專利名稱：：一種制備多晶硅薄膜的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種多晶硅薄膜的制備方法，尤其是涉及一種利用無機溶膠、硅粉和有機溶劑為原料，制備多晶硅薄膜的方法。
背景技術：
：多晶硅薄膜因其具有良好的光電特性，作為功能材料廣泛應用于能源科學等領域，如太陽能電池等。目前，晶體硅太陽能電池依然占據著太陽能電池市場的主要地位，其主要優(yōu)勢在于成熟的生產工藝，豐富的原材料來源，轉換效率高，穩(wěn)定性好，無毒，無污染；但是，生產成本高，這嚴重制約其大規(guī)模應用。非晶硅太陽能電池，生產工藝簡單，成本低廉，但由于轉換效率不高，并且存在嚴重的光致衰減效應，也限制了其廣泛應用。因而，各國光伏工作者把目光投向了晶體硅薄膜太陽能電池，主要是因為晶體硅薄膜太陽能電池既具有晶體硅太陽能電池的高轉換效率，高穩(wěn)定性，又可以大幅度降低生產成本，并且沒有光致衰減效應，即具有晶體硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池的雙重優(yōu)點。而對于晶體硅薄膜太陽能電池，研究最多，應用最廣泛的又屬多晶硅薄膜太陽能電池，因為單晶硅薄膜太陽能電池工藝復雜，并且廣泛應用仍存在問題。目前，制備多晶硅薄膜的方法比較多，如等離子增強化學氣相沉積法(PECVD)、金屬誘導晶化法(MIC)、固相晶化法(SPC)、化學氣相沉積法(CVD)、液相外延法(LPE)等等。而每一種方法都有各自的優(yōu)缺點，如等離子增強化學氣相沉積法(PECVD)，沉積溫度低，襯底選擇范圍廣，但結晶質量差，沉積速率低；金屬誘導晶化法(MIC)，晶化溫度低，時間短，所制多晶硅薄膜質量也好，但容易引入金屬雜質，造成金屬污染；固相晶化法(SPC)，生產成本低，晶粒較大，但生產周期長，缺陷密度高；化學氣相沉積法(CVD)，成膜質量好，沉積速率快，晶粒大，但所需溫度高，能耗大，對襯底要求比較高；液相外延法(LPE)，沉積溫度低，晶粒較大，缺陷少，但沉積速率不高。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種工藝簡單，成本低廉，成膜均勻性好，膜厚便于控制，能耗低，襯底選擇范圍廣的制備多晶硅薄膜的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的，其包括以下步驟(l)將硅粉、無機溶膠與有機溶劑混合，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機溶膠與有機溶劑的混合物利用絲網印刷或噴涂法在襯底上成膜，并在20(TC60(TC溫度下退火，退火時間為0.1h3h;所述無機溶膠可以是Ti02溶膠、ZnO溶膠、Si02溶膠、Al2(33溶膠、Fe(OH)3溶膠或Sn02溶膠等；所述無機溶膠濃度為0.001mol/L10moi/L;所述有機溶劑可以是無水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺或石油醚等；所述硅粉、無機溶膠與有機溶劑的混合物由A克硅粉、B毫升無機溶膠和C毫升有機溶劑攪拌均勻形成，其中A:B:O(10l):(l10):(0.110)。所述襯底可以是是玻璃襯底、金屬襯底、塑料襯底或陶瓷襯底等。本發(fā)明的特點在于①利用絲網印刷或噴涂的方法成膜；②利用無機溶膠在退火條件下通過凝膠作用轉變?yōu)槟z時形成的網狀結構來傳輸電荷，起到更好的傳導電流的作用，減少電荷在輸運過程中的復合損失，減少晶界的影響，提高光電流。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉；成膜均勻性好，膜厚便于控制；所需晶化溫度低，因而能耗低；襯底選擇范圍廣；適用于大面積規(guī)模化流水線生產。圖1為本發(fā)明實施例1所制備的多晶硅薄膜的XRD圖譜。具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不得將這些實施例解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制。實施例1(1)取4克硅粉先用HF酸洗滌，再用去離子水沖洗干凈，在氬氣保護下烘干，然后放入1毫升TiO2溶膠(0.5mol/L)中，并加入0.1毫升無水乙醇，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機溶膠與有機溶劑的混合物，利用絲網印刷于干凈的玻璃襯底上，在40(TC下退火0.5h，即制得多晶硅薄膜。圖1為本實施例制得的多晶硅薄膜的XRD圖譜，表明薄膜為多晶硅薄膜，Ti02為銳鈦礦(四方)晶系結構。實施例2(1)取2克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護下烘干，然后加入到3毫升ZnO溶膠(lmol/L)中，并加入1毫升甲醇，攪拌均勻，形成混合物，(2)將第(1)步配制的混合物噴涂于干凈的塑料襯底上，在20(TC下退火lh，即制得多晶硅薄膜。實施例3(1)取4克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、去離子水沖洗，在氬氣保護下烘干，然后加入到1毫升Al203溶膠(5mol/L)中，并加入5毫升二乙醇胺，攪拌均勻，形成混合物(2)將該混合物絲網印刷于干凈的鋁片襯底上，在550。C下退火2h，制得多晶硅薄膜。實施例4(1)取8克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護下烘干，然后加入到8毫升Si02溶膠(7mol/L)中，并加入9毫升丙酮，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物噴涂于干凈的陶瓷襯底上，在35(TC下退火3h，制得多晶硅薄膜。實施例5(1)取1克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護下烘干，然后加入到10毫升Fe(OH)3溶膠(0.004mol/L)中，并加入10毫升乙二醇，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物絲網印刷于干凈的塑料襯底上，在20(TC下退火0.5h，制得多晶硅薄膜。實施例6(1)取5克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護下烘干，然后加入到5毫升SnO2溶膠(0.01mol/L)中，并加入0.5毫升三乙醇胺，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物絲網印刷于干凈的陶瓷襯底上，在60(TC下退火2h,制得多晶硅薄膜。實施例7(1)取7克硅粉，先用HF酸洗滌，然后依次用HC1酸、無水乙醇、去離子水沖洗，在氬氣保護下烘干，然后加入到4毫升SiO2溶膠(0.05mol/L)中，并加入6毫升石油醚，攪拌均勻，形成混合物；(2)將該混合物噴涂于干凈的不銹鋼襯底上，在40(TC下退火1.5h，制得多晶硅薄膜。下表列出實施例1-7制備的多晶硅薄膜的光暗電導率(光照強度為100mW/cm2)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、一種制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將硅粉、無機溶膠與有機溶劑混合，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機溶膠與有機溶劑的混合物利用絲網印刷或噴涂法在襯底上成膜，并在200℃～600℃溫度下退火，退火時間為0.1h～3h。2、根據權利要求l所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述無機溶膠為Ti02溶膠、ZnO溶膠、Si02溶膠、Al2(V溶膠、Fe(OH)3溶膠或Sn(V溶膠。3、根據權利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述無機溶膠濃度為O.O()1mol/L10mol/L。4、根據權利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述有機溶劑是無水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺或石油醚。5、根據權利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述混合物為A克硅粉、B毫升無機溶膠和C毫升有機溶劑攪拌均勻形成的，其中A:B:C-(101):(110):(0.卜10)。6、根據權利要求1或2所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述襯底是玻璃襯底、金屬襯底、塑料襯底或陶瓷襯底。7、根據權利要求3所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述有機溶劑是無水乙醇、甲醇、丙酮、乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺或石油醚。8、根據權利要求6所述的制備多晶硅薄膜的方法，其特征在于，所述混合物為A克硅粉、B毫升無機溶膠和C毫升有機溶劑攪拌均勻形成的，其中A:B:C=(101):G10):(().1~10)。全文摘要一種制備多晶硅薄膜的方法，其包括以下步驟(1)將硅粉、無機溶膠與有機溶劑混合，攪拌均勻，形成混合物；(2)將第(1)步配制的硅粉、無機溶膠與有機溶劑的混合物利用絲網印刷或噴涂法在襯底上成膜，并在200℃～600℃溫度下退火，退火時間為0.1h～3h。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉；成膜均勻性好，膜厚便于控制；所需晶化溫度低，因而能耗低；襯底選擇范圍廣；適用于大面積規(guī)?；魉€生產。文檔編號C30B29/06GK101481819SQ200810237489公開日2009年7月15日申請日期2008年12月30日優(yōu)先權日2008年12月30日發(fā)明者羅云榮,億羊申請人:湖南師范大學