一種薄膜太陽能電池襯底製備工藝的製作方法
2023-05-09 15:36:41 1
專利名稱：一種薄膜太陽能電池襯底製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽能電池材料製備範圍，特別涉及一種薄膜太陽能電池襯底製備工藝。
背景技術：
能源和環境是當前世界經濟發展面臨的兩大問題。太陽能光伏發電由於資源無限、無汙染的特點，成為目前發達國家激烈競爭的領域之一。太陽能電池的研製因而也成為世界各發達國家在這一領域研究開發的熱點課題。我國作為發展中國家，同樣存在著能源短缺和環境惡化的現實，因此，在大力提高能源效率的同時開發以太陽能為主的新能源，是我國能源工業發展的戰略之舉。
近年來我國太陽能光伏電池的生產量和市場銷售量分別以年均15％和20％的速度增長。國家電力總公司在西藏無水利資源的地區先後建設了十座光伏電站，解決了7個無電縣的工業和生活用電，1.2萬餘人從中受惠。而過去這些縣大多用柴油機發電，各縣財政每年要花數十萬元購買柴油。另外，西藏還建立了眾多的太陽能道班、學校、邊防哨所、氣象站和廣播電視微波中繼站。青海及周邊地區的6萬餘無電散居戶，利用可攜式小功率光伏系統解決了家庭生活用電問題。青海省還在電網無法延伸也無水力資源的地區建成了10個太陽能光伏電站，深受當地幹部群眾的歡迎。新疆則在亞歐光纜、南北疆光纜等工程必經之地的無電地區，安裝了100多座無人值站的光伏電源。即便如此，全國目前還有6000萬人口需要解決電視、通訊、照明及生產用電問題，光伏電池的市場前景十分廣闊，尤其是在我國西部地區。
太陽電池有著相當大的市場潛力，電池效率也在不斷提高，但仍然無法大規模普及應用，主要障礙還在於成本偏高。多晶矽薄膜電池是在一定襯底上用某種方法生長單層或多層多晶矽薄膜，然後製成太陽電池。因為薄膜厚度僅十幾到幾十微來，所以能大大節省材料。特別是最近興起的將區熔再結晶方法應用到陶瓷襯底多晶矽薄膜太陽能電池的工藝中，可以得到釐米量級的晶粒，並且在一定的技術處理和工藝條件的配合下可以得到比較一致的晶粒取向，從而製備可以實用的多晶矽薄膜太陽能電池。
但是目前所用的襯底材料多為昂貴的單晶矽或者多晶矽的體材料，所以其降低成本的重要突破就在襯底材料上。本發明就是提供了一種廉價的薄膜太陽能電池襯底製備工藝，以進一步降低電池的成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種薄膜太陽能電池襯底製備工藝。其特徵在於將Si和SiC粉混合，通過燒結，使矽熔融將SiC粘合成型，製成表面平整緻密的薄片，在上面可以沉積高質量的多晶矽薄膜。其具體工藝過程為將市售的SiC和Si的粉料按1∶1的摩爾比混合，或將C、SiC和Si粉按摩爾比1∶2∶2的比例混合；SiC顆粒尺寸為0.05～0.5μm，以乙醇為介質，採用溼法球磨12小時。混合均勻，在流量12L/min流動的H2氣氛中經烘乾、過篩處理後，幹壓成型為30mm×20mm×1mm的片狀樣品。然後在熱壓燒結爐中，在流量12L/min的Ar氣保護下燒結，溫度1040℃，燒成過程中施加一定的壓力25MPa，保溫1小時，自然降溫，室溫取出。
本發明的有益效果提供一種廉價的Si、SiC複合襯底製備工藝，避免了常規陶瓷襯底需要的高溫燒結過程，既利於形成大晶粒高質量的多晶矽薄膜，又可以有效的避免在冷卻過程中的開裂問題；進一步的降低薄膜電池的成本，為多晶矽薄膜太陽能電池的產業化打下堅實的基礎。
具體實施例方式
本發明是一種薄膜太陽能電池襯底製備工藝。將Si和SiC粉混合，通過燒結，使矽熔融將SiC粘合成型，製成表面平整緻密的薄片，在上面可以沉積高質量的多晶矽薄膜。其具體工藝過程為將市售的SiC和Si的粉料按1∶1的摩爾比混合，或將C、SiC和Si粉按摩爾比1∶2∶2的比例混合；SiC顆粒尺寸為0.05～0.5μm，以乙醇為介質，採用溼法球磨12小時。混合均勻，在流量12L/min流動的H2氣氛中經烘乾過篩處理後，幹壓成型為30mm×20mm×1mm的片狀樣品。然後在熱壓燒結爐中，在流量12L/min的Ar氣保護下燒結，溫度1040℃，燒成過程中施加一定的壓力25MPa，保溫1小時，自然降溫，室溫取出。在後一種配方中使熔融Si一部分跟C發生反應生成SiC，一部分將C、SiC粘合在一起，製得高密度Si、SiC複合襯底。該燒結法製品密度高，理論密度可達99％，製品性能優良。
權利要求
1.一種薄膜太陽能電池襯底製備工藝，其特徵在於將Si和SiC粉混合，通過燒結，使矽熔融將SiC粘合成型，製成表面平整緻密的薄片，在上面可以沉積高質量的多晶矽薄膜；其具體工藝過程為將市售的SiC和Si的粉料按1∶1的摩爾比混合，或將C、SiC和Si粉按摩爾比1∶2∶2的比例混合；SiC顆粒尺寸為0.05～0.5μm，以乙醇為介質，採用溼法球磨12小時，混合均勻，在流量12L/min流動的H2氣氛中經烘乾過篩處理後，幹壓成型為30mm×20mm×1mm的片狀樣品，然後在熱壓燒結爐中，在流量12L/min的Ar氣保護下燒結，溫度1040℃，燒成過程中施加25MPa的壓力，保溫1小時，自然降溫，室溫取出。
全文摘要
本發明公開了屬於太陽能電池材料製備範圍的一種薄膜太陽能電池襯底製備工藝。將Si和SiC粉混合，通過燒結，使矽熔融將SiC粘合成型，製成表面平整緻密的薄片，在上面可以沉積高質量的多晶矽薄膜。避免了常規陶瓷襯底需要的高溫燒結過程，既利於形成大晶粒高質量的多晶矽薄膜，又可以有效的避免在冷卻過程中的開裂問題；進一步的降低薄膜電池的成本，為多晶矽薄膜太陽能電池的產業化打下堅實的基礎。
文檔編號H01L31/18GK1547263SQ20031011709
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月9日 優先權日2003年12月9日
發明者黃勇, 李海峰, 張厚興, 萬之堅, 張立明, 馬天, 勇 黃 申請人:清華大學