶粒長大過程，其步驟為退火溫度為350 36(TC，時
間為50 60分鐘，在此過程中，成核的硅原子慢速長大，形成較大的晶粒。 (4)、鋁原子向外擴散過程。所述的鋁原子向外擴散過程，其步驟為退火溫度為
350 36(TC，時間為50-60分鐘，在此過程中，在多晶硅薄膜中殘留的鋁原子向外擴散，從
而形成低摻雜多晶硅薄膜。 實施例2 :—種低摻雜率8X 1016/cm3多晶硅薄膜的制備方法，包括如下步驟
4
A.預(yù)處理，在超聲波清洗機中用清洗液和純凈水的混合液(2 : 1000)對玻璃表面 進(jìn)行清洗； B.鋁膜制備，將預(yù)處理后的玻璃襯底上進(jìn)行預(yù)鍍鋁，在玻璃襯底沉積厚度為 400 600nm的鋁膜； C.非晶硅薄膜制備，在鋁膜覆蓋的玻璃襯底上沉積厚度為450 650nm的非晶硅 薄膜； D.后續(xù)退火處理，將ABC步驟制備的Glass/Al/a-Si (玻璃/鋁/非晶硅)薄膜在
退火爐中進(jìn)行退火處理，制備低摻雜率的多晶硅薄膜。 所述的后續(xù)退火處理過程包括如下步驟 (1)、高溫非晶硅原子快速擴散過程；所述的高溫非晶硅原子快速擴散過程，具體 步驟為退火溫度為510 530°C，時間為5 8分鐘，在此過程中，大量非晶硅原子擴散進(jìn) 入鋁層； (2)、低溫成核過程；所述的低溫成核過程，其步驟為退火溫度為50 80°C ，時間
為30 50分鐘，在此過程中，由于低溫，造成硅原子在鋁膜中過飽和，形成晶核。 (3)、晶粒長大過程；所述的晶粒長大過程，其步驟為退火溫度為360 38(TC，時
間為30 50分鐘，在此過程中，成核的硅原子慢速長大，形成較大的晶粒。 (4)、鋁原子向外擴散過程。所述的鋁原子向外擴散過程，其步驟為退火溫度為
360 38(TC，時間為30-50分鐘，在此過程中，在多晶硅薄膜中殘留的鋁原子向外擴散，從
而形成低摻雜多晶硅薄膜。 實施例3 :—種低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，包括如下步驟 A.預(yù)處理，在超聲波清洗機中用清洗液和純凈水的混合液(3 : 1000)對玻璃表面
進(jìn)行清洗； B.鋁膜制備，將預(yù)處理后的玻璃襯底上進(jìn)行預(yù)鍍鋁，在玻璃襯底沉積厚度為 600 800nm的鋁膜； C.非晶硅薄膜制備，在鋁膜覆蓋的玻璃襯底上沉積厚度為650 850nm的非晶硅 薄膜； D.后續(xù)退火處理，將ABC步驟制備的Glass/Al/a-Si (玻璃/鋁/非晶硅)薄膜在
退火爐中進(jìn)行退火處理，制備低摻雜率的多晶硅薄膜。 所述的后續(xù)退火處理過程包括如下步驟 (1)、高溫非晶硅原子快速擴散過程；所述的高溫非晶硅原子快速擴散過程，具體 步驟為退火溫度為530 550°C，時間為5 8分鐘，在此過程中，大量非晶硅原子擴散進(jìn) 入鋁層； (2)、低溫成核過程；所述的低溫成核過程，其步驟為退火溫度為60 IO(TC，時
間為20 40分鐘，在此過程中，由于低溫，造成硅原子在鋁膜中過飽和，形成晶核。
(3)、晶粒長大過程；所述的晶粒長大過程，其步驟為退火溫度為380 40(TC，時
間為50 60分鐘，在此過程中，成核的硅原子慢速長大，形成較大的晶粒。 (4)、鋁原子向外擴散過程。所述的鋁原子向外擴散過程，其步驟為退火溫度為
380 40(TC，時間為50-60分鐘，在此過程中，在多晶硅薄膜中殘留的鋁原子向外擴散，從
而形成低摻雜2. 6X 10"Vcm3多晶硅薄膜。
權(quán)利要求
一種低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟A.預(yù)處理，在超聲波清洗機中用清洗液和純凈水的混合液(0.5-3∶1000)對玻璃表面進(jìn)行清洗；B.鋁膜制備，將預(yù)處理后的玻璃襯底上進(jìn)行預(yù)鍍鋁，在玻璃襯底沉積厚度為300～800nm的鋁膜；C.非晶硅薄膜制備，在鋁膜覆蓋的玻璃襯底上沉積厚度為350～850nm的非晶硅薄膜；D.后續(xù)退火處理，將ABC步驟制備的Glass/Al/a-Si(玻璃/鋁/非晶硅)薄膜在退火爐中進(jìn)行退火處理，制備低摻雜率的多晶硅薄膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述的后續(xù)退 火處理過程包括如下步驟(1) 、高溫非晶硅原子快速擴散過程；所述的高溫非晶硅原子快速擴散過程，具體步驟 為退火溫度為500 55(TC，時間為5 10分鐘，在此過程中，大量非晶硅原子擴散進(jìn)入 鉛層；(2) 、低溫成核過程；(3) 、晶粒長大過程；(4) 、鋁原子向外擴散過程。
3. 如權(quán)利要求2所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述的低溫成 核過程，其步驟為退火溫度為30 IO(TC，時間為20 60分鐘，在此過程中，由于低溫， 造成硅原子在鋁膜中過飽和，形成晶核。
4. 如權(quán)利要求2所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述的晶粒長 大過程，其步驟為退火溫度為350 400°C，時間為30 60分鐘，在此過程中，成核的硅 原子慢速長大，形成較大的晶粒。
5. 如權(quán)利要求2所述的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，其特征在于，所述的鋁原子 向外擴散過程，其步驟為退火溫度為350 400°C ，時間為30-90分鐘，在此過程中，在多 晶硅薄膜中殘留的鋁原子向外擴散，從而形成低摻雜多晶硅薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及多晶硅薄膜的制備尤其涉及太陽能電池用的低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法。一種低摻雜率多晶硅薄膜的制備方法，包括如下步驟1.預(yù)處理，2.鋁膜制備，3.非晶硅薄膜制備，4.后續(xù)退火處理，制備低摻雜率的多晶硅薄膜。經(jīng)上述本發(fā)明制備的多晶硅薄膜，其鋁摻雜濃度為2.6×1016/cm3，而空穴載流子的濃度為2×1018/cm3，與常規(guī)ACC過程制備的poly-si相比，明顯降低了摻雜濃度。
文檔編號C30B29/06GK101781794SQ20081018982
公開日2010年7月21日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者王成兵, 王成龍, 耿中榮, 苗樹翻, 范多旺, 范多進(jìn), 馬海林 申請人:蘭州大成科技股份有限公司