一種多晶硅薄膜及其低溫制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于多晶娃薄膜制備領域，具體設及一種多晶娃薄膜及其低溫制備方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能電池是解決能源危機的重要途徑，在已經產業(yè)化的太陽能電池中，晶體娃 電池性能穩(wěn)定，但電池成本高，非晶娃薄膜電池成本低，但是由于光致退化效應和高的缺陷 密度導致電池效率不高且性能不穩(wěn)定，而多晶娃薄膜電池即具有晶體娃電池的穩(wěn)定性又具 有非晶娃薄膜電池成本低的優(yōu)點，多晶娃薄膜電池是未來發(fā)展的趨勢之一。
[0003] 制備多晶娃薄膜電池的關鍵問題是在廉價的玻璃襯底上生長非晶娃薄膜，并使非 晶娃薄膜晶化為多晶娃薄膜。在常用的非晶娃薄膜晶化的方法中，固相晶化法和快速熱退 火法需要在高溫下進行，而玻璃的軟化溫度低，無法承受高溫;激光晶化法成本高，不適合 多晶娃薄膜的產業(yè)化;金屬誘導非晶娃晶化法可W在低于玻璃軟化溫度下使非晶娃薄膜晶 化為多晶娃薄膜。常用的金屬包括侶、儀、鈕、金、銷、鐵、銀等?，F(xiàn)有的一些錫誘導非晶娃薄 膜晶化為多晶娃薄膜的技術用PEVCD的方法制備玻璃-非晶娃-錫Ξ層結構，有W下缺點：1、 在沉積完非晶娃薄膜后轉到其它的薄膜生長設備沉積錫薄膜，工藝繁瑣;2、多晶娃晶化度 不高;3、多晶娃晶粒尺寸較小;4、設備價格較高;5、制備的薄膜均勻性不好。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種利用超高真空磁控瓣射技術低溫制備多晶娃薄膜的方法，解決 了工藝繁瑣、多晶娃晶化度不高W及多晶娃晶粒尺寸較小的技術問題。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：
[0006] -種多晶娃薄膜的低溫制備方法，包括W下步驟：
[0007] (1)將襯底(本發(fā)明可采用玻璃襯底)進行清洗和吹干；
[000引（2)真空室抽真空，氣壓達到l0-6TorrW上，采用真空磁控瓣射的方法在襯底上沉 積非晶娃薄膜；
[0009] (3)對錫祀進行預瓣射后，在非晶娃薄膜上沉積錫薄膜，生成樣品；
[0010] (4)在350°C~550°C的退火溫度下，對上一步生成的樣品進行退火處理后，錫誘導 非晶娃薄膜晶化為多晶娃薄膜；
[0011] (5)將退火后的樣品上的金屬錫洗去。
[0012] 進一步的，所述退火溫度為550°C。
[0013] 進一步的，根據(jù)上述的多晶娃薄膜的低溫制備方法所制備的多晶娃薄膜，所述多 晶娃薄膜中的多晶娃最大晶粒尺寸為3微米。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：（1)通過改變退火溫度可W控制多晶娃的晶粒尺寸，能夠得 到尺寸很大的多晶娃晶粒；（2)采用超高真空磁控瓣射的方法，安全、無毒，可W依次沉積非 晶娃薄膜和錫薄膜，不需要在沉積完非晶娃薄膜后轉到其它的薄膜生長設備沉積錫薄膜， 簡化了樣品制備工藝；（3)磁控瓣射設備的價格便宜，成本低；（4)可W得到大面積均勻的薄 膜，最大可w得到幾個平方米的均勻薄膜，在工業(yè)上易于推廣和使用。
【附圖說明】
[0015] 圖1為退火前的樣品結構；
[0016] 圖2為娃-錫薄膜在不同溫度下退火后的拉曼譜；
[0017] 圖3為550°C的退火溫度下，錫誘導非晶娃晶化為多晶娃薄膜的掃描電鏡圖。
[0018] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0019] 1、襯底;2、非晶娃薄膜;3、錫薄膜。
【具體實施方式】
[0020] W下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0021] -種多晶娃薄膜的低溫制備方法，包括W下步驟：
[0022] (1)將玻璃襯底依次經過異丙醇、去離子水、丙酬、去離子水、無水乙醇、去離子水 清洗，各超聲lOmin，然后用氮氣吹干；
[0023] (2)真空室抽真空，氣壓達到l(T6Torr，通入20sccm的氣氣。先對娃祀表面進行等離 子體清洗W刻蝕掉娃祀表面的二氧化娃。然后，反應室壓強保持在3Pa，瓣射功率50W，在玻 璃襯底上沉積200nm厚的非晶娃薄膜；
[0024] (3)先對錫祀進行預瓣射，然后反應室壓強保持在2Pa，瓣射功率50W，勵磁電流2A， 在非晶娃薄膜上沉積150nm厚的錫薄膜，得到具有如圖1所示結構的樣品。
[00巧](4)在350°C~550°C的退火溫度下，對上一步生成的樣品進行退火處理后，錫誘導 非晶娃薄膜晶化為多晶娃薄膜；
[0026] 如圖2所示為娃-錫薄膜在不同溫度下退火后的拉曼譜，可W看出退火溫度達到 400°C時，非晶娃就可W在錫誘導下晶化。如果非晶娃薄膜上沒有沉積錫薄膜，要使非晶娃 晶化，退火溫度需要達到900°CW上。而用侶誘導非晶娃晶化的方法，退火溫度要達到500°C 才能使非晶娃晶化為多晶娃。
[0027] (5)將退火后的樣品，用1 %的稀鹽酸浸泡10分鐘，洗去樣品表面的金屬錫和氧化 錫，然后用去離子水清洗，用氮氣吹干。
[00%]本發(fā)明通過改變退火溫度可W控制多晶娃的晶粒尺寸，能夠得到尺寸很大的多晶 娃晶粒;經過大量試驗并計算平均值，得到退火溫度和晶粒尺寸的關系如下表：
[0029]
[0030] 如圖3所示，550°C的退火溫度下，錫誘導非晶娃晶化為多晶娃薄膜的掃描電鏡圖， 可W看出非晶娃已經晶化為多晶娃，晶粒尺寸達到了 3皿，且晶化程度好。
[0031] 理論上，由于真空度低于l(T6Torr，真空室中氧含量高，在后續(xù)生長非晶娃薄膜和 錫薄膜的過程中，娃和錫容易氧化，退火之后，多晶娃的晶化率會降低。
[0032] 為了驗證W上推論，通過大量在不同真空度下制備的多晶娃薄膜檢測數(shù)據(jù)進行對 比，得出W下結果:在真空度高于l(T6Torr條件下制備的樣本，在550°C下退火2小時，得到的 多晶娃薄膜晶化率高于70%;真空度低于l(T5Torr制備的樣本，在550°C下退火2小時，得到 的多晶娃薄膜晶化率低于40%。
[0033] 因此，確認在超高真空環(huán)境下制備的多晶娃薄膜晶化程度更好的結論。
[0034] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種多晶硅薄膜的低溫制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將襯底進行清洗和吹干； (2) 真空室抽真空，氣壓達到l(T6T〇rr以上，采用真空磁控濺射的方法在襯底上沉積非 晶硅薄膜； (3) 對錫靶進行預濺射后，在非晶硅薄膜上沉積錫薄膜，生成樣品； (4) 在350°C~550°C的退火溫度下，對生成的樣品進行退火處理后，錫誘導非晶硅薄膜 晶化為多晶硅薄膜； (5) 將退火后的樣品上的金屬錫洗去。2. 根據(jù)權利要求1所述的多晶硅薄膜的低溫制備方法，其特征在于，所述退火溫度為 500。0550。。。3. 根據(jù)權利要求2所述的多晶硅薄膜的低溫制備方法所制備的多晶硅薄膜，其特征在 于，所述多晶硅薄膜中的多晶硅最大晶粒尺寸為3微米。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多晶硅薄膜的低溫制備方法，屬于多晶硅薄膜制備領域，包括以下步驟：(1)對襯底進行清洗和吹干；(2)真空室抽真空，氣壓達到10-6Torr以上，采用真空磁控濺射的方法在襯底上沉積非晶硅薄膜；(3)在非晶硅薄膜上沉積錫薄膜；(4)在350℃～550℃的退火溫度下，對上一步生成的樣品進行退火處理后，錫誘導非晶硅薄膜晶化為多晶硅薄膜；(5)將退火后的樣品上的金屬錫洗去。本發(fā)明通過改變退火溫度可以控制多晶硅的晶粒尺寸，能夠得到尺寸很大的多晶硅晶粒；采用超高真空磁控濺射的方法，安全、無毒，可以依次沉積非晶硅薄膜和錫薄膜，不需要在沉積完非晶硅薄膜后轉到其它薄膜生長設備沉積錫薄膜，簡化了樣品制備工藝。
【IPC分類】C23C14/34, C30B29/06, C23C14/16, C30B28/02
【公開號】CN105506734
【申請?zhí)枴緾N201510956884
【發(fā)明人】郝亞非, 張若云, 井維科, 黃仕華
【申請人】浙江師范大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月18日