[发明专利]用于光伏器件或类似等的多晶硅厚膜及制备其的方法

说明书

本申请涉及一种多晶硅膜，例如具有大于或等于1μm的颗粒尺寸，用于光伏器件(例如太阳能电池)和类似等，以及制备该多晶硅膜的方法。

发明背景及内容

用于低成本光伏模块的技术涉及在基片上生长薄膜的多晶硅而不是硅片。虽然薄膜的多晶太阳能电池的效率低于晶体硅太阳电池，但生产成本也明显较低，且其可被伸缩用于大面积沉积。由于多晶膜中的少数载体扩散长度仅需要大于其厚度，因此薄膜的多晶电池还可消除可能需要昂贵工序的单晶材料上的一些质量约束。

与通过高吞吐量过程的单晶硅相比，大颗粒的多晶硅材料可更廉价地被制造，例如铸造或定向凝固来产生多晶硅块。虽然大颗粒的多晶硅的多数和少数载体属性接近于那些单晶硅，但示出晶界的存在会减少使用该技术所制造的太阳能电池的效率(可能由于较大的复合率)。

由于多晶电池的开路电压随超过1μm的多晶硅颗粒尺寸而增加，因此需要多晶硅厚膜具有大于或等于1μm的颗粒尺寸。此外，工程特别需要在类似玻璃的低成本基片上进行沉积。但是，当使用玻璃基片时，在硅成长期间经常需要将电池和/或基片的温度保持在低于或等于玻璃的转变温度下。

在本发明的示例性实施例中，提供含有吸收膜(由一个或多个层构成)的光伏器件(例如太阳能电池)，其包括多晶硅，具有大于或等于1μm平均粒度。

根据示例性实施例的一个方面，提供基片(例如玻璃或云母基片)，包括位于基片上的含有镍的纳米粒，以及涂在基片上的含有镍的催化剂薄膜，可在催化剂薄膜之前和/或之后被沉积。其中，含有镍的催化剂膜可包括：选择性地掺杂有磷等的镍。热处理和暴露于硅烷气可用来形成含有多晶硅的膜。

在本发明的示例性实施例中，提供一种在基片上制备含有硅的多晶膜的方法，所述方法包括：在所述基片上沉积含有镍的催化剂层，并沉积纳米粒；将所述催化剂层和所述纳米粒暴露至硅烷气；以及在所述暴露至硅烷气的至少一部分时间期间将涂有所述催化剂层和所述纳米粒的所述基片热处理，在所述基片上生长含有硅的膜。

附图简要说明

图1是示出在制备过程期间，硅(Si)膜在基片(例如玻璃或云母基片)上生长的横截面图。

图2是示出根据示例性实施例，制备颗粒尺寸大于或等于1μm(如图1所示)的多晶硅厚膜的方法的流程图。

图3是示出云母基片上的硅(Si)的横截面图。

图4是示出另一个玻璃基片上的导电层的横截面图，根据图1－3中的任何一个所制备的多晶硅膜被转移至其上。

示例性实施例的具体说明

以下参照附图对示例性实施例进行详细说明。整个附图中相同的参照符号表示相同的部分。

图1示出基片11(例如玻璃或云母基片)上含有硅的膜15。在此使用的在…上包括直接和间接位于其上的两者。因此，在此所使用的在…上不要求直接接触(例如，即使其之间具有其他层，层或膜也表示在基片上)。

参照图1，提供基片11、缓冲层12、催化剂13、镍纳米粒14，和硅15。硅膜15在基片11上被生长之后，催化剂层13可以或也可以不存在于产品中。

缓冲层12可以是，例如透明介质层(例如，包括氧化锌等)，在玻璃基片11上被形成，用来在制备基于硅的膜15过程中减少镍扩散至玻璃基片11中。例如，缓冲层12可由含有氧化锌的介电或导电层组成。可选择地，缓冲层12可具有双层设计并由(i)形成在基片11上的氧化锌层组成，和(ii)形成在氧化锌层之上的ITO层组成。可选择地，在示例性实施例中，缓冲层12可由例如ZnO/ITO/Ag的三层组成。

在玻璃基片11上形成缓冲层12之后，催化剂13被分散到玻璃基片11上。催化剂13可以是或包括镍(例如，无电极的镍，类似含有无电极沉积的镍的导电层)。镍催化剂层(连续的或不连续的)13可掺杂有硼，来生成p型硅膜15，或可掺杂有氩或磷(例如，6-10％的磷原子)，来生成N型硅膜15。含有镍的纳米粒14被沉积在基片11上，在催化剂13被沉积在基片11上之前和/或之后。在优选的实施例中，催化剂13被沉积在基片11上之后，纳米粒14通过任何合适的方法被沉积在基片11上。然后基片11被加热和/或使用至少约580摄氏度的高温，更优选是至少约620摄氏度(例如，至约690摄氏度)。在加热期间和/或之后，硅烷气被引入至反应室，并在热金属化的玻璃基片11上流过，且基片11快速地被热循环。可引入气体(例如，硅烷和/或硅烷和氢的混合物)，且暴露的涂层基片的热循环被执行，从而在基片上生长硅膜15。