Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
Согласно сообщению Шарма и др. [99], на монокристалли-ческих подложках при определенных условиях осаждения благодаря достаточно высокой подвижности адсорбированных ионов образуются эпитаксиальные пленки с упорядоченной структурой. Авторами проведено эпитаксиальное осаждение пленок Pbi-xHgxS (0^л:^0,33) на монокристаллические подложки из германия при температуре ванны ниже 20 °С.
На структуру пленки CdS значительное влияние оказывает вид комплексообразующего агента. Пленки CdS, получаемые при использовании комплексного соединения Cd(NH3)42+, в зависимости от условий осаждения имеют структуру сфалерита, вюртцита или смешанную структуру. Пленки CdS, осаждаемые из растворов, содержащих комплексные соединения Cd(CN)42“ или Cd(^)32+, всегда кристаллизуются в структуре вюртцита, при этом ось с направлена перпендикулярно поверхности подложки [91, 94, 97].
Продолжительный отжиг осажденных пленок при температуре, превышающей 400 °С, приводит к существенному укрупнению зерен. Более быстрое увеличение размеров зерен при меньшей температуре (~300 °С) можно стимулировать путем вве1 дения определенных примесей [95, 100]. Кроме того, пленки CdS и CdSe рекристаллизуются [95] при нанесении на их поверхность тонких слоев Си или Ag и прогреве при температуре* превышающей 350 °С.
Детальное рассмотрение электрических и оптических свойств пленок, осаждаемых из раствора, и их зависимости от особенностей микроструктуры проведено в следующей главе.
2.3.3 Получение пленок методом трафаретной печати
Толстопленочная технология, которая располагает удобными при освоении в производстве и дешевыми методами осаждения пленок, применяется для разметки рисунка контактной сетки на поверхности солнечных элементов, создания межэлементных соединений при изготовлении солнечных батарей, а в последние годы — для получения фотоактивных полупроводниковых слоев и создания солнечных элементов [101 —104]. Особенности этой технологии состоят в том, что на соответствующие участки подложки обычным методом трафаретной печати наносится
Методы осаждения тонких пленок
83
паста, содержащая материал, необходимый для получения проводящих слоев, пленочных резисторов или приборов. В результате последующего отжига, проводимого в определенном режиме времени и температуры, твердые компоненты пасты прочно соединяются с подложкой. На поверхности прибора или схемы может быть создано защитное покрытие из смолы. Более надежную защиту обеспечивает герметизация в прозрачной оболочке, в металлическом или керамическом корпусе. При использовании данного метода капиталовложения и текущие расходы относительно невелики, для обслуживания оборудования не требуются высококвалифицированные и опытные операторы, а переход на изготовление новой продукции при изменении формы прибора или конструкции схемы осуществляется просто и без больших затрат.
2.3.3.1 Физические основы метода трафаретной печати
2.3.3.1а. Подложки. Подложки, используемые для нанесения пленок с применением толстопленочной технологии, должны обладать следующими свойствами: 1) однородной гладкой поверхностью, обеспечивающей высокую адгезию толстой пленки, прошедшей термообработку; 2) минимальным изгибом поверхности и плоскопараллельностью; 3) устойчивостью к высокотемпературному воздействию в процессе термообработки, обычно проводимой в интервале температур от 500 до 1000 °С; 4) большой механической прочностью, высокой теплопроводностью и хорошими электрическими характеристиками; 5) совместимостью по физическим и химическим свойствам с пастой, применяемой для создания пленочных проводников и резисторов, а также диэлектрических и полупроводниковых слоев; 6) низкой стоимостью при массовом выпуске продукции.
В качестве подложек в принципе можно использовать разнообразные керамические материалы, например оксиды алюминия, бериллия, магния, тория и циркония [5, 105]. Для получения полупроводниковых слоев применяют также стеклянные подложки [102, 104]. Высокочистый (96%) оксид алюминия имеет наилучшее сочетание электрических, тепловых и механических свойств. Подложки из оксида бериллия, обладающего высокой теплопроводностью, обеспечивают эффективное рассеяние тепла, выделяющегося в электрической схеме.
При нанесении пленок печатным методом особое внимание уделяется структуре поверхности подложки. Очень гладкая поверхность приводит к низкой адгезии толстых пленок, образующихся в результате отжига, в то время как поверхность с крупным микрорельефом не позволяет получать пленки воспроизводимой толщины. Для практического применения приемлемы подложки, у которых высота выступов над усредненной цент-
84
Глава 2
Давление
Рис. 2.17, Схема устройства для трафаретной печати.
ральной линией, характеризующая степень чистоты поверхности, составляет 0,5. ..1 мкм. Согласно определению, высота таких выступов равна среднеарифметическому значению отклонений профиля поверхности как вверх, так и вниз по отношению к центральной линии измеренного профиля. Профиль поверхности можно быстро измерить с помощью профилометра типа Talystep.
