Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
Методы осаждения тонких пленок
S9
риала. Если какие-либо из этих условий не выполняются, то-толщина пленки возрастает.
Оттиски, имеющие неоднородную толщину по длине подложки, образуются при 1) неравномерном перемещении ракеля,.
2) непараллельном расположении трафарета и подложки,.
3) Недостаточном количестве пасты на трафарете и 4) узком зазоре между трафаретом и подложкой. Оттиски неоднородной толщины по ширине подложки получают при 1) непараллельном расположении трафарета и подложки, 2) недостаточном количестве пасты на трафарете, 3) слабом давлении ракеля на тоафарет и 4) износе лезвия ракеля. Использование пасты с очень высокой вязкостью также приводит к образованию неоднородных слоев.
Неровные края линий, наличие участков, не заполненных пастой, или ее растекание снижают четкость рисунка. Неровные края оттиска являются следствием 1) износа трафарета, 2) износа лезвия ракеля, 3) недостаточного давления ракеля и
4) грубого поверхностного рельефа подложки. Не заполненные пастой участки подложки образуются при 1) засорении ячеек сетки, 2) высокой вязкости пасты, 3) недостаточно большом давлении ракеля, 4) использовании твердого или изношенного-лезвия ракеля, 5) малом угле между лезвием ракеля и трафаретом и 6) чрезмерно высокой скорости перемещения ракеля. Растекание пасты вызывают 1) ее очень низкая вязкость,. 2) недостаточно широкий зазор между трафаретом и подложкой, 3) малая скорость перемещения ракеля, 4) износ лезвия ракеля, 5) избыточное давление ракеля на трафарет, 6) загрязнение трафарета и 7) слабое натяжение сетки трафарета.
2.3.3.Id. Процесс отжига. В процессе дальнейшей обработки оттисков можно выделить четыре стадии: соединение частиц пасты, сушку, удаление органического связующего и отжиг при высокой температуре.
Свеженапечатанный рисунок состоит из множества отдельных точек, положение которых соответствует открытым ячейкам трафарета. При* выдержке подложки в течение нескольких минут в обычных условиях происходит слияние частиц пасты и образуется сплошная ровная пленка. Время, необходимое для соединения частиц, зависит от состава пасты. При использовании металлических трафаретов, не содержащих ячеек, дополнительного времени для получения сплошной пленки не требуется.
Просушивание слоя пасты, нанесенной методом трафаретной печати, которое сопровождается выделением ее наиболее летучих компонентов, обычно проводится при температурах от 70 до 150 °С в течение 15. ..30 мин. Для получения высококачественных пленок необходим тщательный контроль процесса сушки. При неправильно выбранных параметрах этого процесса возможно образование таких дефектов, как пузыри, раковины
*90
Глава 2
и трещины, которые приводят к разрушению пленки. Для сушки часто применяют небольшие печи или инфракрасные лампы, хотя наилучших результатов можно достичь при использовании низкотемпературной туннельной печи с резистивным или радиационным нагревом, снабженной конвейером. В процессе сушки необходимо проводить вентиляцию печи.
Значительное количество органических материалов, обычно испаряющихся из пасты при сушке, можно быстро удалить при относительно низкой температуре (~400 °С) посредством насыщения пасты углеродом и кислородом. В связи с этим термообработку проводят в окислительной атмосфере. Органическое связующее полностью выделяется из пасты на первом этапе заключительного процесса отжига.
Отжиг осуществляют в многозонной туннельной печи. Ее температурный профиль должен обеспечивать необходимую продолжительность выдержки образцов при низкой температуре для того, чтобы полностью удалить органическое связующее.
На втором этапе отжига температуру повышают до ее наибольшего значения, которое может достигать 1000 °С. Стекло, входящее в состав пасты, расплавляется, и образующаяся стеклообразная масса соединяет частицы вещества пленки, а также обеспечивает ее соединение с поверхностью подложки. Возможность получения пленки с необходимыми свойствами зависит от характера химических реакций, протекающих в высокотемпературной зоне печи. Для получения высококачественных пленок требуется точный контроль температурного режима.
2.3.3.2 Химические основы процесса
Химические реакции, протекающие в процессе отжига, в общем виде можно описать следующей схемой:
Реактивы-^-Промежуточные продукты-^-Конечные продукты Скорость реакций зависит от концентраций реактивов, промежуточных и конечных продуктов реакций, от физического состояния реактивов, состава окружающей среды, продолжительности и температуры отжига. Для паст специализированного назначения основная часть перечисленных параметров имеет фиксированные значения. Двумя переменными параметрами, с помощью которых можно регулировать течение реакции, являются продолжительность и температура процесса. Скорость реакции может быть выражена соотношением скорость реакции =. А ехр (—В/Т).
Здесь А и В— постоянные величины, а Т—абсолютная температура.
Реакции, протекающие в процессе отжига, классифицируют следующим образом: 1) реакции между компонентами пасты,
Методы осаждения тонких пленок
