採用多層高速噴墨列印生成太陽能電池的方法

2023-05-30 05:45:11 3

專利名稱：採用多層高速噴墨列印生成太陽能電池的方法
採用多層高速噴墨列印生成太陽能電池的方法相關申請的交叉引用本非臨時專利申請要求於2007年12月19日提交的美國臨時專利申請 No. 61/014, 965的優先權，並且其全文以引用方式併入本文。
背景技術：
基於光電效應，太陽能電池將來自太陽的光子轉換為電子。在用於光伏(PV)太 陽能電池的各種材料中，晶體矽電池是最合適的，因為(1)矽來源廣泛；(2)晶體矽具有 1. IeV的帶隙，並且該數值接近AMI. 5太陽光譜的最佳值；和(3)矽加工已被長期用於半導 體工業和電池中，並且已經用矽證實具有最高的生產效率。然而，矽加工需要昂貴的製造設 備。而且，最近在太陽能電池中對矽的需求和矽片產能的不足已經造成矽的短缺，因此導致 了矽價格的顯著增加。雖然預期顯著的矽片產能在2008-2009年期間上線，但預期製造的 基礎成本不會發生劇烈的變化。由於將矽材料加熱至其熔點需要較高的資金和功率要求以及嚴格純化需要矽太 陽電池，因此單晶矽和較低成本的多晶矽片的製造較為昂貴。隨後的將這些矽片在功能上 轉換為太陽光伏板的加工也是昂貴的。由於矽材料消耗較少且資金需求較低，所以基於非 晶矽薄膜的太陽光伏板比那些使用矽片製造的成本更低。但是，基於需要的真空設備的資 金成本和傳統矽薄膜的較低生產能力也導致了較高的電池生產成本。包括碲化鎘(CdTe)和銅銦硒(CIS)的幾種薄膜技術已經證明了較低的製造成本， 但其效率低下(5% -8% )。這些方法還存在與高資金設備成本和有限的生產能力有關的成 本問題。較低的$/Wp(峰值功率)是大量採用太陽光伏的關鍵。為了使$/Wp具有較低的 度量值，同時需要高效率和低成本。

發明內容
本發明採用工業級噴墨列印和快速雷射退火，通過計劃由多晶矽或微晶矽製造高 效率太陽能電池來解決上述問題。與基於真空的半導體沉積設備，例如PECVD、LPCVD等相 比，噴墨印表機相對便宜。而且，通過採用噴墨列印沉積的大晶粒多晶矽或微晶矽薄膜能夠 實現12% -16%的效率，在一些實施例中介於10% -16%之間。低生產成本和較高效率的 組合將顯著地降低太陽能電池的$/Wp。本發明的實施例涉及採用噴墨列印在柔性襯底上形成低成本多晶矽太陽能電池。 特別實施例通過使用噴墨列印或其他低成本商業列印技術，利用液體矽烷在襯底(包括柔 性或剛性襯底)上形成多晶矽或微晶矽太陽能電池，商業印刷技術包括但不限於絲網印 刷、輥塗、凹版塗布、簾式塗布、噴霧塗布以及其他。具體實施例使用矽烷，例如環戊矽烷 (C5H10)或環己矽烷(C6H12),這些矽烷在室溫下為液態，但暴光於紫外線(UV)或更短波長的 輻射時會發生開環化學反應。液體矽烷的開環將其轉變為聚合材料，該聚合材料包括飽和 的和不飽和的變化長度的矽鏈。加熱至大約250-400°C使該聚合材料轉變為氫化非晶矽薄膜。依據具體的加工條件，在較高的有效溫度下控制退火使非晶矽薄膜改變相位變為多晶 矽或微晶矽。根據本發明的實施例的方法包括提供襯底和採用液體矽烷塗布選擇的區域。將 液體矽烷轉變為聚合材料，和在光伏電池中將聚合材料合併為吸收層。根據本發明的另一個實施例，用於製造光伏電池的方法包括通過將液體矽烷塗 於表面並且隨後對液體矽烷進行熱處理來形成矽吸收層，和在矽吸收層上形成附加層。根據本發明的光伏電池的實施例包括襯底，和在襯底上形成的多晶矽吸收層，並 且該多晶矽吸收層具有約0. 5-20 μ m之間的厚度和包括P/N結。通過參考以下結合附圖進行的詳細描述可進一步理解根據本發明的實施例。


圖1是採用閃耀光柵法的光俘獲的簡要描述；圖2顯示了採用正弦光柵法的光俘獲的簡要描述；圖3顯示了採用朗伯反射的光俘獲的簡要描述；圖4顯示了在玻璃襯底上利用液體矽烷的簾式塗布的實施例的簡化剖視圖；圖5A-C顯示了在襯底上液體矽烷的噴墨列印的不同視圖；圖6A-C顯示了液體矽烷的紫外線固化的不同視圖；圖7A-C顯示了聚合矽烷的加熱的不同視圖；圖8A-C顯示了非晶矽的雷射退火的不同視圖；圖9-9A分別是顯示使用TCO的雷射消融分離PV電池的簡化平面視圖和剖視圖；圖10-10A分別顯示了具有TCO織構化的覆板電池設計的剖視圖和放大剖視圖；圖11-11A分別顯示了具有TCO織構化的襯底電池設計的剖視圖和放大剖視圖；圖12顯示了具有在背反射鏡上形成的光柵結構的實施例的簡化剖視圖；圖13顯示了具有在電池上形成的光柵結構的實施例的簡化剖視圖；圖14-14A顯示了雙面電池的實施例的簡化剖視圖和放大剖視圖；圖15-15A分別顯示了根據本發明的用Cd:Te整合的電池的實施例的簡化剖視圖 和放大剖視圖。
具體實施例方式本發明的特別實施例通過採用噴墨列印或其他低成本商業印刷技術，利用液體矽 烷在襯底(其可以是柔性或剛性襯底)上形成多晶矽或微晶矽太陽能電池，其中商業印刷 技術包括但不限於絲網印刷、輥塗、凹版塗布、簾式塗布、噴霧塗布和其他等。具體實施例 使用矽烷，例如環戊矽烷(C5Hltl)或環己矽烷(C6H12)等，這些矽烷在室溫下為液態，但暴光 於紫外線(UV)或更短波長的輻射時會發生開環化學反應。液體矽烷的開環將其轉變為聚 合材料，該聚合材料包括飽和的和不飽和的變化長度的矽鏈。加熱至大約250-400°C將這些 聚合材料轉變為氫化非晶矽薄膜。根據具體的加工條件，在較高的溫度下控制退火使非晶薄膜改變相位變為多晶矽 或微晶矽。可以使用本發明的實施例以形成粒度在約0.5-20 μ m範圍內的矽薄膜，具體實 施例的粒度在3-4 μ m範圍內。
由本發明的實施例所提供的有益效果為其需要使用低成本、市場上可得到的加 工設備，該加工設備在大氣壓下操作，並且周期時間短、材料消耗少和中等溫度。這些特徵 明顯降低了加工光伏矽薄膜的成本。由於用該方法製造活性吸收層的成本低，本發明的實施例可作為附加方法應用於 其他類型太陽能電池的製造，包括但不限於矽(包括單晶矽、多晶矽、或非晶矽)、Cd:Te和 銅銦鎵硒(CIGS)。由此種方法製造的PV電池的實施例將具有由傳統技術製造的現有的層， 和利用根據本發明的方法製造的一個或多個附加層。本發明的實施例能夠在邊緣附加成本 增加總的電池效率。利用本發明的實施例製造的PV電池不但實現了成本低於當前製造的PV電池，同 時其還能夠實現與市場上可得到的電池相等或更高的效率。為此，本發明的實施例可以整 合增強太陽光收集效率的方法。提高光收集效率的一種方法是通過織構化襯底和/或其中一個沉積層。提高光收 集的另一種方法是通過將衍射光柵結構整合到其中一個薄膜。兩種方法均顯著地增加了光 穿過矽薄膜的路徑，因此吸收更多的入射光並將其轉變為電荷載流子。用於收集更多光的另一種方法是使用液體矽烷製造雙面電池。在該雙面電池中， 活性吸收層位於平面電池的兩側。外部的光學器件收集光，並且使電池的兩個面曝光。特別實施例利用通過噴墨列印形成的液體矽烷薄膜。在該方法中，噴墨列印將用 於沉積太陽能電池的各層，大小(x_y)包括吸收層、透明導電氧化物(TCO)、減反射(AR)塗 層和接觸金屬化層。使用雷射或閃光燈的快速退火將用於在沉積的非晶矽薄膜上形成大晶 粒多晶矽或微晶矽薄膜。雷射可進一步用於分離太陽能電池。最終，噴墨列印將用於形成 接觸金屬化層。本發明實施例的關鍵因素為1.高速噴墨列印，以沉積來自基於矽烷、聚矽烷或環矽烷的油墨的無摻雜或η和ρ 型摻雜的非晶矽的層；2.快速退火(雷射或熱)以結晶薄膜並減少缺陷；3.抗反射塗層和透明導電氧化物(TCO)薄膜的高速噴墨列印；4.光俘獲技術以增強電池效率；5.雷射刻蝕以分離電池；和6.接觸金屬化層的高速噴墨列印。本發明涵蓋多種實施例。根據某些實施例，液態塗層系統例如噴墨列印或其他可 用的技術用於沉積液體矽烷，經紫外線曝光和熱處理後，形成光活性半導體層。此液態塗層可以整合到總的工藝流程中，該工藝流程將包括在完整太陽能光伏電 池的形成中使用的其他薄膜的液態或真空塗層。這種其他薄膜的例子包括但不限於透明 導電氧化物、減反射塗層和金屬化層。使用雷射、熱退火，或閃光燈的快速退火可以用於在沉積的非晶矽薄膜上形成大 晶粒多晶矽或微晶矽薄膜。可進一步採用雷射「切割」成活性半導電層或導電層以在電上 分離太陽能電池，或者為金屬接觸形成的P或η接合層打開窗口。噴墨列印或者替代的液 態塗層技術，或真空塗層技術可用於形成接觸金屬化層。此類實施例的因素包括
1.高速噴墨列印，或其他液態塗層技術，以沉積無摻雜或η和ρ型摻雜的基於矽 烷、聚矽烷或環矽烷的油墨的層；2.強紫外線輻射曝光和加熱的組合以誘導液態油墨聚合為固體聚矽烷材料；3.固體聚矽烷的溫度處理以將其轉變為非晶矽；4.快速退火(雷射、熱的、閃光燈、或其他)以結晶薄膜並減少缺陷；5.減反射塗層和透明導電氧化物(TCO)薄膜的高速噴墨列印，或者其他液態或傳 統真空塗層技術；6.光俘獲技術以增強電池效率；7.雷射刻蝕以分離電池並向活性層開放接觸點；8.接觸金屬化層的高速噴墨，或絲網印刷；9.使用這些技術用於提高總的系統效率的目的，與其他光伏技術例如單晶矽、多 晶矽、Cd:Te、銅銦硒(CIS)、III-V材料或其他等的現有方法一致。10.該技術廉價地整合為雙面電池，在雙面電池中，光能夠從每側都有獨立光活性 層的平面光伏電池的兩側進入。當前，大多數基於非矽的薄膜太陽能電池效率低下。由於帶隙和材料特性，晶體矽 是更好的吸收體並且已經證明其具有比其他薄膜材料例如CIS和CdTe更高的效率。即使 其他薄膜技術具有更低的效率，但它們仍具有比傳統矽更低的生產成本。本發明提出的方 法提供了晶體矽的高效率，同時提供了這些太陽能電池的低成本製造的路徑。對於基於傳統晶體矽的太陽能電池，當前的技術狀態是使用具有背接觸的P和η 型矽生成ρ-η結。SunPower公司已證明此類太陽能電池的效率在20.0%-22.0%之間。此 類效率需要的製造具有最低雜質和低缺陷水平的高質量單晶矽片的成本很高。矽片的短缺 和原料成本的上升導致了替代的基於薄膜的方法的開發。眾所周知的薄膜方法包括碲化鎘 (CdTe)、銅銦硒(CIS)和非晶矽(a:Si)。這些基於薄膜的方法中的大多數採用物理或化學 沉積來沉積吸收體。通常，通過來自矽烷氣的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)法來沉積非晶矽太 陽能電池。然而，由於摻雜降低載流子壽命的誘導缺陷，通常將a:Si電池製造為p-i-n結 構。它們還遭受光誘導降解(Staebler-Wronski效應)，並且通常效率更低。因此大多數 a-Si電池和SiGe —起被構建為多結電池。此外，利用PECVD，最好的材料的沉積率在1人/ Sec左右，這限制了優質a-Si電池的大批量生產。大型真空設備固有的高資本和維護費用 連同低薄膜沉積率造成了高製造成本。雖然CdTe在1. 45eV的帶隙具有較高的光吸收，並且是一種直接的帶隙材料和非 常適合於太陽能應用，但最佳生產的太陽能電池具有10.0%左右的效率。CdTe太陽能電池 的毒性和碲的長期缺乏已經引起了潛在的關注。CdTe的沉積技術，例如升華冷凝、近空間 升華、化學氣相沉積或原子層外延，需要大量的資金支出，儘管該資金支出低於傳統的矽加工。迄今為止，銅銦二硒(CIS)是最有效的異質結薄膜技術，在美國國家可再生能源 實驗室(NREL)中，在0. 5cm2的實驗室電池上證明具有18. 的效率，在20cm2的微型組件 上具有14.7%的效率。由於銅銦二硒作為三元合金(與鎵)的複雜相圖和單相CIS的存在 範圍窄，因此採用正確的化學計量法沉積這些薄膜非常具有挑戰性。而且，這些薄膜具有形成大量內在缺陷的趨勢。由於銅、銦和硒的共蒸發，該沉積方法複雜並且昂貴。這種情況發 生在真空室，那將會導致資金設備昂貴同時生產能力低下。本文提到的所有獨立組件均已在其他應用例如半導體器件加工中顯示出作用。1.已經製造出的微晶矽薄膜或多晶矽薄膜太陽能電池其效率在高的個位數。預計 晶體矽薄膜電池的理論效率在12% -18%左右，在一些實施例中在10% -18%之間。但這 些需要特殊的電池設計以使收集效率最大化。2.包括索尼(Sony)、夏普(Sharp)等在內的一些公司已證明了提出的用於n_矽 或P-矽的基於噴墨的沉積技術用於RFID應用。這些公司已經顯示矽薄膜具有與通過PECVD 沉積的傳統矽薄膜相當的載流子遷移率。3.目前，諸如Crystalline Silicon on Glass等公司使用例如熱退火的技術。但 是，由於襯底的限制，他們受到在大晶粒結晶需要的較高溫度下加工的限制。在半導體和 IXD應用中，已經採用脈衝雷射退火生成大晶粒多晶矽。對於多晶矽TFT IXDs已證實採用 雙脈衝雷射退火。也已顯示使用強脈衝氙燈將非晶矽轉變為多晶矽。4.已顯示出本文提出的各種光俘獲技術在各種其他電池結構和應用中起作用。使 用這些技術來增加噴墨列印和雷射退火電池的光俘獲效率是獨一無二的。在某些實施例中，可通過噴墨列印形成液體矽烷。在該方法中，在柔性襯底例如 不鏽鋼、鋁等上，利用工業級噴墨列印來沉積非晶矽(a_Si:H)薄膜。該薄膜由基於各種矽 的油墨例如矽烷、聚矽烷、環矽烷等列印。在具體實施例中，油墨包括非晶態特性的納米顆 粒。這些油墨包括摻雜劑例如硼或磷以生成用於發射極和基極區的η型和ρ型油墨。在摻 雜薄膜的情況下，可將這些油墨直接噴墨列印到襯底上。如果這些油墨是非摻雜的，則將需 要額外的步驟以生成摻雜薄膜。也可以通過使用旋塗薄膜來合併所需要的摻雜劑以實現 該目的。需要沉積的矽薄膜的厚度在1_20μπι的範圍內，在某些實施例中，厚度可以在約 0. 5-20 μ m之間。這些可以採用市場上可得到的噴墨印表機來實現，其中噴墨印表機的掃描 速度為200-500mm/s、射速2_10KHz、墨滴體積1_20微微升(pL)、128個噴嘴列印頭、油墨粘 度在l-15cP的範圍內，以及印刷精度為5-7 μ m。然後，將採用快速雷射退火或基於燈的快 速熱退火(RTA)方法結晶該非晶矽薄膜。這可以通過短脈衝雷射來實現，短脈衝雷射包括 準分子雷射(193nm、248nm、308nm)、氬離子雷射和其他更長波長的雷射，或者在快速熱退火 的情況下通過基於滷素的閃光燈來實現。為了使氧的吸收最小化，在吸收層的列印以及退 火處理過程中應採用惰性環境，例如氬氣和/或氮氣環境。最佳晶粒生長需要的局部溫度 在500-650°C的範圍內，在一些實施例中在400-800°C之間。可以優化退火工藝的工藝參數 以得到在1-20μπι範圍內的晶粒尺寸，在一些實施例中在0. 5-20μπι之間。在一個實施例 中，晶粒常常為柱形或其他需要的形狀。為了增加電池的效率，可以將各種光俘獲技術應用 於電池中。這些光俘獲技術包括利用表面織構化(參見附圖)的閃耀光柵(圖1)或正弦光 柵(圖2)和朗伯反射(圖3)的使用。還可用噴墨列印來沉積透明導電薄膜、減反射薄膜 和接觸金屬化層。可以採用各種蝕刻方法進行織構化。對於透明導電薄膜，可以噴墨列印 由過渡金屬氧化物(例如氧化錫銻、多孔二氧化錫)製成的納米顆粒油墨，接著進行退火。 可以噴墨列印折射率在1.2-1. 5之間的減反射(AR)塗層以提高電池的收集效率。可以採 用由納米多孔材料(包括聚電解質多層)製造的AR塗層。也可以對這些塗層分級以提高 寬帶減反射特性。使用接觸噴墨列印可獲得共形沉積以及更好的解析度和縱橫比，並且因此能夠提高太陽能電池的性能。可以採用導電油墨例如Ag、Au、Cu、Pd等的噴墨列印進行 接觸金屬化。最終，可採用密封劑例如EVA(乙烯醋酸乙烯酯)密封電池。某些矽烷材料，特別是環戊矽烷C5Hltl或環己矽烷C6H12在室溫下為液態。這些矽烷 分子的衍生物，無論是更大的環結構和/或結合了硼、磷或其他類型的與一個或更多個矽 原子結合的配合基，也可以是液態。在一個實施例中，液體矽烷包括硼(或其他III型元素)，和/或包括磷(或其他 V型元素)。當稀釋至合適的濃度並且隨後進行加工時，使用這些摻雜矽烷形成的薄膜繼承 了相應的P或η型電特性。在某些實施例中，液體矽烷可以包含聚合矽烷的納米顆粒以控制粘度並因此控制 厚度和應用方法的適合性。在適當的溫度和氣壓控制的預防措施下，多種這些材料可被用 於生成基於矽的固體薄膜。根據本發明的特別實施例，在大氣壓強和室溫下，商業噴墨系統可以將液體矽烷 塗布在柔性襯底例如用絕緣體塗布的薄不鏽鋼上，或者塗布在耐用塑料薄板上。用這種方 法避免了對昂貴、低生產能力、要求提高襯底的加熱溫度的基於真空的沉積設備的需要。此外，很多塑料材料不能耐受真空沉積需要的溫度，從而使其不可能用任何其他 方式形成優質的矽薄膜。塑料和柔性金屬薄板具有材料成本非常低的優勢，並且允許將活 性光伏器件整合到建築元件中。本發明的實施例還涵蓋固定的或剛性襯底例如玻璃板的使 用。在加工後，根據需要的成品電池特性，矽薄膜的厚度可以在約0.5_20μπι的範圍 內。在噴墨列印的情況下，該厚度能夠採用市場上可得到的設備來實現，其中該設備的掃描 速度在200-500mm/s範圍內、射速在2_10KHz之間、墨滴體積為1_20微微升(pL)、128個噴 嘴列印頭、油墨粘度在l_15cP的範圍內和印刷精度為5-7μπι。作為另外一個實例，噴霧塗布機(超聲的或其他的)能夠在一分鐘內用粘度範圍 為20-50cP的液體將1 X Im2的玻璃襯底塗布至厚度為10 μ m。凹印塗布機能夠以0. 5米/ 秒的速率，用粘度範圍為10-60cP的液體將固定的或柔性襯底塗布至厚度為20 μ m。本發明 的實施例可以使用的其他塗布技術包括但不限於噴霧塗布、凹版塗布、簾式塗布、輥塗、絲 網印刷、和浸塗。圖4顯示了採用簾式塗布法將液體矽烷400塗布在玻璃襯底402上的實 施例的簡化剖視圖。將液體矽烷材料暴露於紫外線或更短波長的輻射中，誘導環矽烷的開環，和聚 合反應。隨著輻射的充分，所有的液態物質均被轉變為固體粉末。將產生的材料加熱至 250-350°C的溫度使其完全地轉變為非晶矽薄膜。通過周圍氣氛和溫度(斜坡時間/駐留 時間)來控制薄膜中材料損失量和H2含量。在某些實施例中，可將溫度保持在600°C以下，和在含有H2的氣氛中對非晶矽進行 加熱處理。這允許氫鈍化非晶薄膜中懸掛鍵的缺陷。本發明的實施例允許形成厚度明顯大於利用傳統沉積技術可得到的多晶矽薄膜。 特別地，本發明的某些實施例允許形成具有在約0. 5-20μπι之間的厚度的多晶矽層。在一 些實施例中，多晶矽的厚度在約2-10 μ m之間，並且在一些實施例中，多晶矽的厚度在約 4-6 μ m之間。非晶矽薄膜轉變為多晶矽需要升高溫度。應當注意，不要超過導致襯底中發現的其他材料損壞的溫度和駐留時間。除了石英之外，大多數玻璃材料在不變形或者不喪失它們的回火的情況下，不能 承受超過800°C的溫度。金屬薄膜例如鋁在不與矽發生反應以生成合金或在某些情況下不 發生氧化時，不能承受大於550°C的持續溫度。為了保持電池中其他材料的完整性，將退火溫度維持在非常短的時間內的高效溫 度或者較長時間內的中等溫度是重要的。通過使用強雷射掃描非晶矽薄膜，雷射退火能夠 使熱定位於矽薄膜，且使有效溫度在小於1秒的駐留時間達到大於900°C。可以使用包括準 分子雷射(193nm、248nm、308nm)和氬離子雷射的短脈衝雷射和其他更長波長的雷射使非 晶矽薄膜轉變為多晶矽薄膜。在退火過程中，可控制周圍氣氛以將O2水平保持在最低。為 達到此目的，可以使用惰性氣體流，例如氮氣或氬氣。圖5A-C顯示了根據本發明方法的實施例的不同視圖。確切地說，圖5A-C顯示了 在襯底上液體矽烷的噴墨列印的實施例的側視圖、放大側視圖和俯視圖。圖6A-C顯示了在 襯底上液體矽烷的紫外線固化的相應視圖。圖7A-C顯示了在襯底上多晶矽的加熱的相應 視圖。圖8A-C顯示了在襯底上非晶矽的雷射退火的相應視圖。根據某些實施例，可以應用替代的退火技術而不用雷射。這些替代的退火技術包 括使用閃光燈、光熔爐、快速熱退火(RTA)和常規熔爐。除了常規熔爐(其依靠使材料暴露 於600°C左右的溫度下超過20小時)之外，這些技術可以依靠暴露於超過850°C的有效溫 度並且具有1秒以下的駐留時間。這些短時間周期允許重結晶過程，但時間周期足夠短以 防止其他材料或襯底本身的任何損壞。晶粒尺寸和多晶矽薄膜的取向依賴於生長條件，例如時間、氣氛和溫度，以及依賴 於基底薄膜的形態。晶粒生長依賴於矽原子的擴散和基底表面上合適的成核位點。已知使 用中度織構化-等離子體或酸-的鋁薄膜對大於ι μ m的生長晶粒是有效的。光伏太陽能電池依賴於在由η摻雜層和ρ摻雜層之間的矽結形成的二極體結構中 的電場的產生。在一個實施例中，通過用η型矽烷材料隨後使用P型矽烷材料塗布襯底，或 者反過來先使用P型矽烷材料後使用η型矽烷材料來塗布襯底以形成ρ-η結。在兩種材料 塗布完成之後進行兩個區別層的退火，但另一項技術允許它們各自分別進行退火。具有摻 雜濃度急劇改變的結，例如用這種方式形成的那些結，提高了載流子的收集並因此提高了 光伏器件的電流和功率。形成二極體結的替代方法採用在含有硼或磷的摻雜劑上旋轉的擴散，或者在具有 含硼或磷的氣體的熔爐中燃燒的擴散。將形成的活性矽光伏二極體與襯底、金屬化層、電池連接/分離層、和其他薄膜整 合在一起以形成完整的工作太陽能電池。為了提高電池效率，對入射太陽光的適當光採集 是可取的。在一個實施例中，在矽吸收層之前(在覆板電池設計的情況下)或者在吸收層之 後(在襯底設計的情況下)沉積透明導電氧化物(TCO)。TCO層可以真空沉積，或者通過用 由過渡金屬氧化物(例如銻二氧化錫，多孔二氧化錫)製成的納米顆粒油墨塗布襯底，隨後 退火而形成。TCO層具有導電性，並且傳輸入射的太陽光(傳輸率> 85% )。本發明的一些實施 例可以用摻雜鋁的氧化鋅(AZO)作為TCO層。替代實施例可以使用其他TCO薄膜，例如氧化銦錫、二氧化錫、氧化鋅、氧化錫銻或其他。一旦形成TCO層，便可以移除相鄰電池之間的TCO材料以便在電上將它們分隔開。 圖9-9A分別是顯示使用雷射消融/切割TC0900來分隔PV電池的簡化平面視圖和剖視圖。 在一個實施例中，採用波長為532nm的雷射輻射902刻劃TCO層並隔離單個太陽能電池。在 替代實施例中，可以使用其他波長的雷射輻射，例如使用二極體雷射器的光學諧波的355nm 或1064nm波長。也可以使用其他雷射器達到此目的，例如在193、248或308nm下操作的 準分子雷射器，以及在多波長下例如 351,454. 6,457. 9,465. 8,476. 5,488. 0,496. 5,501. 7、 514. 5或528. 7nm下操作的氬離子雷射器。並且，雖然圖9-9A顯示了其中使用雷射以通過僅消融TCO層來隔離電池的實施 例，但這並不是必需的。根據替代實施例，雷射可以用於消融活性矽吸收層以便為電池的最 低導電層打開接觸窗口。根據再一個替代實施例，可以使用雷射通過層消融以便為最上活 性矽吸收層打開接觸窗口。本發明的實施例可以利用TCO層的織構化來輔助吸收層的光收集。通過織構化 TCO層的表面，入射光以偏離正常的角度折射進入吸收矽層。這增加了有效的光程和吸收的
光數量。通過使用輕度酸洗數秒可以將薄膜織構化。其產生了特徵為小於Iym尺寸的隨 機表面粗糙度。或者，以織構化採用低壓化學氣相沉積(LPCVD)法形成的表面的方式可以 沉積薄膜。使TCO表面織構化的第三種方法是在真空中將薄膜短暫地暴露於等離子體刻蝕 中。在光伏製造過程中，可將這些織構化技術中的一種或多種聯合使用。織構化有助 於提高電池效率，而不論其是被應用於覆板還是襯底設計中。圖10-10A分別顯示了應用織 構化的TCO層1010的覆板電池設計1000的剖視圖和放大剖視圖。圖11-11A分別顯示了 應用織構化的TCO層1110的襯底電池設計1100的剖視圖和放大剖視圖。通過提高光收集來提高PV電池效率的另一種方法是使用嵌入到電池設計中的衍 射光柵。衍射光柵是由一系列通過近似於分散的光的波長的距離所隔開的平行線形成的。眾所周知的衍射光柵定律預測了對入射光折射的角度是基於光的波長和刻線的 間距d* (sin θ m+sin θ》=m λ，其中d =亥Ij線的間距，ym;θ i =入射光與法線的夾角；θ m折射光與法線的夾角；m=整數；和λ =光的波長，μπι。利用全息或光掩薄膜曝光正圖像或負圖像，衍射光柵刻線可以在覆蓋襯底的光刻 膠中曝光。經隨後的光刻膠的顯影、底部區域的刻蝕、和光刻膠的移除，將衍射光柵圖像留 在襯底上。底部薄膜應具有不同於襯底層的折射率。儘管其他實施例包括金屬或其他薄膜， SiO2或Si3N4形成了允許衍射光柵成像的相容薄膜。圖12顯示了具有在背反射鏡上形成的光柵結構1210的襯底型器件1200的實施例的簡化剖視圖。圖13顯示了具有在電池上形成的光柵結構1310的覆板型器件1300的 實施例的簡化剖視圖。通過在面向太陽的平面的兩側構建具有活性吸收層的雙面電池，也可以增加光收 集和太陽能電池效率。由於本發明的實施例提供的製造薄膜多晶矽太陽能電池的成本低， 製造和部署這些雙面光伏電池較為經濟。在此類實施例中，利用太陽能電池周圍的一系列 反射鏡收集光，將其反射到電池的後表面上。圖14-14A顯示雙面電池的實施例的簡化剖視圖和放大剖視圖。雙面電池1400 包括配置為直接接受入射光的第一側1410，和配置為接受來自反射鏡1430的光的第二側 1420。在該特別實施例中，在第一和第二側上的P/N結具有相同的類型，但這不是必需的。 根據替代實施例，在襯底對側的P/N結可以具有不同的類型。本發明的實施例提供的低成本多晶矽薄膜太陽能電池允許它們與現有的光伏技 術經濟地整合，從而提高總的電池效率。例如，非晶矽半導體的帶隙比單晶矽大，因此能有 效地吸收較短波長的太陽光。因此，在金屬化之前，可以將液體矽烷薄膜塗布在單晶矽太陽能電池上，並對其進 行處理以廉價地產生非晶矽光活性結。在這種情況下，採用本發明實施例生成低成本非晶 矽吸收層，其轉化效率比其他可以實現的方式更高且每瓦成本更低。在技術上沒有限制該方法使用單晶矽製造非晶矽薄膜。可以採用單晶矽或其他半 導體材料例如Cd:Te、CIS等製造多晶矽薄膜。圖15-15A分別表示電池1500的實施例的簡 化剖視圖和放大剖視圖，其中電池1500包括位於由液體矽烷分別生成的P型和N型非晶 矽層1510和1512之間的第一 P/N結，和N型Cd:S 1514和P型Cd:Te 1516之間的第二 P/ N結。進行本發明的步驟第一實施例覆板(1)清潔柔性襯底和刻蝕以織構化表面。也可以在柔性襯底上形成光柵圖案。(2)噴墨列印一粘合促進薄膜(3)噴墨列印ρ-型非晶矽(4)噴墨列印P-型非晶矽。對於無摻雜非晶矽薄膜，需要要求在摻雜薄膜上旋轉 塗布的附加處理步驟。(5)利用雷射或RTA退火非晶矽薄膜以使薄膜結晶並減少缺陷。吸收劑的噴墨打 印和退火均可在氮氣的氣氛中進行。(6)然後噴墨列印透明導電氧化物層，接著進行減反射塗層的噴墨列印。(7)旋轉塗布或噴墨列印密封劑(8)用雷射刻劃隔離電池並生成接觸點。(9)隨後噴墨列印接觸金屬化層以生成功能性太陽能電池。第二實施例覆板(1)清潔柔性或固定的襯底。在一些實施例中，刻蝕以織構化表面或在表面上形成 光柵結構圖案。(2)沉積透明導電氧化物。如果通過CVD沉積或作為液體糊塗布，則在沉積過程中 可以自動織構化該薄。如果通過濺鍍形成該薄膜，則在沉積之後，酸或等離子體處理來織構化該薄膜。(3)在TCO層中使用雷射燒灼(切割)隔離刻線，以隔離單個光伏電池。清潔襯底。(4)任選地，塗布粘合促進薄膜。(5)塗布ρ-型非晶矽。(6)塗布η-型非晶矽。對於無摻雜非晶矽薄膜，需要要求在摻雜薄膜上旋轉塗布 的附加處理步驟。或者，不用η型材料塗布，而是在POCl3或其他氣氛中利用擴散爐或光退 火系統摻雜該薄膜。(7)利用雷射退火非晶矽薄膜以結晶該薄膜並減少缺陷。吸收劑塗層和退火均可 在氮氣或氬氣氣氛中進行。(8)用雷射切穿矽吸收層以便為底部的TCO層打開接觸區域。(9)切割頂部η型矽層以打開接觸區域。(10)噴墨列印或絲網列印包括金屬材料例如鋁或銀糊的薄膜成與ρ和η層單獨接 觸的圖案。(11)在爐中燒制電池以便在金屬和半導電材料之間形成歐姆接觸。(12)測試並檢查電池。(13)如果襯底是柔性的，則應用密封劑和保護層，隨後應用由納米多孔材料(包 括聚電解質多層)製備的減反射(AR)塗層。可對AR薄膜進行塗布和熱處理。如果襯底是 玻璃的，則用AR薄膜塗布面向光的表面。實施例襯底(1)清潔柔性或固定的襯底。在一個實施例中，刻蝕以織構化表面或在襯底上形成 光柵結構圖形。(2)塗布或真空沉積鋁或其他金屬層。如果塗布，則對襯底進行燒制以便移除液體 以形成固體塗層。刻蝕(如果需要)以織構化薄膜。任選地，沉積第二薄金屬層以阻止鋁 在矽中溶解以形成共熔合金。(3)為了隔離單個光伏電池，在金屬層中利用雷射燒灼(切割)隔離刻線。清潔襯底。(4)任選地，塗布粘合促進薄膜。(5)塗布ρ-型非晶矽。(6)塗布η-型非晶矽。對於無摻雜非晶矽薄膜，需要要求在摻雜薄膜上旋轉塗布 的附加處理步驟。或者，不用η型材料塗布，而是在POCl3或其他氣氛中利用擴散爐或光退 火系統摻雜該薄膜。(7)利用雷射再結晶來退火非晶矽薄膜。由於金屬層的存在和與矽退火所需要的 溫度相比其較低的熔點，可以使用常規熔爐達到此目的。吸收劑的塗布和退火均可在氮氣 或氬氣氣氛中進行。(8)沉積透明導電氧化物。如果通過CVD沉積或作為液體糊塗布，則在沉積過程可 自動織構化該薄膜。如果通過濺鍍形成，則酸或等離子體處理來織構化該薄膜。(9)用雷射切穿矽吸收層以便為底部的金屬層打開接觸區域。(10)切割頂部η型矽層以便打開接觸區域。
(11)噴墨列印或絲網列印包含金屬材料例如鋁或銀糊的薄膜成圖案，使其與ρ和 η層單獨接觸。(12)在爐中燒制電池以便在金屬和半導電材料之間形成歐姆接觸。(13)測試並檢查電池。(14)如果襯底是柔性的，則應用密封劑和保護層，隨後應用可由納米多孔材料 (包括聚電解質多層)製備的減反射(AR)塗層。可對AR薄膜進行塗布和熱處理。如果襯 底是玻璃的，則用AR薄膜塗布面向光的表面。儘管利用選擇的步驟序列描述了以上實施例，可以使用所描述的步驟的任何要素 的任何組合以及其他。此外，根據實施例，可以將某些步驟組合/或刪除。當然，可以有其 他更改、修改、和替代。總之，通過使用噴墨、或其他形式的液體塗布技術，消除了真空沉積所需要的複雜 設備和其有限的材料生產能力，因此在本質上降低了製造成本。通過紫外線輻射，將利用液 體矽烷在柔性或固定襯底上沉積的薄膜聚合，並在隨後的熱處理之後將其轉變為非晶矽。 退火後，在惰性氣氛下利用雷射，或其他技術例如光熔爐、閃光燈、快速熱處理或常規熔爐， 根據應用將非晶矽薄膜轉變為多晶矽或微晶矽薄膜。當與合適的表面織構化和/或衍射技 術組合使用時，這種用於製造高質量矽薄膜的低成本方法能夠產生與現有技術中太陽能光 電池一致的太陽能轉換效率。而且，用這種方式形成的薄膜可以組合為多結電池或者與其 他晶體或薄膜電池組合以進一步提高轉換效率。由於製造成本低，例如具有從平面結構的 兩側收集光的活性太陽能電池的兩面的應用變得現實可行。雖然以上是某些具體實施例的完整描述，但可以使用各種修改、替代結構和等同 物。例如，通過噴墨列印或其他技術的塗布不限於液體矽烷材料。某些實施例可能使用金 屬材料例如鋁或銀漿的噴墨列印形成與太陽能電池相互連接的導線圖案，隨後，在熔爐中 對沉積材料進行短暫的高溫燒制以去除溶劑並使其與底部矽或金屬層歐姆接觸。在替代實 施例中，可以使用絲網印刷以便列印用於相互連接的金屬圖案。根據實施例，可以應用有線 母線將高電流電池串聯並使引線相互連接。在實施例中，利用覆板電池設計使電池構建於 玻璃襯底上，在該情況下，利用雷射或超聲波結合處理，使高電流產能母線與金屬結合。根據某些實施例，為了使太陽能電池免受環境影響，可以將透明密封劑和保護性 層壓薄膜應用於包含多電池的柔性太陽能電池的前面。在一個實施例中，將透明耐用剛性 材料例如平板玻璃壓層並且和柔性襯底密封。在一個實施例中，電池設計是覆板結構並且 底部襯底是透明的，而密封劑和壓層薄膜不需要是透明的。在一個實施例中，電池設計是覆 板結構並且底部襯底是剛性和透明的，例如平板玻璃。在一個實施例中，將由納米多孔性材 料(包括聚合電解質多層)製造的減反射(AR)塗層塗布在外部透明表面上並在加熱條件 下退火。在一個實施例中，在LPCVD或物理濺鍍沉積腔中將減反射(AR)塗層沉積在外部透 明表面上並在加熱條件下退火。某些實施例可能利用液體矽烷塗布並在隨後進行聚合和熱處理，將非晶矽薄膜應 用於Cd:Te薄膜光伏電池中，以增加Cd:Te電池效率。在一個替代實施例中，通過用液體矽 烷塗布，之後進行聚合、熱處理和退火，將多晶矽或微晶矽薄膜應用於Cd:Te電池中。在一 個替代的實施例中，在應用Cd:Te電池層前應用矽薄膜並退火。在一個替代實施例中，可以 使用其他電池設計，例如單晶矽、銅銦硒CIS、銅銦鎵硒CIGS、砷化鎵GaAs及其他。在又一個替代實施例中，可以利用固定襯底替代柔性襯底。為了收集照射在雙面太陽能電池兩側的光，某些實施例可能利用液體矽烷整合矽 光伏薄膜，隨後進行紫外線聚合、加熱處理和退火以便有成本效益地形成應用於平面襯底 兩側的活性太陽能電池。在一個實施例中，此類雙面電池包含矽薄膜，該矽薄膜是通過利用 不同的技術，例如單晶矽、真空沉積的非晶矽、Cd:Te、CIS、CIGS、GaAS等，由位於材料對側光 伏電池側的液體矽烷形成。以上描述集中於單體形式液體矽烷的應用，隨後是聚合。然而，這不是本發明所必需的。根據替代實施例，聚合體形式的液體矽烷可以塗布在選擇的區域。在液體載流子 中，此類已經為聚合體形式的液體矽烷可以包含聚合矽烷。在某些實施例中，該液體載流子 可以是溶劑，而在一些實施例中，該液體載流子可以是單體形式的矽烷。在通過參考以上的 噴墨列印或其他技術塗布液體矽烷之後，通過移除液體載流子，可以使聚合矽烷轉變為固 體形式。以上描述集中於液體矽烷的應用以在PV電池中形成單結。但是，這不是本發明必需的。根據替代實施例，可以重複應用液體矽烷以形成具有多個P/N結的PV電池。例 如，在一個實施例中，在用具有較大結晶有序度的矽烷_例如多晶矽和/或微晶矽形成P/N 結的過程中，可以首先應用液體矽烷。隨後，可以再次應用液體矽烷以便由具有較小結晶有 序度的矽烷，例如非晶矽和/或微晶矽形成第二 P/N結。這種處理順序可避免最初形成的 a-Si暴露於之後的退火，該退火很可能將其轉變為具有更高的結晶有序度。雖然以上是某些具體實施例的全部描述，但可以使用各種修改、替代結構和等同 物。因此，以上描述和示例說明不應認為限制本發明的保護範圍，本發明的保護範圍由所附 權利要求書限定。
權利要求
一種方法，包括提供襯底；採用液體矽烷塗布選擇的區域；將液體矽烷轉變為聚合材料；和將作為吸收層的聚合材料併入光伏電池中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述液體矽烷包括環矽烷。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述環矽烷選自環戊矽烷(C5Hltl)、環己矽烷 (C6H12)，具有含有硼或其他III族元素的配合基的環矽烷、或者具有含有磷或另一 V族元素 的配合基的環矽烷。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，所述環矽烷包括具有配合基的環矽烷，所述配合 基與環中的矽原子連接以改變液體矽烷性質，所述液體矽烷性質選自粘度、熔點、沸點、和 經輻射暴光後對聚合作用的敏感性。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，提供襯底包括提供剛性襯底，所述剛性襯底包括 金屬、玻璃、石英、陶瓷、塑料、或組合物。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，提供襯底包括柔性襯底，所述柔性襯底包括金 屬、塑料、聚酯薄膜、或複合板。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，利用選自噴墨列印、絲網印刷、滾塗、凹版塗布、 簾式塗布、或者噴霧塗布的技術，用液體矽烷塗布選擇的襯底區域。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，將液體矽烷轉變為聚合材料包括 使液體矽烷暴光於紫外線或者更短波長的輻射中；和應用熱處理。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述熱處理包括暴光於紅外線輻射、熱板、或者 能控制斜坡時間和滯留時間的熔爐。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，所述熱處理和輻射暴光同時進行。
11.根據權利要求8所述的方法，進一步包括使聚合材料退火以形成多晶矽。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述退火包括暴光於雷射、暴光於閃光燈、暴 光於光熔爐、快速熱退火(RTA)、熔爐加熱，或者這些退火技術的組合。
13.根據權利要求8所述的方法，其中，使液體矽烷轉變為聚合材料包括使聚合材料 轉變為晶粒度在約0. 5-20 μ m之間的矽。
14.根據權利要求1所述的方法，其中用含有硼或者另一 III族元素的液體矽烷塗布選擇的襯底區域，並且將液體矽烷轉變 為P-型吸收層，所述方法進一步包括，用含有磷或者另一 V族元素的第二液體矽烷塗布ρ-型吸收層，和 在併入光伏電池之前，使所述第二液體矽烷轉變為η-型吸收層。
15.根據權利要求1所述的方法，其中用含有磷或者另一 V族元素的液體矽烷塗布所述選擇的襯底區域，並且將液體矽烷轉 變為η-型吸收層，所述方法進一步包括，用含有硼或者另一 III族元素的第二液體矽烷塗布所述η-型吸收層，和 在併入光伏電池之前，使所述第二液體矽烷轉變為P-型吸收劑。
16.根據權利要求1所述的方法，其中所述襯底提供有已存在於其中的第一型P/N結；和 所述吸收層包括不同於第一型的第二型的部分第二 P/N結。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述第一型是選自非晶矽、多晶矽、聚晶矽、單 晶矽、GaAs、Cd: Te、CIS、或者CIGS的材料。
18.根據權利要求16所述的方法，其中，所述第二型是不同於第一型的材料的另一種 材料，且所述第二型是選自非晶矽、多晶矽、聚晶矽、單晶矽、GaAs、Cd Te、CIS、或CIGS的材 料。
19.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在用液體矽烷塗布之前織構化襯底。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，所述襯底通過暴露於酸、等離子體、或雷射中 織構化。
21.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在吸收層上形成透明導電氧化物(TCO)層。
22.根據權利要求21所述的方法，進一步包括通過暴露於酸、等離子體、或雷射，或者 通過控制在TCO層沉積過程中的條件織構化TCO層。
23.根據權利要求21所述的方法，進一步包括在併入光伏電池之後通過雷射消融移除 TCO層部分。
24.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在用液體矽烷塗布之前，在襯底上形成透 明導電氧化物(TCO)層，其中，所述襯底對入射光是透明的。
25.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在光伏電池中形成合併的衍射光柵。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，所述衍射光柵列印於由來自入射光方向的幹 預層所分隔的襯底上。
27.根據權利要求25所述的方法，其中，所述衍射光柵列印於太陽能電池的頂層，所述 太陽能電池配置為面向入射光。
28.根據權利要求25所述的方法，其中，在襯底中使所述衍射光柵刻蝕為圖案。
29.根據權利要求25所述的方法，其中，所述衍射光柵由矽氧化物、Si3N4、聚醯亞胺、或 者矽形成。
30.根據權利要求1所述的方法，其中 所述襯底在第一側上提供有P/N結；和所述吸收層在第一側的對側襯底的第二側上形成，使得光伏電池具有雙面類型。
31.根據權利要求11所述的方法，其中，在退火之後，所述方法進一步包括 用附加的液體矽烷塗布第二選擇的區域；使所述附加的液體矽烷轉變為第二聚合材料，和 在光伏電池中併入所述第二聚合材料。
32.根據權利要求31所述的方法，其中，所述第二聚合材料包括非晶矽、微晶矽、或者 非晶矽和微晶矽的組合。
33.一種製造光伏電池的方法，所述方法包括通過將液體矽烷應用於表面並在隨後對液體矽烷進行熱處理形成矽吸收層；和 在矽吸收層上形成附加層。
34.根據權利要求33所述的方法，其中，所述液體矽烷包括矽烷單體，所述方法進一步 包括通過暴光於輻射使所述矽烷單體聚合。
35.根據權利要求33所述的方法，其中，所述液體矽烷包括液體載流子中的矽烷聚合物。
36.根據權利要求33所述的方法，其中，所述吸收層包括通過使聚合的液體矽烷退火 所形成的多晶矽，所述多晶矽的厚度在約0. 5-20 μ m之間。
37.根據權利要求33所述的方法，其中，所述表面包括配置為面向入射光的襯底，以便 製造襯底型光伏電池。
38.根據權利要求33所述的方法，其中，所述表面包括配置為面向入射光的透明襯底， 以便製造覆板型光伏電池。
39.根據權利要求33所述的方法，其中，所述表面包括具有現有的P/N結的襯底的表
40.根據權利要求39所述的方法，其中，所述表面在具有現有的P/N結的襯底的第二側 的對面，以便製造雙面型光伏電池。
41.根據權利要求39所述的方法，其中，所述表面位於具有現有的P/N結的襯底的相同 側上，以便製造多結型光伏電池。
42.一種光伏電池，包括 襯底；和多晶矽吸收層，所述多晶矽吸收層在襯底上形成並且具有約0. 5-20 μ m的厚度和包括P/N 結。
43.根據權利要求42所述的覆板型光伏電池，其中，所述襯底對入射光是透明的。
44.根據權利要求42所述的襯底型光伏電池，其中，所述襯底是不透明的。
45.根據權利要求42所述的光伏電池，其中，所述襯底包括現有的P/N結。
46.根據權利要求45所述的雙面型光伏電池，其中，所述矽吸收層在第二側對面的襯 底的第一側上形成，所述第二側包括現有的P/N結。
47.根據權利要求45所述的多結型光伏電池，其中，所述矽吸收層在與現有的P/N結相 同的襯底側上形成。
48.根據權利要求45所述的光伏電池，其中，所述矽吸收層包括與現有的P/N結相同類型的第二 P/N結。
49.根據權利要求48所述的光伏電池，其中，所述第二P/N結的類型選自非晶矽、多晶 娃、聚晶矽、單晶矽、6&六8丄(116、(15、或者(165。
50.根據權利要求45所述的光伏電池，其中，所述矽吸收層包括與現有的P/N結不同類型的第二 P/N結。
51.根據權利要求50所述的光伏電池，其中，所述第二P/N結的類型選自非晶矽、多晶 矽、聚晶矽、單晶矽、GaAs, Cd:Te、CIS、或CIGS0
52.根據權利要求41所述的光伏電池，進一步包括衍射光柵。
53.根據權利要求41所述的光伏電池，進一步包括透明導電氧化物(TCO)層。
全文摘要
本發明的實施例涉及利用噴墨列印在柔性襯底上製造低成本多晶矽太陽能電池。特別實施例通過利用噴墨印刷或其他低成本商業印刷技術，採用液體矽烷在襯底上形成多晶矽或微晶矽太陽能電池，其中低成本商業印刷技術包括但不限於絲網印刷、輥塗、凹版印刷、簾式塗布、噴霧塗布以及其他。具體實施例利用矽烷，例如環戊矽烷(C5H10)或環己矽烷(C6H12)，其中所述矽烷在室溫下為液態，但暴光於紫外線(UV)或更短波長的輻射時會發生開環化學反應。液體矽烷的開環使其轉變為聚合材料，所述聚合材料包括飽和的和不飽和的變化長度的矽鏈。加熱至大約250-400℃使這些物質轉變為氫化非晶矽薄膜。根據具體的加工條件，在較高的有效溫度下控制退火使非晶矽薄膜改變相位轉變為多晶矽或微晶矽。
文檔編號H01L21/311GK101970131SQ200880124629
公開日2011年2月9日 申請日期2008年12月19日 優先權日2007年12月19日
發明者埃裡克·R.·西爾肯, 肯尼思·R.·佩洛思凱, 阿倫·拉馬穆爾斯 申請人:西雷克斯有限公司