[发明专利]通过零距离材料转移沉积形成薄层的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及一种形成薄膜层的物理方法和工艺，具体地，涉及一种使材料从材料源转移到与其接触的基体上，以在基体上形成该源材料的薄层的方法。

背景技术

目前，薄膜沉积的化学或物理方法有很多种，这些方法大都需要通过复杂的工艺和/或昂贵的设备来完成。对于大多数物理方法来说，比如，近距离升华法（Close Space Sublimation）、反应溅射法和分子束磊晶法（MolecularBeam Epitaxy）等，其需要在高温和高真空的环境下进行操作。在这样的情况下，材料源和基体均需要经受同等高温，这将会损坏低熔点材料制成的基体。比如，用于太阳能电池的半导体多晶薄膜层通常由近距离升华法或反应溅射法获得，在该过程中，基体需经受与材料源同等程度的高温。这就要求使用能够耐高温的基体，从而导致很多低成本的轻质基体由于无法耐受高温而无法使用。因此，如何让一些低熔点材料所制成的基体在薄膜沉积过程中不受到损害成为了一个大的挑战。

因此，需要提供一种形成薄膜层的新方法。该新方法可解决基体面临高温挑战的问题，使得高温或低温材料基体都可用于，比如，制造太阳能电池。

发明内容

本发明涉及一种用来在基体上形成一层材料的方法，该方法包括以下步骤：将具有熔点或最小软化温度的半导体多晶或无定形材料的材料源与基体接触；在一个时间段内使所述材料源和基体之间形成一个温度差，其中，所述材料源的温度处于第一温度范围，其平均温度为第一平均温度，所述基体的温度处于第二温度范围，其平均温度为第二平均温度，所述第一平均温度高于所述第二平均温度，且低于所述半导体多晶或无定形材料的熔点或最小软化温度，使得所述材料源上的一部分半导体多晶或无定形材料转移到所述基体上；以及将所述材料源从所述基体上分开，获得一个表面沉积形成有一层所述半导体多晶或无定形材料的基体。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1（a）显示了本发明一个实施例中的材料源和基体，该材料源和基体被放在一起并互相接触，以使得材料可从材料源转移到基体上。

图1（b）显示了图1（a）所示的材料源和基体的温度曲线。

图2显示了放在一起且互相接触的材料源和基体，其被夹在两个外盖之间。

图3（a）显示了实例一中用作材料源的太阳能电池元件和MoTe₂基体。

图3（b）显示了实例一所用的七个太阳能电池元件在部分材料被转移到对应基体之后的状态。

图3（c）显示了实例一所用的七个MoTe₂基体在沉积形成一层来自对应太阳能电池元件上的材料后的状态。

图4显示了所述实例一的七个MoTe₂基体上形成的沉积材料层的表面形态和截面图像。

图5（a）显示了实例二中用作材料源的太阳能电池元件和CdS基体。

图5（b）显示了实例二中所用的三个太阳能电池元件在部分材料被转移到对应基体之后的状态。

图5（c）显示了实例二所用的三个CdS基体在沉积形成一层来自对应太阳能电池元件上的材料后的状态。

图5（d）显示了分别利用了图5（c）所示的三个CdS基体的太阳能电池。

图6显示了图5（d）所示的三个太阳能电池的效率。

图7（a）显示了实例三中所用的Sb₂Te₃材料源和用作基体的太阳能电池元件。

图7（b）显示了实例三中所用的七个太阳能电池元件在沉积形成一层来自对应Sb₂Te₃材料源上的Sb₂Te₃材料后的状态。

图7（c）显示了实例三中所用的七个Sb₂Te₃材料源在部分材料被转移到对应基体之后的状态。

图8显示了分别使用了图7（b）所示的七个太阳能电池元件的太阳能电池的接触表征和电池性能。

图9（a）显示了实例四中所用的铅材料源和用作基体的太阳能电池元件。

图9（b）显示了实例四所用的九个太阳能电池在沉积形成一层来自对应铅材料源上的铅材料后的状态。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下内容中将不对习知的结构或功能进行详细的描述。