[发明专利]一种低成本高效多晶硅基薄膜的制备方法

摘要

一种低成本高效多晶硅基薄膜的制备方法，属于晶硅薄膜太阳能电池领域。其工艺流程包括薄膜沉积和固相晶化两部分。首先，采用等离子增强型化学气相沉积法，在玻璃衬底上生长500-2000nm的前驱体硅基薄膜，通过调节反应气体中硅烷与氢气的比例，在薄膜内部引入不同含量的结晶成分；随后，将薄膜样品在500-600℃下退火处理4-12小时，薄膜内的非晶成分逐渐晶化，最终得到结晶性良好的多晶硅薄膜材料。本发明中，由于在前驱体硅基薄膜内引入结晶成分，固相晶化过程中不需要形核，有效降低了薄膜的晶化温度，缩短了晶化所需时间。

主权项

一种低成本高效多晶硅基薄膜的制备方法，其特征在于，采用等离子增强型化学气相沉积系统，制备前驱体硅基薄膜，反应气体为硅烷气体和氢气，通过调节两种气体的比例以及输入电源的频率和功率，控制薄膜的晶化率程度，随后在氮气保护气氛下退火，完成薄膜由非晶向结晶的转变过程；具体包括以下步骤：（1）薄膜沉积过程：在清洁的玻璃衬底上，利用等离子增强型化学气相沉积法制备前驱体硅基薄膜：反应腔室背底真空低于10‑6Pa，工作气压100Pa，衬底温度180℃，反应气体的总流量为100sccm，反应气体为硅烷与氢气，控制硅烷体积比例在2‑10%之间，使得到的薄膜晶化率在20‑80%之间；输入电源频率20‑60MHz，功率10‑40W，沉积厚度为500‑2000nm；（2）固相晶化过程：将沉积得到的硅薄膜放入退火炉内，退火温度在500‑600℃之间，保护气氛：氮气流量为30sccm，气压为30‑40Pa,退火时间根据硅基薄膜的厚度，在4‑12小时之间调整；（3）退火结束后，关闭加热电源，继续通入氮气，流量为30sccm，气压为30‑40Pa,待腔体冷却至200℃以下后，停止通气，取出样品。