[发明专利]一种管式PECVD设备制备非晶硅薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种管式PECVD设备制备非晶硅薄膜的方法，包括如下步骤：S1、将单晶硅片置于管式PECVD设备的炉管；S2、对单晶硅片进行前处理；S3、在单晶硅片上沉积第一层本征非晶硅薄膜；S4、在第一层本征非晶硅薄膜上沉积掺磷N型氢化非晶硅薄膜；S5、将单晶硅片进行翻面后置于另一个石墨载具，并置于管式PECVD设备的另一个炉管中，抽真空，恒温；S6、在单晶硅片背面上沉积第二层本征非晶硅薄膜；S7、在第二层本征非晶硅薄膜上沉积掺硼P型氢化非晶硅薄膜。本发明的方法设备成本低、占地面积小，生产产能高、经济效应好，同时实现了本征非晶硅层和掺杂非晶硅层的制备，减少了异质结制备所需的工艺腔和工艺步骤。

技术领域

本发明属于光伏材料制备领域，具体涉及一种管式PECVD设备制备非晶硅薄膜的方法。

背景技术

能源问题逐渐成为制约全球社会经济发展的主要因素。太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源。非晶硅/晶硅异质结太阳能电池因其高转换效率、结构相对简单、工艺流程少、低温低能耗、温度系数小等特点，备受国际上许多国家的关注，具有广泛的市场前景。最早由日本三洋公司提出的HIT非晶硅/晶硅异质结太阳能电池主要由电极、氧化透明导电层、本征非晶硅薄膜层、掺杂非晶硅薄膜层组成。

PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）是等离子增强化学气相沉积技术的简称，是目前制备本征非晶硅薄膜/掺杂非晶硅薄膜的一种主要技术。它是利用辉光放电等离子体使SiH₄等气源分子分解，从而实现非晶硅薄膜的制备。其原理是：反应气体中的电子在外电场中加速获得能量与反应气体发生初级反应，使得气体分子电离分解，从而形成等离子体。等离子体中大量的化学活性的离子、中性原子和分子生成物向薄膜生长表面输运，同时互相之间发生次级反应。到达薄膜生长表面的各种初级反应产物和次级反应产物被衬底吸附，并与表面发生反应，同时其他产物释放出去，最终形成薄膜。

非晶硅/晶硅异质结太阳能电池因其高转换效率、结构相对简单、工艺流程少、低温低能耗、温度系数小等特点，备受国际上许多国家的关注，具有广泛的市场前景。但因其制备成本一直居高不下，在市场化推广方面不占优势。目前市场上制备非晶硅薄膜的PECVD设备均为板式结构，主要分为：团簇式PECVD设备、链式PECVD设备和U式PECVD设备。链式PECVD设备占地面积最大，每次只能处理较小面积的硅片；团簇式PECVD设备占地面积其次，一次能处理多硅片，但对各腔体之间的传输系统要求高；U式PECVD设备综合了链式和团簇式的特点，但该三种板式PECVD设备占地面积均高于管式PECVD设备，且制造成本一直居高不下，不利于市场化推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设备成本低、占地面积小，生产产能高、经济效应好的管式PECVD设备上制备非晶硅薄膜的方法，本发明的方法同时实现了本征非晶硅层和掺杂非晶硅层的制备，减少了异质结制备所需的工艺腔和工艺步骤；相比于现有的非晶硅薄膜的制备方法，大大降低了设备的制造成本，且该类设备较现有生产设备占地面积小，生产产能提高，具有可观的经济效益。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种管式PECVD设备制备非晶硅薄膜的方法，包括如下步骤：

S1、将装载有单晶硅片的石墨载具置于管式PECVD设备的炉管中，抽真空，将炉管恒温至200±50℃；

S2、往炉管中通入NH₃或SiH₄和N₂O的混合气体，开启30kHz～50MHz电源，对单晶硅片进行前处理；

S3、往炉管中通入SiH₄和H₂，开启30kHz～50MHz电源，在经所述前处理的单晶硅片上沉积第一层本征非晶硅薄膜；