Способ получения солнечных элементов на основе тонкопленочной структуры CdS/SnS
Номер патента: 15451
Опубликовано: 28.02.2012
Авторы: Башкиров Семен Александрович, Иванов Василий Алексеевич, Унучек Денис Николаевич, Гременок Валерий Феликсович
Текст
(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ СТРУКТУРЫ /(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Гременок Валерий ФеликсовичИванов Василий Алексеевич Унучек Денис Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(57) Способ получения солнечных элементов на основе тонкопленочной структуры/, при котором на токопроводящую подложку термическим вакуумным напылением методом горячей стенки наносят слойпри температуре подложки 280-300 С в течение 15-30 мин с использованием трубки из кварцевого стекла, имеющей температуру 59010 С, химически осаждают на полученный слойслой , на который затем последовательно методом магнетронного распыления наносят высокоомный и низкоомный слоии алюминиевый контакт. Изобретение относится к области технологических процессов в полупроводниковой электронике и может быть использовано для создания солнечных элементов. Известен способ создания солнечных элементов на основе структуры /, заключающийся в химическом осаждениииз водного раствора, содержащего ацетат кадмия, цитрат натрия, аммиак и тиомочевину, на поверхность стекла, предварительно покрытого тонкопленочным токопроводящим слоем, при температуре 80 С в течение 2 ч с последующим химическим осаждениемна поверхность полученных слоевиз водного раствора, содержащего 2, ацетон, триэтаноламин, тиоацетамид и аммиак, при температуре 40 С в течение 6 ч 1. Солнечные элементы, полученные данным способом,характеризуются током короткого замыкания 1,23 мА/см 2, напряжением холостого хода 370 мВ, фактором заполнения 0,44 и КПД 0,2 при интенсивности падающего света 1 кВт/м 2. Недостатками данного способа являются длительность процесса получения структуры и необходимость использования ряда дополнительных химических реактивов. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ создания солнечных элементов на основе тонкопленочной структуры /, при котором слои 15451 1 2012.02.28 иполучают методом термического вакуумного напыления 2. Слойнапыляют на поверхность стеклянной подложки, предварительно покрытой токопроводящим слоем, путем испарения порошка сульфида кадмия при температуре подложки 180 С в высоком вакууме, после чего полученные пленки обрабатывают раствором 2 на воздухе при температуре 550 С. Пленкунапыляют на поверхность слояпутем испарения порошкапри давлении 10-6 мбар. Полученную структуру подвергают температурной обработке при 250 С в течение 2 ч. В качестве омического контакта на структуру наносят серебряную пасту 2. Полученные данным способом солнечные элементы характеризуются 274 мВ,0,753 мА/см 2,0,4 и КПД 0,08 . Недостатками прототипа являются низкий КПД, а также длительность процесса получения структуры. Задачей изобретения является увеличение КПД солнечного элемента, а также уменьшение длительности и упрощение процесса получения структуры. Поставленная задача решается тем, что на токопроводящую подложку термическим вакуумным напылением методом горячей стенки наносят слойпри температуре подложки 280-300 С в течение 15-30 мин с использованием трубки из кварцевого стекла,имеющей температуру 59010 С, химически осаждают на полученный слойслой, на который затем последовательно методом магнетронного распыления наносят высокоомный и низкоомный слоии алюминиевый контакт. Сущность изобретения заключается в том, что слоинаносят методом горячей стенки при давлении 10-6 мбар, температуре стенок 59010 С и температуре подложки 280-300 С в течение 15-30 мин, а также в использовании двух слоеви алюминиевого контакта. Способ получения солнечных элементов включает следующие стадии нанесение слояметодом горячей стенки на стекло с предварительно нанесенным тонкопленочным токопроводящим слоем (молибден) осаждение на поверхность пленкихимическим методом токопленочных слоевтолщиной 50 нм напыление методом магнетронного распыления двух слоев(высокоомный и низкоомный) толщиной 100 и 300 нм соответственно напыление методом магнетронного распыления слоя алюминия в качестве верхнего токосъемного контакта. На первом этапе напылениеметодом горячей стенки осуществляется с помощью кварцевой трубки диаметром 1,2 см и длиной 10 см, внутри которой происходит перенос паров от источника вещества (порошка ) к подложке. Напыление производится при давлении порядка 10-6 мбар Температура трубки поддерживается около 59010 С. Выбор температуры трубки определяется необходимостью эффективного сублимационного испарения напыляемого материала. При температурах трубки менее 580-600 С состав паранаряду с молекуламиможет содержать молекулы простых веществ олова и серы, а также 23 и 2, что приводит к нарушению стехиометрии пленки . При температурах более 600 С происходит плавление порошка . Трубка и подложка, помещенная на расстоянии 1 мм от открытого края трубки, нагреваются независимо. Температура подложек может варьироваться от 280 до 300 С. Выбор температуры подложки обусловлен спецификой формирования пленок . Установлено, что при температурах подложки менее 280 С фазовый состав пленок наряду с основной фазойсодержит также нежелательные побочные фазы сульфидов олова 2 и 23. При температурах подложки выше 280 С получаемые пленки являются однофазными. Время напыления составляет от 15 до 30 мин в зависимости от необходимой толщины слоя. Толщина слояопределяется временем напыления и изменяется в пределах от 1,5 мкм при напылении в течение 15 мин до 2,5 мкм при напылении в течение 30 мин. 2 15451 1 2012.02.28 На втором этапе осаждение на поверхность пленокслоевосуществляется химическим методом с использованием трехкомпонентного водного раствора, содержащего 1 моль/л аммиака, 1,410-3 моль/л йодида или сульфата кадмия и 0,14 моль/л тиомочевины. Обработка раствором проводится в течение 4 мин при температуре 60 С. На третьем этапе напыление двух слоев(высокоомный и низкоомный) осуществляется методом магнетронного распыления из цинковых мишеней в атмосфере аргона с добавкой 10 кислорода. На четвертом этапе напыление алюминия осуществляется методом магнетронного распыления из алюминиевой мишени в атмосфере аргона. Данная последовательность технологических стадий позволяет получать солнечные элементы, характеризующиеся 3,64 мА/см 2,125 мВ,0,29 и КПД 0,25 . На фиг. 1 представлено -изображение скола солнечного элемента на основе структуры /. На фиг. 2. представлена нагрузочная вольт-амперная характеристика солнечного элемента при интенсивности освещения 57 мВт/см 2. Преимуществом заявленного способа создания солнечных элементов по отношению к известным является увеличение КПД более чем в 3 раза, уменьшение длительности и упрощение процесса создания солнечных элементов. Источники информации 1.,,//. - 2009. - . 517. - . 2500-2502. 2..,.,.,.- ///. - 2008. - . 92. . 1099-1104. 3. - .//. - 1978. - . 49. - . 3-57. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3
МПК / Метки
МПК: C23C 28/00, C30B 29/46, H01L 31/18
Метки: солнечных, элементов, способ, основе, получения, тонкопленочной, структуры
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/3-15451-sposob-polucheniya-solnechnyh-elementov-na-osnove-tonkoplenochnojj-struktury-cds-sns.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ получения солнечных элементов на основе тонкопленочной структуры CdS/SnS</a>
Предыдущий патент: Способ получения березового сока с сахаром
Следующий патент: Способ изготовления резистивных мишеней
Случайный патент: Способ изготовления крупногабаритного подшипника скольжения