一種利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進入21世紀后，非可再生能源的枯竭以及環(huán)境問題的日益加重，促使人們開始極力尋求新能源，新能源包括核能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等。其中，核能無污染，能量密度高，然而核能危險性大，繼俄羅斯切爾諾貝利核電站泄漏事故和日本福島核事故之后，許多國家都放棄了發(fā)展核能;風(fēng)能潔凈環(huán)保，但其對地域要求嚴格，轉(zhuǎn)化效率也不高，研究表明，風(fēng)能的利用也會對生態(tài)環(huán)境造成較大影響;太陽能是傳統(tǒng)能源的最佳替代品，太陽能取之不盡用之不竭，并且安全潔凈對環(huán)境無污染。
[0003]太陽能的利用方式包括光熱發(fā)電、光伏發(fā)電和光化學(xué)轉(zhuǎn)化。其中，光熱發(fā)電:利用鏡面等設(shè)備的聚光，來加熱給水，用水蒸氣的動力循環(huán)來發(fā)電，其發(fā)電環(huán)節(jié)和傳統(tǒng)的火電相似;光伏發(fā)電:利用光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，再通過逆變器等設(shè)備傳輸給用戶使用；光化學(xué)轉(zhuǎn)換:將太陽能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能再加以利用。從長遠來看，上述三者中，光伏發(fā)電最有可能在各種形式的新能源中占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0004]光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。在眾多類型的太陽電池中，晶體硅太陽電池在光伏發(fā)電市場的占有率達到90%。硅是一種無毒材料，性質(zhì)穩(wěn)定、耐用性強，其帶隙寬度為1.12eV，非常適合制作太陽電池。而且，硅在自然界中儲量豐富，能夠滿足其作為能源材料的大量需求。雖然對現(xiàn)有晶體硅太陽電池的成本控制已經(jīng)做得很好，但是其發(fā)電成本仍然高于傳統(tǒng)能源。現(xiàn)有的多晶硅薄膜電池是通過在異質(zhì)襯底上直接沉積多晶硅薄膜而制得的，采用這種方法可以省去多晶硅重熔、鑄錠、切片和擴散等工藝過程，節(jié)省多晶硅材料的同時也減少能耗。因此，多晶硅薄膜太陽電池也成為最有前途的新型能源。現(xiàn)有的異質(zhì)襯底多采用石墨板，然而石墨板價格昂貴，不適于商業(yè)化生產(chǎn)及大規(guī)模應(yīng)用。
[0005]因此，為了降低多晶硅薄膜太陽電池的生產(chǎn)成本，提高太陽能轉(zhuǎn)化率，亟需設(shè)計開發(fā)一種利用新型襯底制備多晶硅薄膜的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法。
[0007]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
一種利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，包括以下步驟:
首先，選取陶瓷板，以陶瓷板為襯底，所述陶瓷板襯底的尺寸范圍為50X50mm2-200X200mm2，所述陶瓷板襯底厚度為0.1mm-2mm;
其次，以高純度石墨粉為原料，采用熱壓工藝，以陶瓷襯底為基板，壓制得到石墨薄膜，所述高純度石墨粉的純度大于99.9%;
再次，以壓附有石墨薄膜的陶瓷板為基板，采用磁控濺射法在石墨薄膜表面沉積多晶硅薄膜籽晶層；
然后，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在多晶硅籽晶層上沉積多晶硅薄膜；
最后，采用退火方法將多晶硅薄膜與陶瓷襯底進行分離，制得多晶硅薄膜。
[0008]進一步的，所述陶瓷襯底為A1203陶瓷襯底，所述A1203陶瓷襯底的純度大于95%。
[0009]進一步的，所述石墨薄膜厚度ΙΟμηι-ΙΟΟΟμηι。
[0010]進一步的，所述多晶硅薄膜厚度為20μπι-100μπι。
[0011 ]進一步的，所述退火方法如下:將完成多晶硅薄膜沉積的陶瓷板置于氮氣環(huán)境下，對其進行加熱，加熱溫度為800-1000°C，停止加熱，冷卻至室溫。
[0012]本發(fā)明的有益效果:設(shè)計合理，提供了一種基于可重復(fù)利用陶瓷襯底的多晶硅薄膜的制備方法，根據(jù)該方法制備多晶硅薄膜，避免使用昂貴的石墨襯底，有效的降低了制作成本，更加適于商業(yè)化生產(chǎn)及大規(guī)模應(yīng)用。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的利用陶瓷襯底制備的多晶硅薄膜的A1203陶瓷襯底示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的利用陶瓷襯底制備的多晶硅薄膜的壓制有石墨薄膜的Ah03陶瓷襯底示意圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的利用陶瓷襯底制備的多晶硅薄膜的沉積有多晶硅籽晶層的AI2O3陶瓷襯底示意圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例所述的利用陶瓷襯底制備的多晶硅薄膜的示意圖。
[0015]圖中:1、襯底;2、石墨薄膜;3、多晶硅薄膜。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017]實施例1
如圖1-4所示，根據(jù)本發(fā)明實施例所述的一種利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，包括以下步驟:
首先，選取A1203陶瓷板，以A1203陶瓷板為襯底，所述A1203陶瓷襯底的純度大于95%，所述A1203陶瓷襯底的尺寸為50 X 50mm2，所述陶瓷板襯底厚度為0.1mm;
其次，以高純度石墨粉為原料，采用熱壓工藝，以陶瓷襯底為基板，壓制得到石墨薄膜，所述石墨薄膜厚度ΙΟΟμπι，所述高純度石墨粉的純度大于99.9%;
再次，以壓附有石墨薄膜的陶瓷板為基板，采用磁控濺射法在石墨薄膜表面沉積多晶硅薄膜籽晶層；
然后，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在多晶硅籽晶層上沉積多晶硅薄膜；
最后，采用退火方法將多晶硅薄膜與陶瓷襯底進行分離，制得多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜厚度為20μπι，所述退火方法如下:將完成多晶硅薄膜沉積的陶瓷板置于氮氣環(huán)境下，對其進行加熱，加熱溫度為800°C，停止加熱，冷卻至室溫，分離后的襯底可以用于反復(fù)沉積多晶硅薄膜。
[0018]實施例2
首先，選取A1203陶瓷板，以A1203陶瓷板為襯底，所述A1203陶瓷襯底的純度大于95%，所述A1203陶瓷襯底的尺寸為125 X 125mm2，所述陶瓷板襯底厚度為1.05mm;
其次，以高純度石墨粉為原料，采用熱壓工藝，以陶瓷襯底為基板，壓制得到石墨薄膜，所述石墨薄膜厚度500μπι，所述高純度石墨粉的純度大于99.9%;
再次，以壓附有石墨薄膜的陶瓷板為基板，采用磁控濺射法在石墨薄膜表面沉積多晶硅薄膜籽晶層；
然后，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在多晶硅籽晶層上沉積多晶硅薄膜；
最后，采用退火方法將多晶硅薄膜與陶瓷襯底進行分離，制得多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜厚度為60μπι，所述退火方法如下:將完成多晶硅薄膜沉積的陶瓷板置于氮氣環(huán)境下，對其進行加熱，加熱溫度為900°C，停止加熱，冷卻至室溫，分離后的襯底可以用于反復(fù)沉積多晶硅薄膜。
[0019]實施例3
首先，選取A1203陶瓷板，以A1203陶瓷板為襯底，所述A1203陶瓷襯底的純度大于95%，所述A1203陶瓷襯底的尺寸為200 X 200mm2，所述陶瓷板襯底厚度為2mm;
其次，以高純度石墨粉為原料，采用熱壓工藝，以陶瓷襯底為基板，壓制得到石墨薄膜，所述石墨薄膜厚度ΙΟΟΟμπι，所述高純度石墨粉的純度大于99.9%;
再次，以壓附有石墨薄膜的陶瓷板為基板，采用磁控濺射法在石墨薄膜表面沉積多晶硅薄膜籽晶層；
然后，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在多晶硅籽晶層上沉積多晶硅薄膜；
最后，采用退火方法將多晶硅薄膜與陶瓷襯底進行分離，制得多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜厚度為ΙΟΟμπι，所述退火方法如下:將完成多晶硅薄膜沉積的陶瓷板置于氮氣環(huán)境下，對其進行加熱，加熱溫度為1000°C，停止加熱，冷卻至室溫，分離后的襯底可以用于反復(fù)沉積多晶硅薄膜。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟: 首先，選取陶瓷板，以陶瓷板為襯底，所述陶瓷板襯底的尺寸范圍為50X50mm2-200X200mm2，所述陶瓷板襯底厚度為0.1mm-2mm; 其次，以高純度石墨粉為原料，采用熱壓工藝，以陶瓷襯底為基板，壓制得到石墨薄膜，所述高純度石墨粉的純度大于99.9%; 再次，以壓附有石墨薄膜的陶瓷板為基板，采用磁控濺射法在石墨薄膜表面沉積多晶硅薄膜籽晶層； 然后，采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在多晶硅籽晶層上沉積多晶硅薄膜； 最后，采用退火方法將多晶硅薄膜與陶瓷襯底進行分離，制得多晶硅薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述陶瓷襯底為A1203陶瓷襯底，所述A1203陶瓷襯底的純度大于95%。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述石墨薄膜厚度 10Μ?-1000μηι。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述多晶娃薄膜厚度為20μηι-100μηι。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述退火方法如下:將完成多晶硅薄膜沉積的陶瓷板置于氮氣環(huán)境下，對其進行加熱，加熱溫度為800-1000°C，停止加熱，冷卻至室溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用陶瓷襯底制備多晶硅薄膜的方法，首先選取Al2O3陶瓷板作為襯底，經(jīng)過熱壓工藝壓制石墨薄膜，再以其為基板，采用磁控濺射法沉積多晶硅薄膜籽晶層，然后采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在多晶硅籽晶層上沉積多晶硅薄膜，最后采用退火方法將多晶硅薄膜與陶瓷襯底進行分離，制得多晶硅薄膜。本發(fā)明的有益效果：設(shè)計合理，提供了一種基于可重復(fù)利用陶瓷襯底的多晶硅薄膜的制備方法，根據(jù)該方法制備多晶硅薄膜，避免使用昂貴的石墨襯底，有效的降低了制作成本，更加適于商業(yè)化生產(chǎn)及大規(guī)模應(yīng)用。
【IPC分類】H01L21/3205
【公開號】CN105448707
【申請?zhí)枴緾N201511008507
【發(fā)明人】陳諾夫, 楊博, 牟瀟野, 阮紹林, 阮正亞
【申請人】常州英諾能源技術(shù)有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月30日