cvd在多晶硅薄膜太陽能電池中的應(yīng)用

化學(xué)氣相淀積法在多晶硅薄膜太陽能電池中的應(yīng)用夏銳BC13038005

給力的太陽能！無污染.效率高.取之不盡用之不竭.硅太陽能電池開展1941年在硅上發(fā)現(xiàn)光生伏特效應(yīng)1954年創(chuàng)造了單晶太陽能電池，效率為6%1959年第一個(gè)多晶硅太陽能電池面世，效率為5%1980年單晶硅太陽能電池效率達(dá)20%，多晶硅達(dá)14.5%1998年單晶硅太陽能電池效率達(dá)25%今天，太陽能電池組件的年產(chǎn)量達(dá)200MW以上多晶硅薄膜太陽能電池簡介第二代太陽能電池效率高，實(shí)驗(yàn)室最高可達(dá)24.7%制備簡單，本錢低穩(wěn)定性好，壽命長〔a〕〔b〕多晶硅薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)〔a〕和制備工藝〔b〕想要性能棒，還得薄膜好！

晶粒尺寸要大，取向要規(guī)那么，晶粒晶界要少雜質(zhì)濃度低，孔隙率低厚度均勻，可控制CVD〔ChemicalVaporDeposition〕化學(xué)氣相淀積是工業(yè)上生產(chǎn)多晶硅薄膜常用的方法之一，其具有淀積溫度低，薄膜成份易控，膜厚與淀積時(shí)間成正比，均勻性，重復(fù)性好，臺(tái)階覆蓋性優(yōu)良等特點(diǎn)。一般的CVD法操作原理：利用H2還反響氣體(如SiF4、SiH4等)后沉積在襯底外表形成薄膜。反響方程式為SiF4+H2→Si+4HF↑

優(yōu)點(diǎn)：開展較為成熟，操作簡單，本錢較低缺點(diǎn)：反響溫度較高(800～1200℃)，從而難以形成顆粒較大的多晶硅，并且容易在晶粒之間形成孔隙，對(duì)制備較高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池很不利

快熱化學(xué)氣相沉積〔RTCVD〕

顆粒硅帶襯底的制備源氣體：SiHCl3〔SiHCl3+H2→Si+3HCl↑〕摻雜氣體：B2H6復(fù)原氣體：H2外延薄膜沉積溫度：1170℃左右薄膜沉積速率為3～4um/min應(yīng)用：在籽晶層上沉積多晶硅薄膜，摻雜制備p-n結(jié)較方便快熱化學(xué)氣相沉積〔RTCVD〕優(yōu)點(diǎn)：a.薄膜沉積速度快b.容易得到較大顆粒的薄膜c.可大面積沉積薄膜缺點(diǎn)：所需求的溫度較高，高溫過程同時(shí)也帶

來了高能耗，對(duì)襯底的要求也較苛刻。如果是非硅襯底，除了前面提到的幾項(xiàng)要求,還需要高溫穩(wěn)定性。

等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法〔PECVD〕

反響氣源:SiF4、H2混合氣體；通過H2復(fù)原SiF4得到的晶粒半徑較小〔約10-7ｍ數(shù)量級(jí)〕，再通過再結(jié)晶方法增大顆粒沉積速率:6～18nm/min襯底溫度100～400℃再結(jié)晶技術(shù)：(1)固相晶化(LAR)法(2)區(qū)熔再結(jié)晶(ZMR)法(3)激光再結(jié)晶(LMC)法通常用來沉積很薄而晶化要求不高的隔離層或非晶硅薄膜以及在非硅襯底上制備晶粒較小的多晶硅薄膜

等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法〔PECVD〕

優(yōu)點(diǎn)：制備薄膜厚度較薄，制備溫度低，襯底與硅薄膜之間由于熱膨脹系數(shù)不匹配而帶來的應(yīng)力可以減至很小幾乎沒有效率衰減問題缺點(diǎn)：存在生長速度慢且薄膜易受損等問題

熱絲化學(xué)氣相沉積法(HPCVD)

金屬絲通電后發(fā)熱至高溫，電離反響氣體(等)產(chǎn)生等離子體，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)反響之后形成硅原子,硅原子再沉積在基片上形成薄膜?；瘜W(xué)反響：SiH4+H2→Si+3H2↑

熱絲化學(xué)氣相沉積法(HPCVD)

熱絲：一般為鎢絲或鉭絲〔耐高溫且有一定韌性和機(jī)械強(qiáng)度〕熱絲與襯底間距：5～10ｍｍ反響氣體：高氫稀釋硅烷〔H2/[SiH2+H2]=98%)熱絲溫度：1400～1800℃襯底溫度：205～320℃沉積速率：0.8nm/s在多晶硅薄膜太陽能電池中常用來在籽晶層上沉積高質(zhì)量的多晶硅薄膜

熱絲化學(xué)氣相沉積法(HPCVD)

優(yōu)點(diǎn)：a.生長出的薄膜結(jié)構(gòu)好，更均勻有序，光致衰性很小，穩(wěn)定性高;b.薄膜生長速率高；c.工藝設(shè)備簡單,本錢低；d.可防止輝光放電方法中離子對(duì)生長外表的損傷;e.高溫鎢絲可使硅烷充分分解，此外該方法還具有開展成低溫工藝制備大面積多晶硅薄膜的潛力；

熱絲化學(xué)氣相沉積法(HPCVD)

缺點(diǎn)：a.高溫對(duì)襯底的要求很高b.中間存在復(fù)雜的反響較多如形成Si2H2等。

低壓化學(xué)氣相淀積〔LPCVD)硅烷(SiH4)熱分解其反響為:SiH4→Si+2H2↑在13～133.32Pa的壓力下，溫度為600℃時(shí)，氣體分子的平均自由程到達(dá)近于毫米的數(shù)量級(jí)，這使氣體分子的傳輸過程大大加快(氣體傳輸理論〕低壓化學(xué)氣相淀積〔LPCVD)壓強(qiáng)：60～80