非晶硅薄膜太阳能电池-PECVD
中国太阳能PECVD行业市场环境分析
中国太阳能PECVD行业市场环境分析1. 简介PECVD，即等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition），是一种技术用于在太阳能电池制造中沉积薄膜材料。
该技术采用等离子体处理氢气和有机气体，通过化学反应使薄膜材料沉积在基板上。
在太阳能产业中，PECVD是一项关键的生产过程，其市场环境对整个行业具有重要影响。
2. 市场概况目前，太阳能市场正处于快速发展阶段。
随着对可再生能源的需求不断增长以及政策支持的加强，太阳能电池的市场需求也在不断扩大。
太阳能PECVD作为太阳能电池制造中最重要的工艺之一，其市场也呈现出快速增长的趋势。
3. 市场驱动因素3.1 政策和法规许多国家和地区出台了支持太阳能发展的政策和法规措施。
这些政策通常包括对太阳能电池制造商提供补贴、减税或其他优惠条件，从而刺激市场需求。
政策支持对太阳能PECVD市场的增长起到了积极作用。
3.2 技术进步太阳能PECVD技术在过去几年里取得了长足的进步。
新型的PECVD设备能够实现更高的产能和更高的薄膜沉积效率，从而降低生产成本。
这种技术进步推动了太阳能PECVD市场的增长。
3.3 环境意识增强随着环境问题的日益严重，人们对可再生能源的需求不断增加。
太阳能作为一种清洁能源，受到了广泛的关注和推广。
这种环境意识的增强也促使了太阳能PECVD 市场的发展。
4. 市场挑战4.1 成本压力目前，太阳能电池的成本仍然较高，其中PECVD工艺的成本占据相当大的比例。
太阳能PECVD设备的价格昂贵，使用成本也较高，这对市场的发展造成了一定的压力。
4.2 技术壁垒太阳能PECVD技术属于高端领域，需要较高的技术水平和设备要求。
目前，一些发展中国家和地区的技术水平较低，缺乏相关的研发和生产能力。
这对市场的发展构成了一定的障碍。
5. 市场前景太阳能市场的不断扩大和政策支持的加强将推动太阳能PECVD市场的快速发展。
PECVD工艺原理及操
总结词
氧化锌纳米结构具有独特的物理和化学性质 ，如宽禁带、高激子束缚能、高迁移率等， 因此在光电器件、传感器和催化等领域有广 泛的应用前景。PECVD技术可用于制备氧 化锌纳米结构。
详细描述
在氧化锌纳米结构制备中，常用的反应气体 为锌烷或锌甲胺等含锌化合物，通过
PECVD工艺在基材表面形成氧化锌纳米结 构。实验过程中需要控制反应温度、气体流 量和压力等参数，以获得高质量的氧化锌纳 米结构。氧化锌纳米结构在发光二极管、紫 外探测器、传感器和光催化等领域有广泛应
PECVD工艺原理及操作
目录
• PECVD工艺原理 • PECVD设备与材料 • PECVD工艺参数 • PECVD应用领域 • PECVD操作流程 • PECVD实验案例分析
01
PECVD工艺原理
等离子体基本概念
等离子体
由带电粒子（电子和离子）和中性粒子（原子、分子或自由基） 组成的宏观上呈中性的物质状态。
微电子器件封装
PECVD工艺可以用于制备微电子 器件的封装材料，如氮化硅、碳 化硅等，具有高硬度、低介电常 数和良好的化学稳定性。
光学领域
光学薄膜
PECVD工艺可用于制备各种光学薄膜，如增透膜、反射膜、滤光片等，具有高反射、高透射和高稳定性等特点。
激光器谐振腔
PECVD工艺可以用于制备激光器谐振腔内的介质薄膜，如氧化硅、氮化硅等，具有高反射率和良好的热稳定性。
工艺参数
包括真空度、反应气体和载气流量、辉光放电功率和频率 等。
工艺特点
可在较低温度下实现化学气相沉积，适用于大面积基底处 理，可制备多种薄膜材料。
02
PECVD设备与材料
PECVD设备介绍
01
02
PECVD原理及设备结构
在半导体工业中，PECVD技术 还有着广阔的发展前景，尤其是 在新型半导体材料和器件的研发
和生产中。
06
结论
研究成果总结
• PECVD设备结构：PECVD设备主要由进气系统、反应室、电极、冷却系统和控制系统等组成。进气系统主要由进气阀 、进气管道、气体分布板等组成，作用是引入反应气体和氮气等。反应室是PECVD设备的主要部分，由石英管、加热器 和反应室外壳等组成，是薄膜沉积的主要场所。电极由阳极和阴极组成，作用是放电产生等离子体。冷却系统主要由冷 却水循环系统、热交换器等组成，作用是控制反应室温度，保证薄膜沉积的稳定性和均匀性。控制系统主要由电源、温 度控制器、压力控制器等组成，作用是控制设备的运行状态和工艺参数。
01
02
03
高压电源
为PECVD设备提供高电 压电源，一般采用直流电 源，电压范围为几千伏至 几万伏。
电流电源
为PECVD设备提供电流 电源，一般采用脉冲电源 或直流电源。
电源线
连接电源和PECVD设备 ，一般采用高压电缆或光 纤传输。
进样系统
气体供应系统
提供反应气体和载气，一 般采用钢瓶或液态气体供 应系统。
反应气体流量
反应气体流量是控制薄膜厚度和成分的关键参数。流量增加会导致薄膜生长速率增加，但 过高的流量可能导致薄膜成分不均匀或产生缺陷。因此，需要根据工艺要求和薄膜特性选 择合适的流量。
沉积温度
沉积温度对薄膜的结构和性质具有重要影响。在较低的温度下，薄膜可能会包含更多的缺 陷或非晶结构，而在较高的温度下，薄膜可能会变得更加致密和结晶。因此，需要根据薄 膜特性和工艺要求选择合适的沉积温度。
工艺过程监控
在PECVD工艺中，需要对工艺过程进行实时监控以确保薄膜的质量和性能。监控的参数可以包括反应 气体浓度、压力、温度、射频功率等。通过对这些参数的监控和分析，可以及时调整工艺条件并优化 工艺流程，提高薄膜的质量和性能。
非晶硅薄膜太阳能电池生产的环境影响分析
0.前言 薄膜太阳能电池是在廉价的玻璃、 不锈钢或塑料衬底上附上厚度 只有几微米的感光材料制成。 与硅基太阳能电池相比，薄膜太阳能电池 具有用材少、重量轻、外表光滑、安装方便等优点，但转换效率相对较 低。 目前已商业化的薄膜太阳能电 池 材 料 有 三 种 ：非 晶 硅（ a- Si） 、铜 铟 硒（ CIS，CIGS） 和碲化镉（ CdTe） 。 非晶硅薄膜太阳能电池具有相对低成本和抗紫外辐射、 轻便、灵 活、柔性等特点，被认为是最有发展潜力的新型太阳能电池。 目前， 多晶硅太阳能电池生产过程中的环境影响是分析讨论的热 点之一，而从环境影响的角度分析非晶硅太阳能电池生产还未见报道。 笔者根据江西省多家太阳能电池企业生产线的环境影响评价的实践， 以年产 72MW 非晶硅薄膜太阳能电池生产线为例 ， 系统分析了非晶硅 薄膜太阳能光伏组件的工艺过程及其对环境的影响。 1.生产工艺简介 1.1 原辅材料用量 采 用 PECVD（ 等 离 子 体 增 强 化 学 气 相 沉 积） 工 艺 生 产 非 晶 硅 太 阳 能电池的原辅材料用量见表 1。
2.2
6
氦气（ He）4.6（ 99.9源自6%） 公升0.17
硅烷（ SiH4）
4.0（ 99.99%） kg
0.0026
8 硅烷中 3%的乙硼烷 硅烷（ SiH4） 4.0 公升
0.11
9 氩气中 3%磷烷（ PH3）
A（r 5.0）
公升
0.11
1.2 工艺流程简述 该工艺采用硅烷等离子体分解法 ，将硅烷（ 掺杂少量的乙硼烷或磷 化氢等气体） 在导电玻璃上低温成膜，通过磁控溅射制作铝电极连接背 电极。 最后，用防护玻璃罩密封 EVA 箔形成太阳能电池组件。 主要有如 下几个工序组成： （ 1） 导电玻璃清洗 将外购的标准透明导电玻璃板和玻璃背板放入专用清洗机进行自 动清洗。 清洗液为电阻率 10MΩ 以上的去离子纯水。 （ 2） 导电玻璃划线 根据生产线预定的线距， 用专用激光划线机对透明导电玻璃板进 行激光划线（ 刻蚀） ，将透明导电玻璃板上的透明导电层划线分割，目的 是将整板分为若干块，作为若干个单体电池的电极。 （ 3） PECVD 将清洗洁净的 SnO2 透明导电玻璃装入“ 沉积夹具”，推入烘炉 进 行 预热。 预热后将其转移入 PECVD 沉积炉，进行 pin/pin 沉积。 其基本原理是利用硅 烷（ SiH4） 在 低 温 等 离 子 的 作 用 下 分 解 产 生 非 晶硅（ a- Si） ，具体反应式为： SiH4=Si+2H2 实际反应时，首先将反应室预抽成真空状态，然后将用 H2 或 Ar 稀 释的 SiH4 通入反应室，调节各种气体的 流 量 ，使 反 应 室 在 一 定 压 力 ，然
非晶硅薄膜太阳能电池工艺-PECVD
激光划线机2（重要设备）
• 工艺：这一步主要是划刻非晶硅a-Si，使用的532 纳米波长的绿激光器
• 要求：刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简 单且方便操作、Dead area无用区域大小（三条 刻膜线总线宽）、划非刻晶硅线薄膜P宽太EC阳V、能D电系池工统艺- 产能（MW/年）
磁控溅射系统（主要设备）
TCO
• TCO（Transparent conducting oxide）玻璃，即透明导电 氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀 膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜，主要包括 In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。
• TCO玻璃首先被应用于平板显示器中，现在ITO类型的导 电玻璃仍是平板显示器行业的主流玻璃电极产品。近几年， 晶体硅价格的上涨极大地推动了薄膜太阳能电池的发展， 目前薄膜太阳能电池占世界光伏市场份额已超过10％，光 伏用TCO玻璃作为电池前电极的必要构件，市场需求迅速 增长，成为了一个炙手可热的高科技镀膜玻璃产品。
非晶硅薄膜太阳能电池工艺PECVD
光伏电池对TCO镀膜玻璃的性能要求
• 1.光谱透过率 • 2.导电性能 • 3.雾度 • 4.激光刻蚀性能 • 5.耐气候性与耐久性
非晶硅薄膜太阳能电池工艺PECVD
光谱透过率
• 为了能够充分地利用太阳光，TCO镀膜 玻璃一定要保持相对较高的透过率。目前， 产量最多的薄膜电池是双结非晶硅电池， 并且已经开始向非晶/微晶复合电池转化。 因此，非晶/微晶复合叠层能够吸收利用更 多的太阳光，提高转换效率，即将成为薄 膜电池的主流产品。
• 参考文献： • 陈冶明． 非晶半导体材料和器件EM]． 北京：科学出版
社，1991．166～415． • Ying Xuantong，Feldman A ，Farabaugh E N．Fitting of
PECVD法制备硅太阳电池SiN薄膜工艺研究进展
G. Santana 等 人 研 究 发 现 , 用 二 氯 甲 硅 烷 ( SiC l2 H2 ) 和氨气沉积 SiN 薄膜 , 射频功率在 30 W 时 , NH3 / Sicl2 H2 的比例从 10减小到 215的过程 中 , Si- H 键依然可以形成 , 而 N - H 键浓度却在 降低 , 当比例降到 1 时 , N - H 键浓度 、折射系数 和沉积速率都增加 。而射频功率大于 60 W 时 , Si - H 键 、N - H 键都随能量的增加而减少 [ 13 ] 。因此 用此方法制备 SiN 薄膜时 , 射频功率最好在 30 到 60W 之间 。用硅烷 ( SiH4 ) 的氨气制备 SiN 薄膜 时 , 射频功率因设备而异 , 在 30 W 到 315 kW 的 范围都有应用, 并都能制备高质量的薄 膜 , [ 7 ] [ 9 ] [ 14 - 16 ] 但总的来说 , 射频的功率不宜过低 , 太低影响反应气体的充分分解 , 过高又会对衬底和 薄膜表面造成轰击损伤 , 影响薄膜的质量 。 213 NH3 和 S iH4 的流速
2009年 6月 第 38卷第 3期
(总第
216期
)
云南冶金
YUNNAN METALLURGY
Vo l138.
Jun. 2009 No13 ( Sum
216)
PECVD法制备硅太阳电池 SiN薄膜工艺研究进展 3
冯炜光 1, 2 , 刘 翔 1 , 储清梅 2, 1 , 张鹏翔 1
FENG W ei - guang, L IU Xiang, CHU Q ing - mei, ZHANG Peng - xiang (1. Institute of Advanced M aterials for Photoelectronics, KMUST, Kunm ing, Yunnan 650031, China; 2. Research Institute of Vacuum M etallurgy and M aterials of KMUST,
pecvd原理
pecvd原理PECVD原理。
PECVD是一种常用的化学气相沉积技术，它主要应用于薄膜的生长和表面修饰。
PECVD的全称是Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，即等离子体增强化学气相沉积。
它利用等离子体对气相中的化合物进行解离和激发，从而在基底表面上沉积出所需的薄膜。
PECVD技术在半导体、光伏、显示器件、光学涂层等领域有着重要的应用，下面将介绍PECVD的原理及其工作过程。
PECVD的基本原理是利用等离子体激发气相中的化合物，使其发生化学反应并沉积在基底表面上。
等离子体是一种高度激发的气体状态，可以通过外加电场或者电磁波激发气体分子而产生。
在PECVD过程中，通常会使用射频等离子体激发技术，即通过外加的射频电场激发气体分子产生等离子体。
等离子体中的高能电子和离子会与气相中的化合物发生碰撞，使其发生解离和激发，从而产生活性物种用于沉积薄膜。
具体而言，PECVD的工作过程可以分为几个关键步骤。
首先是气相前驱体的供给，通常采用气体或液体前驱体，通过控制流量和压力将其引入反应室。
其次是等离子体的激发，通过外加的射频电场或者微波辐射等方式产生等离子体。
等离子体中的高能粒子与气相前驱体发生碰撞，使其解离成活性物种。
然后是活性物种的表面扩散和反应，活性物种在基底表面扩散并发生化学反应，最终形成所需的薄膜。
最后是残余气体和副产物的清除，通过排气系统将反应室中的残余气体和副产物排除，以保证沉积薄膜的纯度和均匀性。
在PECVD过程中，影响薄膜沉积的关键因素包括等离子体的密度和能量、气相前驱体的选择和流量、基底表面的性质和温度等。
等离子体的密度和能量决定了活性物种的产生和输运速率，直接影响薄膜的沉积速率和质量。
气相前驱体的选择和流量则决定了沉积薄膜的化学成分和结构，对薄膜的性能有着重要影响。
基底表面的性质和温度对薄膜的成核和生长过程起着重要作用，影响着薄膜的结晶度和界面结合强度。
PECVD简介
PECVD简介太阳能电池的作用是实现光-电转换过程，限制这一过程转换效率的一个重要方面是光子利用率，提高光子利用率的即是降低光反射率，通过硅片表面制绒的方式可以使单晶和多晶的反射率降低至13%和23%以下，反射率仍然较高。
通过光学镀膜的方法可以有效的降低这一数值，增加光生载流子的数量；在镀膜的同时反应气体产生的H+可以有效的钝化硅片表面的悬挂键，使得表面陷阱减少，提高少数载流子的寿命。
1. PECVD的作用在太阳能电池中，PECVD工序主要有两方面的作用，一是制备减反膜，二是钝化作用。
1.1 减反射原理PECVD全称是等离子体增强化学气相沉积，其原理的在脉冲电压的作用下，气体辉光放电产生的低温等离子体增强反应物质的化学活性，促进了气体间的化学反应，从而使得反应在较低温度下得以进行，其反应式不再赘述，在基底上沉积的原子团主要是NSix：H，其折射率在1.9~2.5之间，在硅片（3.4）与空气（1.0）之间形成折射率梯度，根据光学反射公式，这一折射率梯度可以降低整体的反射率：当薄膜的厚度降低到光子波长数量级的时候，光子主要呈现波动性，在薄膜的上下表面反射的光子会产生光的干涉。
通过通俗的例子来说明这一现象在大学物理实验中，如果一束激光通过透镜扩束变为一束平行光，照射到一个倾斜角度很小的斜面上，在上表面会出现干涉条纹，这是由于厚度不同上下表面的光程差不同，因此其干涉效果也不同。
由于激光的相干长度很长，所以在相当大的厚度差内仍然能够观察到光的干涉。
在平时的观察中，水上的油膜或肥皂泡等在厚度很薄的时候呈现一定的色彩，这也是由于薄膜干涉造成的。
其色彩的成因我们解释如下：在薄膜上下表面进行干涉的时候，假设上表面振幅为A，下表面振幅为B，相位差为4πnd/λ，当厚度不同时，对于自然的复色光而言，不同波长的光在上下表面的相位差不同，因此会呈现相长或相消干涉，公式推导较为繁琐，通过图像说明如下，图1 图2 以上图1为不同厚度氮化硅的反射率曲线。
非晶硅薄膜电池
非晶硅薄膜电池
非晶硅薄膜电池，也称为非晶硅太阳能电池，是一种光伏
电池技术。
它使用非晶硅（a-Si）材料作为光电转换层，将太阳能转化为电能。
非晶硅材料是由非晶形态的硅原子组成，其晶格结构不规则，而不同于晶体硅的有序结构。
这使得非晶硅具有一些
特殊的电学和光学性质。
非晶硅薄膜电池的制作过程主要包括以下步骤：
1. 材料准备：将特定成分的硅化合物蒸发在基板上，形成
非晶硅薄膜。
2. 电极制备：在薄膜上加上透明导电氧化物电极和背电极。
3. 光学改性：可进行氢化、氟化等处理来改善非晶硅的光
学吸收性能。
4. 封装：将薄膜电池封装于透明保护层中。
非晶硅薄膜电池具有以下优点：
1. 高效率转化：非晶硅薄膜电池可以将太阳能转化为电能，其转换效率较高。
2. 薄膜结构：由于非晶硅材料的特性，非晶硅薄膜电池可
以制作成薄膜结构，更适合柔性电子设备的应用。
3. 成本低：非晶硅材料相对廉价且易于制备，在能源产业
中具有较大潜力。
尽管非晶硅薄膜电池具有一些优点，但也存在一些限制，
如稳定性较差、光电转换效率相对较低等。
在太阳能电池
技术的发展中，其他类型的电池如多晶硅电池、薄膜太阳
能电池等也在不断取得进展。
PECVD 简介
19
以下是5种多晶材料钝化前后体寿命变化 以下是 种多晶材料钝化前后体寿命变化: 种多晶材料钝化前后体寿命变化
如上图所示,PECVD确实具备体钝化效果 确实具备体钝化效果. 如上图所示 确实具备体钝化效果
20
PECVD对电性能影响 对电性能影响
总结: 总结
多晶硅电池镀膜前后的I-V曲线
一方面,减反射膜提高了对太阳光 一方面 减反射膜提高了对太阳光 的利用率,有助于提高光生电流密度 有助于提高光生电流密度, 的利用率 有助于提高光生电流密度 起到提高电流进而提高转换效率的 作用. 作用 另一方面,薄膜中的氢对电池的表 另一方面 薄膜中的氢对电池的表 面钝化降低了发射结的表面复合速 减小了暗电流, 率,减小了暗电流 提升了开路电压 减小了暗电流 提升了开路电压, 从而提高了光电转换效率;在烧穿工 从而提高了光电转换效率 在烧穿工 艺中的高温瞬时退火断裂了一些Si艺中的高温瞬时退火断裂了一些 H、N-H键,游离出来的 进一步加强 游离出来的H进一步加强 、 键 游离出来的 了对电池的钝化
13
二、有减反射膜时
如果在硅表面制备一层透明的介质膜， 如果在硅表面制备一层透明的介质膜，由于介 质膜的两个界面上的反射光互相干涉， 质膜的两个界面上的反射光互相干涉，可以在很 宽波长范围内降低反射率。 宽波长范围内降低反射率。此时反射率由下式给 出： 2 2
r1 + r2 + 2r1 r2 cos ∆ R= 1 + r12 + r22 + 2r1 r2 cos ∆
15
当波长为λ 的光垂直入射时， 当波长为λ0的光垂直入射时，如果膜层光学厚 度为λ0的四分之一，即nd=λ0/4,则由上面的式子 度为λ 的四分之一， nd=λ0/4,则由上面的式子 可得: 可得: 2
PECVD制备非晶硅薄膜的研究
M icronanoelect ronic Technology Vol.46No.11 N ovember 2009PECV D 制备非晶硅薄膜的研究顾卫东,胥 超,李艳丽(中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄 050051)摘要:实验采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD )法在Si 衬底上制备了非晶硅薄膜。
研究了射频功率、P H 3掺杂浓度等因素对薄膜电阻率以及应力的影响。
实验结果表明,对于非掺杂非晶硅薄膜,当射频功率从15W 增加到45W 时,薄膜应力从张应力变化到压应力,在射频功率为35W 时,应力几乎为零,应力绝对值先降低后增加,淀积速率随着射频功率的增加而增加;对于掺杂非晶硅薄膜,电阻率随着P H 3掺杂浓度的增加而降低,当P H 3流量从0cm 3/min 增加到12cm 3/min 时,薄膜掺杂效果明显,电阻率降低3个数量级,继续增加P H 3流量,电阻率变化较小,而应力随着P H 3掺杂浓度的增加而降低,当P H 3流量超过12cm 3/min 时,应力有增加的趋势。
关键词:等离子体增强化学气相沉积;非晶硅;应力;射频功率;掺杂;电阻率中图分类号:TN 3041055 文献标识码:A 文章编号:1671-4776(2009)11-0664-03Study of Amorphous Silicon Thin Films by PECV DGu Weidong ,Xu Chao ,Li Yanli(T he 13th Research I nstitute ,C E T C,S hi j iaz huang 050051,China )Abstract :Amorp hous silicon t hin films were deposited on silicon substrates using t he PECVD met hod.The effect s of t he RF power and P H 3doped concent ration on t he resistivity and st ress of t he film were st udied.The result s show t hat t he st ress of t he undoped amorp hous silicon film t urns tensile to comp ress when t he RF power increases f rom 15W to 45W ,t he st ress is nearly0M Pa when t he power is 35W ,t he absolute value decreases firstly and increases later and depo 2sitio n rate increases wit h t he increase of RF power.The st ress and resistivity of t he doped amor 2p hous silicon film decrease wit h t he increase of t he P H 3doped concent ration.When t he flow rate of P H 3increases f rom 0to 12cm 3/min ,t he doped effect of film is obvious and t he resistivity decreases t hree orders.The resistivity changes little wit h t he flow rate of P H 3increasing conti 2nuously.The stress has tend to increase when t he flow rate of P H 3exceeds 12cm 3/min.K ey w ords :PECVD ;amorp hous silicon ;st ress ;RF power ;dope ;resistivity DOI :10.3969/j.issn.1671-4776.2009.11.005 EEACC :0520F0 引 言非晶硅薄膜具有高光敏性、较高的电阻温度系数、可以大面积低温成膜、与常规IC 工艺兼容等优点,已经被广泛地应用于半导体领域,如薄膜晶体管、太阳能电池以及非制冷红外探测器等方面[1-3]。
非晶硅薄膜晶体管PECVD成膜工艺的优化探析
非晶硅薄膜晶体管PECVD成膜工艺的优化探析摘要：现阶段科学技术飞速发展，信息化技术在人们日常生活中取得有效应用，高分辨率、低功耗成为了现阶段技术人员追逐的方向。
非晶硅薄膜晶体管PEVCD成膜技术的应用，需要技术人员对其工艺不断优化，提高自身性能。
本文主要介绍了非晶硅薄膜晶体管制备与表现，提出了四点有效策略，优化PECVD成膜技术。
关键词：薄膜晶体管；非晶硅；等离子处理；退火引言：液晶技术在人们生活中得到了有效应用，但是随着时间的推移，液晶工艺已经逐步淘汰。
目前智能手机已经成为了人们生活中不可缺少的一部分，消费者更加注重大屏与高清。
为满足消费者的需求，对显示面板展开有效处理，使用非晶硅薄膜作为现阶段TFT有源层材料，提高整体建设工艺。
一、非晶硅薄膜晶体管制备与表现特征薄膜晶体管的制备涉及到很多过程，才能满足现阶段设备的需要。
工作人员在制备薄膜晶体管的时候，一般采用清洗、镀膜、涂光阻、曝光、显影、蚀刻、去光阻和清洗几个部分，来制作相关TFT基板。
等TFT基板制作完成之后，采用物理气相沉积技术，来实现薄膜晶体管成膜工艺。
在具体操作中，首先利用真空腔将气体电离成plasma，然后施加电场，在电场的作用下电离的Ar离子与阴极上的靶材有效结合，在物理气相沉积技术的作用下，不断沉积在基板上，形成薄膜晶体管。
PECVD技术是等离子体增强式化学气相沉积技术的简称，在这个反应过程中，工作人员将反应气体顺利导入反应器中，在物理变化下形成等离子气体，通过电场的作用，来实现整体薄膜晶体管的制备。
在薄膜晶体管制备过程中，充分考虑器件的性能，及时参考相关参数。
在测量的时候，将扫描线通电后，可以实现电子在有源层的运动。
由于材料的自身特性，在电场不够大的时候不会发生定向移动，但是随着电场加大，打破了内部平衡之后，部分载流子将会开展定向移动，造成整体器件响应速度变慢，这便是薄膜晶体管场效应迁移率的含义。
同时薄膜晶体管依旧存在其他特征，比如开关电流比与阈值电压等。
太阳能电池片PECVD
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PECVD特气的性质（2）
• 硅烷(SiH4): 是一种无色、与空气反应并会引起窒息的气体。 • 硅烷与空气接触会引起燃烧。它的首要危害是引起严重的热灼伤。严重时会致命。 如没有自燃会非常危险，不要靠近，不要试图在切断气源之前灭火。 • 硅烷会刺激眼睛，硅烷分解产生的无定型二氧化硅颗粒会引起眼睛刺激。 • 吸入高浓度的硅烷会引起头痛、恶心、头晕并刺激上呼吸道。过度吸入会引起肺炎 和肾病。硅烷会刺激皮肤、硅烷分解产生无定型二氧化硅颗粒会引起皮肤刺激。
PECVD的影响因素
• 1．频率
• 射频PECVD系统大都采用50kHz~13.56 MHz的工业频段射频电源。较高 频率（>4MHz）沉积的氮化硅薄膜具有更好的钝化效果和稳定性。
• 2．射频功率
• 增加RF功率通常会改善SiN膜的质量。但是，功率密度不宜过大，超过 1W/cm2时器件会造成严重的射频损伤。
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PECVD控制系统
• Setup: 舟的资料的更改，工艺内容的更改，使用权限 • 的更改，LIFT位置的更改，CMS安区系统 （安装的感应器将监控重要系统的运
行情况，而一旦不受管的计算机的控制，CMS将会发生作用，所有的错误信息也都 会在CIM上得以简洁的文本方式显示出来）的更改等。 • Alarms：警报内容 • Help:简要的说了一下解除警报以及其他方面的方法 • CESAR:控制电脑，每一个系统都安装了CESAR控制电脑及CESAR 控制软件，此控 制电脑独立于主电脑系统中。
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实 验
• 工艺： 非晶硅p-i-n镀膜 • 要求：电池转换率>6%、生产效率、玻璃 基片型号资料、价格
冷却炉
• 工艺： 对导电玻璃降温
激光划线机2（重要设备）
• 工艺：这一步主要是划刻非晶硅a-Si，使用的532 纳米波长的绿激光器 • 要求：刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简 单且方便操作、Dead area无用区域大小（三条 刻膜线总线宽）、划刻线宽、系统产能（MW/年）
薄膜太阳能电池(非晶硅)
非晶硅薄膜镀膜前清洗）
• 工艺：洗的是膜表面上的污垢和灰尘及一 种高分子材料 • 要求：导电玻璃,不在生产线上用，速度越 快越好；离线使用，单面清洗；导电玻璃 最初清洗的材料是一种高分子材料（类似 塑料），清洗液可能是水，也可能是四氢 呋喃THF。
FTO
• SnO2镀膜也简称FTO，目前主要是用于生 产建筑用Low-E玻璃。其导电性能比ITO略 差，但具有成本相对较低，激光刻蚀容易， 光学性能适宜等优点。通过对普通Low-E的 生产技术进行升级改进，制造出了导电性 比普通Low-E好，并且带有雾度的产品。利 用这一技术生产的TCO玻璃已经成为薄膜 光伏电池的主流产品。
非晶硅薄膜厚度均匀性对其透射光谱的 影响
• 非晶硅薄膜是一种重要的光电材料，在廉价太阳 能电池、薄膜场效应管和光敏器件中都有广泛的 应用．通过测量透射光谱，人们可以获得折射率、 色散关系、膜厚以及光学能隙这些重要的光学参 量．但在测量时，我们注意到样品由于制备条件 的限制，厚度难以保证理想均匀，而且考虑到光 衍射、仪器灵敏度等方面的原因，采用的光栏或 狭缝一般不会太细，有一定的照射面积． 因此在 分析薄膜的透射谱时，应该顾及膜厚均匀性的影 响．已有文献报道在利用光透射谱或反射谱测定 膜厚和吸收时考虑到这个问题，并提出了合理的 解决方法来测定薄膜正确的光学参量
计算过程介绍
结论
• 综上所述，薄膜厚度的均匀性严重影响着光透射谱的形状， 使它与均匀厚度样品的透射谱有较大差异，主要发生在薄 膜的无吸收区和弱吸收区，对强吸收区影响不大．这种差 异表现在峰一峰值变小和振荡周期畸变上，随着厚度不均 匀度增大而越加明显，但是减小照射面积可有效地降低这 种影响． • 参考文献： • 陈冶明． 非晶半导体材料和器件EM]． 北京：科学出版 社，1991．166～415． • Ying Xuantong，Feldman A ，Farabaugh E N．Fitting of tranm ission data for determining the optical constants and thicknesses of opticalfilmsEJ']．J．App1．Phys．， 1990，67(4)：2056．
雾度
• 为了增加薄膜电池半导体层吸收光的能力，光伏 用TCO 玻璃需要提高对透射光的散射能力，这一能力用（Haze） 来表示。雾度即为透明或半透明材料的内部或表面由于光 漫射造成的云雾状或混浊的外观。以漫射的光通量与透过 材料的光通量之比的百分率表示。一般情况下，普通镀膜 玻璃 要求膜层表面越光滑越好，雾度越小越好，但光伏 用TCO玻璃则要求有一定的光散射能力。目前，雾度控制 比较好的商业化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃，雾度值 一般为11％～15％。其中不包含散射时的直接透过率曲线。
TCO
• 氧化锌基薄膜的研究进展迅速，材料性能 已可与ITO相比拟，结构为六方纤锌矿型。 其中铝掺杂的氧化锌薄膜研究较为广泛， 它的突出优势是原料易得，制造成本低廉， 无毒，易于实现掺杂，且在等离子体中稳 定性好。预计会很快成为新型的光伏TCO 产品。目前主要存在的问题是工业化大面 积镀膜时的技术问题。
磁控溅射系统（主要设备）
• 工艺：主要是透明氧化物TCO镀膜，金属 （银或铝）背电极镀膜
激光划线机3（重要设备）
• 工艺：这一步主要是划刻 铝或者银以及氧化锌膜， 使用的532纳米波长的绿激光器 • 要求：刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简 单且方便操作、Dead area无用区域大小（三条 刻膜线总线宽）、划刻线宽、系统产能（MW/年）
光伏电池对TCO镀膜玻璃的性能要求
• • • • • 1.光谱透过率 2.导电性能 3.雾度 4.激光刻蚀性能 5.耐气候性与耐久性
光谱透过率
• 为了能够充分地利用太阳光，TCO镀膜 玻璃一定要保持相对较高的透过率。目前， 产量最多的薄膜电池是双结非晶硅电池， 并且已经开始向非晶/微晶复合电池转化。 因此，非晶/微晶复合叠层能够吸收利用更 多的太阳光，提高转换效率，即将成为薄 膜电池的主流产品。
导电性能
• TCO导电薄膜的导电原理是在原本导电 能力很弱的本征半导体中掺入微量的其他 元素，使半导体的导电性能发生显著变化。 这些微量元素被称为杂质，掺杂后的半导 体称为杂质半导体。氧化铟锡（ITO）透明 导电玻璃就是将锡元素掺入到氧化铟中， 提高导电率，它的导电性能在目前是最好 的，最低电阻率达10-5 cm量级。
TCO镀膜玻璃的特性及种类
• 在太阳能电池中，晶体硅片类电池的电极是焊接 在硅片表面的导线，前盖板玻璃仅需达到高透光 率就可以了。薄膜太阳能电池是在玻璃表面的导 电薄膜上镀制p-i-n半导体膜，再镀制背电极。 • 透明导电氧化物的镀膜原料和工艺很多，通过科 学研究进行不断的筛选，目前主要有以下三种 TCO玻璃与光伏电池的性能要求相匹配。
激光刻蚀性能
• 薄膜电池在制作过程中，需要将表面划分成多 个长条状的电池组，这些电池组被串联起来用以 提高输出能效。因此，TCO玻璃在镀半导体膜之 前，必须要对表面的导电膜进行刻划，被刻蚀掉 的部分必须完全除去氧化物导电膜层，以保持绝 缘。刻蚀方法目前有化学刻蚀和激光刻蚀两种， 但由于刻蚀的线条要求很细，一般为几十微米的 宽度，而激光刻蚀具有沟槽均匀，剔除干净，生 产效率快的特点。
NIP型非晶硅薄膜太阳能电池
•
在NIP 太阳能电池中,采用适当晶化的晶化硅薄膜作为 P型窗口层,晶化硅薄膜高的电导可以提高NIP 结的内建 电势,改善TCO 膜和P 型窗口层间的N/ P 界面隧穿特性, 降低电池的串联电阻;另外,适当晶化的P 型晶化硅薄膜 可以提高窗口层的光学带隙 ,得到高的开路电压和短路 电流,从而得到高的光电转换效率。但是,在非晶硅(a-Si) 层表面生长P 型晶化硅薄层非常困难,即使在很高的H 稀 释率下,在a-Si 层表面生长的P 型晶化硅薄层仍然极有 可能是非晶结构 。如何处理好I/ P 界面,在a-Si 表面生 长出合适的P 型晶化硅薄膜,是制备优质的NIP 型a-Si 电 池的关键问题之一。 • 在NIP 型a-Si 太阳能电池的研究中,使用晶化硅薄膜作 为电池窗口层,显著提高了电池的开路电压和转换效率 ; 国内在该领域也取得了相当的进展 ,但由于制备工艺复 杂和对设备性能的高要求,目前还没有制备出高效率NIP 电池的报导.
TCO
• TCO（Transparent conducting oxide）玻璃，即透明导 电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过物理或者化学 镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜，主要包 括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材 料。 • TCO玻璃首先被应用于平板显示器中，现在ITO类型的导 电玻璃仍是平板显示器行业的主流玻璃电极产品。近几年， 晶体硅价格的上涨极大地推动了薄膜太阳能电池的发展， 目前薄膜太阳能电池占世界光伏市场份额已超过10％，光 伏用TCO玻璃作为电池前电极的必要构件，市场需求迅速 增长，成为了一个炙手可热的高科技镀膜玻璃产品。
ITO
• ITO镀膜玻璃是一种非常成熟的产品，具有透 过率高，膜层牢固，导电性好等特点，初期曾应 用于光伏电池的前电极。但随着光吸收性能要求 的提高，TCO玻璃必须具备提高光散射的能力， 而ITO镀膜很难做到这一点，并且激光刻蚀性能 也较差。铟为稀有元素，在自然界中贮存量少， 价格较高。ITO应用于太阳能电池时在等离子体 中不够稳定，因此目前ITO镀膜已非光伏电池主 流的电极玻璃。
耐气候性与耐久性
• TCO镀膜一般都使用“硬膜”镀制工艺， 膜层具有良好的耐磨性、耐酸碱性。光伏 电池在安装上以后，尤其是光伏一体化建 筑安装在房顶和幕墙上时，不适宜进行经 常性的维修与更换，这就要求光伏电池具 有良好的耐久性，目前，行业内通用的保 质期是二十年以上。因此，TCO玻璃的保 质期也必须达到二十年以上。
激光划线机1（重要设备）
• 工艺：这一步主要是划刻 氧化锡，使用的1064纳 米波长的红外激光器 • 要求：刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简 单且方便操作、Dead area无用区域大小（三条 刻膜线总线宽）、划刻线宽、系统产能（MW/年）
预热炉
• 工艺： 加热导电玻璃
PECVD真空沉积系统，即等离子体 增强化学沉积(主要设备)