專利名稱：高壓固相晶化法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料制備范圍，特別涉及到太陽(yáng)能電池材料的制備技術(shù)。
技術(shù)背景太陽(yáng)能光伏發(fā)電是獲得有利于環(huán)境的可再生能源的重要途徑之一。當(dāng)今的光伏市場(chǎng)是由 晶體硅產(chǎn)品主導(dǎo)，也就是基于晶片的包括單晶硅和多晶硅的光伏組件，這是由于當(dāng)今的基于 薄膜的光伏產(chǎn)品還沒(méi)有達(dá)到可以與晶體硅相競(jìng)爭(zhēng)的性價(jià)比，其原因往往是由于其光電轉(zhuǎn)換效 率比晶體硅產(chǎn)品要低，而其單位發(fā)電的生產(chǎn)成本又不能明顯低于晶硅產(chǎn)品。簿膜多晶硅是薄膜光伏技術(shù)中最有潛力的材料，它代表了傳統(tǒng)的晶體硅與薄膜光伏技術(shù) 的一個(gè)良好折中，薄膜多晶硅光伏電池的厚度只需要有晶圓光伏電池的1%左右，且其形成過(guò) 程不需要生產(chǎn)高純度晶圓所需要的極大能量消耗和高純度原材料及復(fù)雜的設(shè)備和工藝，而且 薄膜硅的原材料幾乎是無(wú)限的，不受到晶體硅光伏產(chǎn)業(yè)的原材料的制約。但是當(dāng)今的制作薄 膜多晶硅的技術(shù)不適合于大規(guī)模、低成本的生產(chǎn)光伏產(chǎn)品。這個(gè)傳統(tǒng)方法是將低溫沉積的非 晶硅薄膜置入一個(gè)惰性氣體環(huán)境中，在600。C溫度下，退火近20小時(shí)(加熱冷卻又需要數(shù)小 時(shí))，其中的氫氣逐漸被放出，并使非晶的結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)換成晶體結(jié)構(gòu)。這個(gè)過(guò)程非常漫長(zhǎng)， 因?yàn)樘斓奶幚頃?huì)導(dǎo)致薄膜的脫落，另外也會(huì)引起所生長(zhǎng)的晶硅膜所含的晶顆粒太密，而每 一個(gè)顆粒都很小，這樣對(duì)于光伏器件的制造非常不利。如此所形成的晶化硅薄膜又必須經(jīng)過(guò) 快速的更高溫度的熱處理，而后又必須用氫等離子體處理的方法對(duì)材料內(nèi)部的缺陷進(jìn)行氫鈍 化。這個(gè)煩瑣、復(fù)雜且冗長(zhǎng)的過(guò)程阻礙了多晶硅薄膜光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。發(fā)明內(nèi)容基于上述考慮，申請(qǐng)人擬訂了本發(fā)明的首要目的提供了一個(gè)改良的多晶硅薄膜形成的 方法。本發(fā)明進(jìn)一步目的是，提供一個(gè)改良的薄膜多晶硅光伏器件的制作過(guò)程。 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了一種將非晶硅薄膜轉(zhuǎn)化成多晶硅的方法。其設(shè)想 是借助很高的壓力在高溫下加速非晶硅材料晶化的過(guò)程，并同時(shí)不斷的向硅膜中補(bǔ)充和提供 氫元素。高密度的氫元素的存在使得硅網(wǎng)絡(luò)中的晶粒不會(huì)變得太小，因?yàn)樗种屏俗丫У男?成，但是又不妨礙己經(jīng)形成的晶粒的繼續(xù)增長(zhǎng)。同時(shí)豐富的氫元素也保證在這個(gè)高壓退火過(guò) 程中硅薄膜中的缺陷被不斷的由氫鈍化而不需要在其后進(jìn)行一次單獨(dú)的氫鈍化處理。這種方法的一個(gè)明顯長(zhǎng)處就是縮短了非晶硅向多晶硅薄膜轉(zhuǎn)換的時(shí)間，不僅高溫處理的時(shí)間可以由 于高壓的作用而縮短，加溫和冷卻的速率也可大大提高，因?yàn)樵跇O高壓下，薄膜由于溫度變 化太劇烈，而脫落的可能性大大減小。本發(fā)明所得到的氫鈍化的多晶硅薄膜可直接被用做高 效率的光電轉(zhuǎn)換材料。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 附圖顯示了一個(gè)將非晶硅轉(zhuǎn)換成多晶硅的高溫高壓設(shè)置。
具體實(shí)施方式
用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的設(shè)備，在不超過(guò)300。C的溫度下，在基板3上形成厚度 不超過(guò)5微米的氫化非晶硅，然后將該材料置入可密封的高溫高壓處理裝置10中，將沉積于 基板3上的氫化非晶硅薄膜或其元件8安放在一個(gè)具有加熱功能的支承底座11上，在箱體中 引入主要成分包含氫氣31的氣體，使其壓力達(dá)到不小于200個(gè)大氣壓的高壓，最好不小于 IOOO個(gè)大氣壓，并將基板溫度維持在不低于600°C。在這種高溫高壓狀態(tài)下，維持2—20小 時(shí)。
權(quán)利要求
1. 一個(gè)多晶硅薄膜，該薄膜厚度不超過(guò)5微米，平行于基板的粒徑不小于10微米，其特征在于它的形成過(guò)程是，將低溫下在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中生長(zhǎng)的氫化非晶硅薄膜置入一個(gè)密封的箱體，在箱體中引入含有氫氣的壓力不低于200個(gè)大氣壓的氣體，并維持在不低于600℃的溫度下，持續(xù)2-20小時(shí)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多晶硅薄膜，其特征在于它是被摻雜的p型或n型半導(dǎo)體材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的多晶硅薄膜，其特征在于它構(gòu)成了一個(gè)光伏器 件的一部分。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種將非晶硅薄膜轉(zhuǎn)化成多晶硅的方法。將沉積于基板上的氫化非晶硅薄膜或其器件置于不小于200個(gè)大氣壓的高壓氫氣環(huán)境中，在不低于600℃的溫度下，維持2-20小時(shí)，所得到的氫鈍化的多晶硅薄膜可直接被用做高效率的光電轉(zhuǎn)換材料。
文檔編號(hào)C30B1/12GK101235534SQ20071000256
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者李沅民, 昕 馬 申請(qǐng)人:北京行者多媒體科技有限公司