等離子體處理在薄膜太陽能電池上的應用

太陽能技術的三個主要環節是如何把太陽光轉換為電能或熱能,如何在便攜設備中存儲能源,以及如何節約能源。對太陽能經濟的上述三個環節中用到的各種設備而言,都需要應用等離子體處理這一重要工藝。在非晶硅設備的制造過程中,所用等離子體的工藝過程含沉積、蝕刻和鈍化等。在窗戶玻璃鍍膜和薄膜電池制造中,也采用等離子體輔助涂覆工藝。

等離子清洗機在薄膜太陽能電池上的應用

等離子體非晶硅薄膜沉積技術創始于1965年。薄膜的兩個重要特性包括氫化以及特定雜質原子的慘雜。當采用硅烷等離子體進行薄膜沉積時,會把氫自然導入生長中的薄膜內,若在加工氣體流中引入磷化氫和硼烷,沉積過程中也會可把磷和硼慘雜到半導體薄膜中。上述兩項技術為等離子體技術在薄膜太陽能電池中的應用鋪平了道路。

非平衡低溫等離子體中的電子溫度遠高于中性等離子體內的電子溫度,使化學催化反應得以加強,從而形成了一種制備薄膜和涂層的等離子體-化學方法。在等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝中,電子從電場獲取能量并把能量傳遞給重粒子。能量分配使硅氮化物等鈍化涂層材料都能滿足這一要求,因此人們開始對這兩種材料在光伏領域的應用產生了極大興趣。

采用平板電容耦合系統的等離子體沉積工藝將13.56MHz的射頻電源加載到兩個面積不相等的電極上。由于等離子體鞘層區是射頻電壓的主要位降區,在面積較小的電極上獲得大的負電勢,沉積基底就放置于較小的電極上。把硅烷引入到反應器中,經過與高能電子碰撞后,硅烷離解為SiH2、SiH3和Si2H5。長期以來,人們認為離解產物SiH3自由基是促進薄膜生長的前驅物質。然而,近期有證據表明,硅原子在此過程中也同樣非常重要。

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