專利名稱：：一種制備多晶硅薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種多晶硅薄膜的制備方法，尤其是涉及一種利用無機(jī)溶膠、硅粉和有機(jī)溶劑為原料，制備多晶硅薄膜的方法。
背景技術(shù)：
：多晶硅薄膜因其具有良好的光電特性，作為功能材料廣泛應(yīng)用于能源科學(xué)等領(lǐng)域，如太陽能電池等。目前，晶體硅太陽能電池依然占據(jù)著太陽能電池市場(chǎng)的主要地位，其主要優(yōu)勢(shì)在于成熟的生產(chǎn)工藝，豐富的原材料來源，轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，無毒，無污染；但是，生產(chǎn)成本高，這嚴(yán)重制約其大規(guī)模應(yīng)用。非晶硅太陽能電池，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，但由于轉(zhuǎn)換效率不高，并且存在嚴(yán)重的光致衰減效應(yīng)，也限制了其廣泛應(yīng)用。因而，各國光伏工作者把目光投向了晶體硅薄膜太陽能電池，主要是因?yàn)榫w硅薄膜太陽能電池既具有晶體硅太陽能電池的高轉(zhuǎn)換效率，高穩(wěn)定性，又可以大幅度降低生產(chǎn)成本，并且沒有光致衰減效應(yīng)，即具有晶體硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池的雙重優(yōu)點(diǎn)。而對(duì)于晶體硅薄膜太陽能電池，研究最多，應(yīng)用最廣泛的又屬多晶硅薄膜太陽能電池，因?yàn)閱尉Ч璞∧ぬ柲茈姵毓に噺?fù)雜，并且廣泛應(yīng)用仍存在問題。目前，制備多晶硅薄膜的方法比較多，如等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)、金屬誘導(dǎo)晶化法(MIC)、固相晶化法(SPC)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、液相外延法(LPE)等等。而每一種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，如等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)，沉積溫度低，襯底選擇范圍廣，但結(jié)晶質(zhì)量差，沉積速率低；金屬誘導(dǎo)晶化法(MIC)，晶化溫度低，時(shí)間短，所制多晶硅薄膜質(zhì)量也好，但容易引入金屬雜質(zhì)，造成金屬污染；固相晶化法(SPC)，生產(chǎn)成本低，晶粒較大，但生產(chǎn)周期長，缺陷密度高；化學(xué)氣相沉積法(CVD)，成膜質(zhì)量好，沉積速率快，晶粒大，但所需溫度高，能耗大，對(duì)襯底要求比較高；液相外延法(LPE)，沉積溫度低，晶粒較大，缺陷少，但沉積速率不高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，成膜均勻性好，膜厚便于控制，能耗低，襯底選擇范圍廣的制備多晶硅薄膜的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，其包括以下步驟(l)將硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑混合，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑的混合物利用絲網(wǎng)印刷或噴涂法在襯底上成膜，并在20(TC60(TC溫度下退火，退火時(shí)間為0.1h3h;所述無機(jī)溶膠可以是Ti02溶膠、ZnO溶膠、Si02溶膠、Al2(33溶膠、Fe(OH)3溶膠或Sn02溶膠等；所述無機(jī)溶膠濃度為0.001mol/L10moi/L;所述有機(jī)溶劑可以是無水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺或石油醚等；所述硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑的混合物由A克硅粉、B毫升無機(jī)溶膠和C毫升有機(jī)溶劑攪拌均勻形成，其中A:B:O(10l):(l10):(0.110)。所述襯底可以是是玻璃襯底、金屬襯底、塑料襯底或陶瓷襯底等。本發(fā)明的特點(diǎn)在于①利用絲網(wǎng)印刷或噴涂的方法成膜；②利用無機(jī)溶膠在退火條件下通過凝膠作用轉(zhuǎn)變?yōu)槟z時(shí)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來傳輸電荷，起到更好的傳導(dǎo)電流的作用，減少電荷在輸運(yùn)過程中的復(fù)合損失，減少晶界的影響，提高光電流。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低廉；成膜均勻性好，膜厚便于控制；所需晶化溫度低，因而能耗低；襯底選擇范圍廣；適用于大面積規(guī)模化流水線生產(chǎn)。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的多晶硅薄膜的XRD圖譜。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不得將這些實(shí)施例解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例1(1)取4克硅粉先用HF酸洗滌，再用去離子水沖洗干凈，在氬氣保護(hù)下烘干，然后放入1毫升TiO2溶膠(0.5mol/L)中，并加入0.1毫升無水乙醇，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑的混合物，利用絲網(wǎng)印刷于干凈的玻璃襯底上，在40(TC下退火0.5h，即制得多晶硅薄膜。圖1為本實(shí)施例制得的多晶硅薄膜的XRD圖譜，表明薄膜為多晶硅薄膜，Ti02為銳鈦礦(四方)晶系結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2(1)取2克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護(hù)下烘干，然后加入到3毫升ZnO溶膠(lmol/L)中，并加入1毫升甲醇，攪拌均勻，形成混合物，(2)將第(1)步配制的混合物噴涂于干凈的塑料襯底上，在20(TC下退火lh，即制得多晶硅薄膜。實(shí)施例3(1)取4克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、去離子水沖洗，在氬氣保護(hù)下烘干，然后加入到1毫升Al203溶膠(5mol/L)中，并加入5毫升二乙醇胺，攪拌均勻，形成混合物(2)將該混合物絲網(wǎng)印刷于干凈的鋁片襯底上，在550。C下退火2h，制得多晶硅薄膜。實(shí)施例4(1)取8克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護(hù)下烘干，然后加入到8毫升Si02溶膠(7mol/L)中，并加入9毫升丙酮，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物噴涂于干凈的陶瓷襯底上，在35(TC下退火3h，制得多晶硅薄膜。實(shí)施例5(1)取1克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護(hù)下烘干，然后加入到10毫升Fe(OH)3溶膠(0.004mol/L)中，并加入10毫升乙二醇，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物絲網(wǎng)印刷于干凈的塑料襯底上，在20(TC下退火0.5h，制得多晶硅薄膜。實(shí)施例6(1)取5克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護(hù)下烘干，然后加入到5毫升SnO2溶膠(0.01mol/L)中，并加入0.5毫升三乙醇胺，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物絲網(wǎng)印刷于干凈的陶瓷襯底上，在60(TC下退火2h,制得多晶硅薄膜。實(shí)施例7(1)取7克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護(hù)下烘干，然后加入到4毫升SiO2溶膠(0.05mol/L)中，并加入6毫升石油醚，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物噴涂于干凈的不銹鋼襯底上，在40(TC下退火1.5h，制得多晶硅薄膜。下表列出實(shí)施例1-7制備的多晶硅薄膜的光暗電導(dǎo)率(光照強(qiáng)度為100mW/cm2)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑混合，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑的混合物利用絲網(wǎng)印刷或噴涂法在襯底上成膜，并在200℃～600℃溫度下退火，退火時(shí)間為0.1h～3h。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述無機(jī)溶膠為Ti02溶膠、ZnO溶膠、Si02溶膠、Al2(V溶膠、Fe(OH)3溶膠或Sn(V溶膠。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述無機(jī)溶膠濃度為O.O()1mol/L10mol/L。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是無水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺或石油醚。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述混合物為A克硅粉、B毫升無機(jī)溶膠和C毫升有機(jī)溶劑攪拌均勻形成的，其中A:B:C-(101):(110):(0.卜10)。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述襯底是玻璃襯底、金屬襯底、塑料襯底或陶瓷襯底。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是無水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺或石油醚。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述混合物為A克硅粉、B毫升無機(jī)溶膠和C毫升有機(jī)溶劑攪拌均勻形成的，其中A:B:C=(101):G10):(().1~10)。全文摘要一種制備多晶硅薄膜的方法，其包括以下步驟(1)將硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑混合，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機(jī)溶膠與有機(jī)溶劑的混合物利用絲網(wǎng)印刷或噴涂法在襯底上成膜，并在200℃～600℃溫度下退火，退火時(shí)間為0.1h～3h。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低廉；成膜均勻性好，膜厚便于控制；所需晶化溫度低，因而能耗低；襯底選擇范圍廣；適用于大面積規(guī)?；魉€生產(chǎn)。文檔編號(hào)C30B29/06GK101481819SQ200810237489公開日2009年7月15日申請(qǐng)日期2008年12月30日優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日發(fā)明者羅云榮,億羊申請(qǐng)人:湖南師范大學(xué)