一种制备高导电率多晶硅薄膜的方法
【专利摘要】本发明公开了属于多晶硅薄膜太阳电池【技术领域】的一种制备高导电率多晶硅薄膜的方法。该方法在异质衬底上，利用磁控溅射同时溅射多晶硅和石墨，制备出掺杂有一定碳的多晶硅薄膜。从而可以改善多晶硅薄膜的导电性。本发明的方法操作简单，便于控制，通过控制沉积薄膜的时间、衬底温度、溅射功率、气体流量、溅射气压等来控制多晶硅中碳含量的改变，从而控制改变多晶硅薄膜的导电性。
【专利说明】—种制备高导电率多晶硅薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于多晶硅薄膜太阳电池【技术领域】，具体涉及一种利用磁控溅射共溅射多晶硅和石墨制备高导电率多晶硅薄膜的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，能源危机和环境污染的日趋严重极大地促进了光伏产业的迅速发展。太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁、可再生能源之一。因此，世界各国都对太阳能方面的开发利用给予了高度重视。随着太阳电池应用的不断扩大，大规模超大规模的太阳能发电站的建设和使用，使得太阳电池成本问题日益凸显，原材料供不应求。薄膜太阳电池应运而生。相比较普通太阳能电池，薄膜太阳电池具有下列优点:(1)吸收层材料具有较高的光吸收系数，因此，微米级厚度的薄膜足以吸收绝大部分的太阳光能量，节省了原材料的用量；
[2]采用低温薄膜制备技术，显著降低能耗，缩短能源回收期；(3)材料和器件制备可同步完成，便于大面积、自动化和连续化生产；(4)更可制备在如金属箔、塑料等廉价柔性衬底上，极大提高器件的质量比功率，在军事等特殊领域用电源系统上具有广阔的应用前景。
[0003]多晶硅薄膜太阳电池是目前公认的高效率、低能耗的理想太阳电池，具有性能稳定、无毒、价格低、可大面积生长等优势，此外，硅元素广泛存在于地球上(地壳中约含27.6%)，原材料丰富，比其他薄膜电池(铜铟硒(CIS)和硫化镉(CdTe)等)具有更优越的地位。随着陷光技术、载流子束缚技术以及钝化技术的发展，可以制备出廉价高效的多晶硅薄膜太阳电池。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种简单易行的方法对多晶硅薄膜进行掺杂，从而改善多晶硅薄膜的导电性。
[0005]一种制备高导电率多晶硅薄膜的方法，利用磁控溅射技术共同溅射多晶硅和石墨，制备出掺杂有碳的多晶硅薄膜，改善多晶硅薄膜的导电性，包括如下步骤:
[0006]步骤1:选取异质衬底；
[0007]步骤2:利用磁控溅射设备同时溅射多晶硅和石墨，其中多晶硅靶用射频电源溅射，石墨靶用直流电源溅射；
[0008]步骤3:溅射完成以后，自然降温到室温，得到掺杂有碳元素的多晶硅薄膜。
[0009]所述异质衬底为表面光滑的绝缘材料。
[0010]所述异质衬底为陶瓷、玻璃或石英。
[0011]利用磁控溅射同时溅射多晶硅和石墨时，固定多晶硅靶的溅射功率，调节石墨靶的溅射功率，从而得到不同的掺杂浓度。
[0012]碳元素的掺杂浓度为1016-102°cm_3，即每立方厘米多晶硅薄膜中碳原子个数为
IO16-1O20O
[0013]本发明的有益效果:本发明的方法利用磁控溅射共溅射多晶硅和石墨，所得到的多晶硅薄膜中就有一定的碳掺杂，从而改善了多晶硅薄膜的导电性。本发明的方法操作简单，便于控制，通过控制沉积薄膜的时间、衬底温度、溅射功率、气体流量、溅射气压等来控制多晶硅中碳含量的改变，从而控制改变多晶硅薄膜的导电性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为利用磁控溅射共溅射多晶硅和石墨示意图；
[0015]其中:1-多晶硅靶，2-石墨靶，3-异质衬底。
【具体实施方式】
[0016]为了进一步说明本发明的技术和特征，以下结合附图对本发明作进一步的说明。
[0017]根据图1所示，一种制备高导电率多晶硅薄膜的方法，包括如下步骤:
[0018]步骤1:选取一种合适的异质衬底；
[0019]步骤2:利用磁控溅射设备同时溅射多晶硅和石墨，其中多晶硅靶用射频电源溅射，石墨靶用直流电源溅射；
[0020]步骤3:溅射完成以后，自然降温到室温，得到掺杂有一定碳元素的多晶硅薄膜。
[0021]按上述方法进行具体实例说明如下:
[0022]实施例1
[0023]步骤1:选择陶瓷板作为异质衬底；
[0024]步骤2:利用磁控溅射同时溅射多晶硅和石墨。其中多晶硅靶用射频电源溅射，溅射功率为200W，石墨靶用直流电源溅射，溅射功率为30W，氩气气体流量为80SCCm，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为3h ;衬底温度为500°C ；
[0025]步骤3:溅射完成以后，自然降温到室温，得到高导电率的多晶硅薄膜。
[0026]实施例2
[0027]步骤1:选择陶瓷板作为异质衬底；
[0028]步骤2:利用磁控溅射同时溅射多晶硅和石墨。其中多晶硅靶用射频电源溅射，溅射功率为200W，石墨靶用直流电源溅射，溅射功率为50W，氩气气体流量为80SCCm，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为3h ;衬底温度为600°C ；
[0029]步骤3:溅射完成以后，自然降温到室温，得到高导电率的多晶硅薄膜。
[0030]实施例3
[0031]步骤1:选择石英作为异质衬底；
[0032]步骤2:利用磁控溅射同时溅射多晶硅和石墨。其中多晶硅靶用射频电源溅射，溅射功率为150W，石墨靶用直流电源溅射，溅射功率为40W，氩气气体流量为60SCCm，溅射气压为0.5Pa，溅射时间为5h ;衬底温度为700°C ；
[0033]步骤3:溅射完成以后，自然降温到室温，得到高导电率的多晶硅薄膜。
[0034]实施例4
[0035]步骤1:选择石英作为异质衬底；
[0036]步骤2:利用磁控溅射同时溅射多晶硅和石墨。其中多晶硅靶用射频电源溅射，溅射功率为150W，石墨靶用直流电源溅射，溅射功率为60W，氩气气体流量为60SCCm，溅射气压为0.5Pa，溅射时间为5h ;衬底温度为800°C ； [0037] 步骤3:溅射完成以后，自然降温到室温，得到高导电率的多晶硅薄膜。
【权利要求】
1.一种制备高导电率多晶硅薄膜的方法，其特征在于，利用磁控溅射技术共同溅射多晶硅和石墨，制备出掺杂有碳的多晶硅薄膜，提高多晶硅薄膜的导电性，包括如下步骤: 步骤1:选取异质衬底； 步骤2:利用磁控溅射设备同时溅射多晶硅和石墨，其中多晶硅靶用射频电源溅射，石墨靶用直流电源溅射； 步骤3:溅射完成以后，自然降温到室温，得到掺杂有碳元素的多晶硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备高导电率多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述异质衬底为表面光滑的绝缘材料。
3.根据权利要求2所述的制备高导电率多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述异质衬底为陶瓷、玻璃或石英。
4.根据权利要求1所述的制备高导电率多晶硅薄膜的方法，其特征在于，利用磁控溅射同时溅射多晶硅和石墨时，固定多晶硅靶的溅射功率，调节石墨靶的溅射功率，从而得到不同的掺杂浓度。
5.根据权利要求1所述的制备高导电率多晶硅薄膜的方法，其特征在于，碳元素的掺杂浓度为1016-102°cm_3，即每立方厘米多晶硅薄膜中碳原子个数为IO16-1O'
【文档编号】C23C14/35GK103560172SQ201310542462
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】陈诺夫, 吴强, 辛雅焜, 何海洋, 弭辙, 白一鸣, 高征, 刘虎, 付蕊, 杨博, 牟潇野 申请人:华北电力大学