柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法
2023-05-07 12:16:41
專利名稱：柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法。
背景技術：
使用等離子體增強化學氣相沉積技術，使矽烷SiH4、磷烷PH3、乙硼烷B2H6、甲烷CH4氣體分解，在加熱的襯底上沉積本徵及摻雜的氫化非晶/微晶矽薄膜製作薄膜太陽電池是目前比較通行的矽薄膜太陽電池製造技術。與傳統玻璃襯底薄膜太陽電池相比，基於有機柔性襯底的薄膜太陽電池具有質輕，可摺疊，不易破碎，便於運輸等優勢，尤其是其所具有的高質量比功率是玻璃襯底無法比擬的，具有良好的應用前景。
有機柔性薄膜襯底具有質軟，可捲曲，有彈性等特點，為實現在柔性襯底上的薄膜沉積和器件製造，需要襯底具有相當好的清潔程度。有機柔性襯底不同於玻璃、矽片等硬質襯底，在清洗過程中難於展平又容易被損傷。
發明內容
本發明的目的是提供一種柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，實現對有機柔性襯底的清洗，使之達到半導體器件製造的清潔標準而不對其造成損傷。本發明是清洗用於半導體器件製造的柔性襯底的一種有效方法。
本發明包括褪火、支撐拉緊繃平、蹭試、加熱超聲清洗、真空烘乾五個步驟，使襯底達到半導體器件製造要求。
本發明柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法是經過下述的步驟1)按尺寸將柔性襯底薄膜裁剪，於200-230℃褪火1-3小時，以消除其內在應力；2)使用支撐裝置將柔性襯底薄膜支撐拉緊繃平；3)用電子清洗劑蹭試薄膜襯底表面，以清除塵埃及顆粒汙物，避免對襯底造成宏觀劃痕損傷4)加熱水溫至50-80℃，使用中性洗滌劑超聲波清洗襯底30-60分鐘，以去除油汙及其它水溶性雜質，用去離子水衝洗數次，氮氣吹乾；5)120-140℃真空條件下烘乾水汽，備用。
本發明使用的膜支撐裝置由框形底座，凹槽，框形壓板，螺絲和不鏽鋼柱組成。框形底座對應的兩側有凹槽，不鏽鋼柱放置在凹槽內匹配，框形壓板放置在框形底座上面，框形底座與框形壓板對應，並且分別設置螺孔，螺絲插入螺孔固定框形底座和框形壓板，框形內面積處是薄膜襯底的工作面。
使用框形設計，底座及壓板中空，框形底座與薄膜襯底之間，可插入一厚薄適中的平板玻璃，有利於器件製造過程中對薄膜襯底進行加熱。
本發明所述的清洗方法，對聚醯亞胺薄膜進行清洗，使用等離子體增強化學氣相沉積在其上澱積氫化非晶矽/微晶矽薄膜，用直流對靶濺射沉積氧化鋅薄膜，膜層平整均勻，不起皺，不脫落。製備的太陽電池具有類似硬質襯底太陽電池的I-V特性輸出曲線。
圖1柔性襯底專用支撐裝置整體結構示意圖。
圖2柔性襯底太陽電池的I-V特性輸出曲線。
具體實施例方式
本發明使用的柔性襯底太陽電池製備的專用支撐裝置的結構見圖1，如圖所示，1.框形底座，2.框形壓板，3.螺絲，4.不鏽鋼柱，5.薄膜襯底，6.平板玻璃，7.凹槽。
支撐裝置由框形底座1，凹槽7，框形壓板2，螺絲3和不鏽鋼柱4組成。框形底座對應的兩側有凹槽，不鏽鋼柱4放置在凹槽7內匹配，框形壓板2放置在框形底座1上面，框形底座1與框形壓板2對應，並且分別設置螺孔，螺絲3插入螺孔固定框形底座1和框形壓扳2，框形內面積處是薄膜襯底的工作面，固定框形內面積為43.0×41.0mm2。
用不鏽鋼柱4將抻緊的有機柔性薄膜襯底邊緣擠進框形底座1的凹槽7中，用框形壓板2將不鏽鋼柱4壓住並擰緊螺絲3，即實現對有機柔性薄膜的夾持，在框形底座1與薄膜襯底5之間的空隙處，可插入一厚薄適中的玻璃6，進一步將膜張緊抻平，並有利於器件製造過程中對薄膜襯底5進行均勻加熱。
將有機柔性襯底聚醯亞胺薄膜裁剪至43.0×68.0mm2，220℃褪火2小時，以消除其內在應力，使用專用支撐裝置將其拉緊繃平。用絲綢包裹的海綿蘸取專用電子清洗劑(選用山東長城電子清洗科技有限公司生產的華星牌DZ-1電子工業清洗劑)蹭試薄膜襯底表面，以清除塵埃及顆粒汙物，避免對襯底造成宏觀劃痕損傷；加熱水溫至70℃，使用中性洗滌劑超聲波清洗襯底50分鐘，以去除油汙及其它水溶性雜質。清洗完成後，用去離子水衝洗數次，氮氣吹乾，130℃真空條件下烘乾水氣，供器件製備使用。
使用本發明對聚醯亞胺薄膜進行清洗後，使用等離子體增強化學氣相沉積技術在其上澱積氫化非晶矽/微晶矽薄膜，用直流對靶濺射沉積氧化鋅薄膜，膜層平整均勻，不起皺，不脫落。製備的太陽電池具有類似硬質襯底太陽電池的I-V特性輸出曲線，如圖2所示，轉換效率達到4.21％。
權利要求
1.一種柔性半導體器件的襯底清洗方法，其特徵在於它包括褪火、支撐拉緊繃平、蹭試、加熱超聲清洗、真空烘乾五個步驟，使襯底達到半導體器件製造要求。
2.一種柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，其特徵在於它是經過下述的步驟1)按尺寸將柔性襯底薄膜裁剪，於200-230℃褪火1-3小時，以消除其內在應力；2)使用專用支撐裝置將其支撐拉緊繃平；3)用電子清洗劑蹭試薄膜襯底表面，以清除塵埃及顆粒汙物，避免對襯底造成宏觀劃痕損傷；4)加熱水溫至50-80℃，使用中性洗滌劑超聲波清洗襯底30-60分鐘，以去除油汙及其它水溶性雜質，用去離子水衝洗數次，氮氣吹乾；5)120-140℃真空條件下烘乾水氣，備用。
3.按權利要求2所述的柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，其特徵在於步驟1)於220℃褪火2小時。
4.按權利要求2所述的柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，其特徵在於步驟4)加熱水溫至70℃，使用中性洗滌劑超聲波清洗襯底50分鐘。
5.按權利要求2所述的柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，其特徵在於用絲綢包裹的海綿蘸取電子清洗劑蹭試薄膜襯底表面。
6.按權利要求2所述的柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，其特徵在於步驟5)於130℃真空條件下烘乾。
7.按權利要求2所述的柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，其特徵在於所述的薄膜裁剪至43.0×68.0mm2。
8.一種柔性襯底太陽電池製備用的專用支撐裝置，其特徵在於它是由框形底座，凹槽，框形壓板，螺絲和不鏽鋼柱組成，框形底座對應的兩側有凹槽，不鏽鋼柱放置在凹槽內匹配，框形壓板放置在框形底座上面，框形底座與框形壓板對應，並且分別設置螺孔，螺絲插入螺孔固定框形底座和框形壓板，框形內挖空面積處是薄膜襯底的工作面。
9.按權利要求7所述的襯底撐裝置，其特徵在於所述的框形底座與薄膜襯底之間，插入平板玻璃，有利於器件製造過程中對薄膜襯底進行均勻加熱。
全文摘要
本發明涉及一種柔性襯底薄膜太陽電池襯底的清洗方法，由褪火、支撐、蹭試、加熱超聲清洗、真空烘乾五個步驟組成的清洗方法，其中，200－230℃褪火1－3小時，水溫至50－80℃加熱，超聲波清洗襯底30－60分鐘，120－ 140℃真空條件下烘乾。本發明實現對有機柔性襯底的清洗，使之達到半導體器件製造的清潔標準而不對其造成損傷。本發明是清洗用於半導體器件製造的柔性襯底的一種有效方法。
文檔編號H01L31/18GK1819281SQ200510122528
公開日2006年8月16日 申請日期2005年12月22日 優先權日2005年12月22日
發明者張德賢, 馮凱, 齊龍茵, 趙飛, 蔡宏琨, 張曉 , 李勝林 申請人:南開大學