[实用新型]一种制备P型掺杂非晶硅碳薄膜的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄膜太阳能技术领域，具体是一种制备P型掺杂非晶硅碳薄膜的装置。

背景技术

在硅基薄膜太阳能电池器件中，通常采用P-I-N型的结构模式，其中P型掺杂的非晶硅窗口层材料的质量对整个硅基薄膜太阳电池的性能具有重要影响，在硅基薄膜太阳电池中，为减小串联电阻和减少入射光的损失，要求P 层窗口材料具有高的电导率和宽的光学带隙等，改善P 层薄膜材料的光学和电学特性是提高薄膜太阳电池性能的有效途径；通常制备P型非晶硅碳薄膜的方法是采用等离子体增强化学气相沉积技术（PECVD）或热丝化学气相沉积技术（HWCVD），以硼烷或三甲基硼烷为掺杂源，在化学气相反应中进行引入硼原子实现P型掺杂的目的；但这一技术中，相比于引入磷烷进行掺杂的N型掺杂效率来说，P型掺杂效率不高，其掺杂薄膜的电导率比相同N型掺杂引入量的电导率要小一个量级，从而影响了P层薄膜的电学特性，尤其是电导率，从而对整个薄膜电池效率的提升设置了一道障碍；所以，为最大限度地提升非晶硅碳薄膜太阳能电池的光电转换效率，需要一种电导率更高的P型非晶硅碳薄膜，进而以其作为非晶硅碳薄膜的窗口层材料，提升电池的光电转换水平。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种制备P型掺杂非晶硅碳薄膜的装置，该装置及其制备方法能够显著提高P型非晶硅碳薄膜的掺杂效率，提高薄膜的电导率。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种制备P型掺杂非晶硅碳薄膜的装置，包括真空腔室，真空腔室内底部设有衬底板、衬底加热器与衬底挡板，真空腔室底部连接有真空泵通道，所述真空腔室内顶部设有与直流电源连接的钽丝以及混合反应气体进气通道；真空腔室的侧壁两侧分别设有铝磁控溅射装置与碳磁控溅射装置；所述真空腔室的侧壁两侧分别设有第一氩气通道与第二氩气通道，第一氩气通道位于铝磁控溅射装置中铝靶的下方，第二氩气通道位于碳磁控溅射装置中碳靶的下方。

进一步地，所述铝靶的表面法线与与衬底板平面的夹角α为75~85°，碳靶的表面法线与与衬底板平面的夹角β为65~80°；所述钽丝与衬底板的竖直距离为10~15cm；所述钽丝直径为0.5~0.8mm；所述铝靶中心与衬底板的竖直距离为5~8cm；所述碳靶中心与衬底板的竖直距离为5~8cm。

进一步地，真空腔室内设有钽丝支架，钽丝安装在钽丝支架上。

根据上述装置制备P型掺杂非晶硅碳薄膜的方法，将AZO导电玻璃放入真空腔室的衬底板上，通过真空泵通道将真空腔室抽成真空，向真空腔室同时通入混合反应气体氢气和硅烷，氢气与硅烷的流量比为（1~1.5）∶1，通过衬底加热器控制衬底板的温度为200℃，对钽丝通过电加热至1700~1750℃；之后向真空腔室通入氩气，氩气与硅烷的流量比为1.5：1，通过控制反应气体的流量使真空腔室内反应气体的气压为5~10Pa；然后开启铝磁控溅射装置与碳磁控溅射装置，并调节溅射功率，使施加于铝靶的溅射功率密度为0.6W/cm2，施加于碳靶的溅射功率密度为1W/cm2，打开衬底挡板，制备P型掺杂的非晶硅碳薄膜。

本实用新型的有益效果是，钽丝发热后向四周发射电子，与工作区间的氩气分子不断碰撞，电离出氩离子；氩离子轰击铝靶与碳靶溅射出铝原子与碳原子，然后再与工作区间内的氢气与硅烷共同进行化学气相沉积，完成P型掺杂的非晶硅碳薄膜的制备；将化学气相沉积技术与磁控溅射技术相结合，掺杂效率高且掺杂均匀，能有效提高电导率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

1.真空腔室；2.钽丝；3. 钽丝支架；4.直流电源；5. 衬底板；6.铝靶；7. 铝磁控溅射装置；8.碳靶；9.碳磁控溅射装置；10.混合反应气体进气通道；11.第一氩气通道；12.第二氩气通道；13.衬底加热器；14.衬底挡板；15.真空泵通道。

具体实施方式