本發(fā)明屬于硅太陽能電池技術領域，特別涉及一種石墨襯底濃度漸變P型多晶硅薄膜的制備方法。
背景技術：
在眾多類型的太陽能電池中，晶體硅太陽電池在光伏發(fā)電市場占有絕大部分的比例，是當前光伏發(fā)電的主力。當前對于晶體硅太陽電池的成本控制已經(jīng)做得很好，但是發(fā)電成本仍然高于傳統(tǒng)能源。如何進一步降低成本，提高太陽能發(fā)電的競爭力是我們需要解決的重要問題。多晶硅薄膜電池效率相對較高，耗材卻大大減少，是降低發(fā)電成本的重要途徑。
在異質(zhì)襯底上，直接沉積多晶硅薄膜，制作多晶硅薄膜太陽電池，可以省去多晶硅重熔、鑄錠、切片和擴散等工藝過程，可以節(jié)省多晶硅材料70％，減少能耗60％。因此，多晶硅薄膜太陽電池是最有前途的新型能源。由于石墨具有與硅相近的物理性質(zhì)，非常適合作為襯底材料，用于制備石墨襯底多晶硅薄膜太陽電池。
然而目前異質(zhì)襯底多晶硅薄膜的摻雜一般采用的是先制備多晶硅薄膜，后摻雜技術，這樣制得的P型多晶硅薄膜，其摻雜濃度的漸變方向恰好與高效太陽電池所要求的相反，難以制得較高效率的多晶硅太陽電池。通過CVD技術可以實現(xiàn)制膜過程的摻雜，且摻雜濃度均勻，但是該技術對控制精度的要求比較高，成本也較高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種石墨襯底濃度漸變P型多晶硅薄膜的制備方法，具體技術方案如下：
一種石墨襯底濃度漸變P型多晶硅薄膜的制備方法：以拋光石墨片為襯底，在石墨襯底上先沉積一層非晶硅薄膜，并采用快速熱處理方法擴散硼，之后用氫氟酸去除表面硼硅玻璃，接著繼續(xù)沉積一層較厚的非晶硅薄膜，并進行快速熱退火處理和較長時間常規(guī)退火處理。
包括以下具體步驟：
(1)以拋光石墨片為襯底，沉積前先經(jīng)過惰性氣氛高溫烘烤，烘烤溫度為1000℃，烘烤時間3h；襯底尺寸為50×50mm2～100×100mm2，襯底厚度為2mm～5mm；
(2)在石墨襯底上，采用磁控濺射技術，先沉積一層非晶硅薄膜，沉積溫度為300～500℃，厚度為200～300nm；
(3)采用快速熱處理技術，利用固態(tài)硼源，在N2氣氛下，擴散制得重摻雜P型多晶硅層；擴散溫度為900～1000℃，時間為30～50s；
(4)用氫氟酸浸泡步驟(3)得到的重摻雜P型多晶硅層，時間為10min，去除表面的硼硅玻璃，并用去離子水沖洗，然后氮氣吹干；
(5)采用磁控濺射技術，繼續(xù)沉積一層較厚的非晶硅薄膜，厚度在4～5μm；
(6)得到的非晶硅薄膜先進行快速熱退火處理，再進行較長時間常規(guī)退火處理；快速熱退火的溫度為800～1000℃，時間為60～80s；常規(guī)退火的溫度為700～1000℃，時間為2～3h。
本發(fā)明的主要優(yōu)點在于：
1、在預沉積層上先擴散摻雜，再沉積較厚薄膜后退火，這樣就實現(xiàn)了從襯底到薄膜表面的摻雜濃度漸變，依次是重摻雜區(qū)和漸變的輕摻雜區(qū)，這正是制作高效薄膜太陽電池所需的雜質(zhì)濃度分布。
2、實現(xiàn)雜質(zhì)的再分布和薄膜的晶化采用兩步退火法?？焖贌嵬嘶鹛幚碇?，薄膜一直處于非平衡態(tài)，容易造成一些缺陷。通過兩步退火實現(xiàn)摻雜濃度漸變，既增大了擴散速度，又降低了薄膜的缺陷，得到的薄膜質(zhì)量良好，利于后續(xù)制作太陽電池。
3、采用該工藝流程可以同時完成多晶硅薄膜的摻雜和晶化，減少了能耗，降低了成本。
4、本工藝采用的磁控濺射等設備廉價，對工藝的精準度要求相對較低。
5、本工藝的條件選擇合適，重復性好，適合P型多晶硅薄膜的大面積制備。
附圖說明
圖1為石墨襯底濃度漸變P型多晶硅薄膜制備過程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
實現(xiàn)本發(fā)明的主要設備：磁控濺射系統(tǒng)；快速熱處理設備；常規(guī)退火設備。
根據(jù)本發(fā)明工藝及發(fā)明設備的個體情況，可適當調(diào)整以下參數(shù)，如襯底的濺射溫度、濺射氣壓、功率，退火溫度和時間等，使得制備的P型多晶硅薄膜摻雜濃度漸變，晶粒具有一定的擇優(yōu)取向，同時退火時間不宜過長，否則容易造成摻雜濃度的均勻化，不利于形成漸變摻雜。
實施例1
(1)以拋光石墨片為襯底，沉積前先經(jīng)過惰性氣氛高溫烘烤，烘烤溫度1000℃，時間3h；襯底尺寸為50×50mm2，襯底厚度為2mm；
(2)在石墨襯底上，采用磁控濺射技術，先沉積一層非晶硅薄膜，沉積溫度為350℃，厚度為250nm；
(3)采用快速熱處理技術，利用固態(tài)硼源，在N2氣氛下，擴散制得重摻雜P型多晶硅層；擴散溫度為950℃，時間為40s；
(4)用氫氟酸浸泡步驟(3)得到的重摻雜P型多晶硅層，時間為10min，去除表面的硼硅玻璃，并用去離子水沖洗，然后氮氣吹干；
(5)采用磁控濺射技術，繼續(xù)沉積一層較厚的非晶硅層，厚度為4μm；
(6)得到的非晶硅薄膜先進行快速熱退火處理，退火溫度900℃，時間70s，再進行較長時間常規(guī)退火，退火溫度800℃，時間2h。
圖1是實施例1中石墨襯底濃度漸變P型多晶硅薄膜的制備過程，可以看出摻雜元素在整個制備過程中的變化情況?？傮w包括，拋光石墨片上沉積非晶硅薄膜，之后快速熱處理擴散硼，氫氟酸浸泡去除硼硅玻璃(未在圖中反映)，繼續(xù)濺射一層較厚的非晶硅薄膜，最后經(jīng)快速熱退火處理和常規(guī)退火處理，得到石墨襯底濃度漸變P型多晶硅薄膜。
實施例2
(1)以拋光石墨片為襯底，沉積前先經(jīng)過惰性氣氛高溫烘烤，烘烤溫度1000℃；襯底尺寸為50×50mm2，襯底厚度為2mm；
(2)在石墨襯底上，采用磁控濺射技術，先沉積一層非晶硅薄膜，沉積溫度為400℃，厚度為300nm；
(3)采用快速熱處理技術，利用固態(tài)硼源，在N2氣氛下，擴散制得重摻雜P型多晶硅層；擴散溫度為1000℃，時間為35s；
(4)用氫氟酸浸泡步驟(3)得到的重摻雜P型多晶硅層，時間為10min，去除表面的硼硅玻璃，并用去離子水沖洗，然后氮氣吹干；
(5)采用磁控濺射技術，繼續(xù)沉積一層較厚的非晶硅層，厚度為5μm；
(6)得到的非晶硅薄膜先進行快速熱退火處理，退火溫度1000℃，時間80s，再進行較長時間常規(guī)退火，退火溫度1000℃，時間3h。