5.3. Технология изготовления

Тонкие пленки кремния, применяемые для создания солнечных элементов, получают посредством химического осаждения, из паровой фазы [2, 14—22], электронно-лучевого испарения. [23], нанесения на керамические подложки [24—26] и осаждения на многократно используемые подложки (с последующим отделением за счет неравномерного теплового расширения) [3]. Наиболее высокие значения КПД (9... 12 %) достигнуты у элементов на основе кремниевых пленок, нанесенных методом химического осаждения из паровой фазы [2, 14, 15, 18, 19], и пленок, рекристаллизованных после отделения от многократно» используемых подложек [3]. Для изготовления элементов применяют подложки из различных материалов, в том числе из стали с антидиффузионным слоем боросиликата [20], графита [20], очищенного металлургического кремния [17, 21] и оксида алюминия, покрытого слоем титана [22],- при осуществлении химического осаждения из паровой фазы; из сапфира [23] — при вакуумном испарении; из углерода [26] и муллита, покрытое слоем углерода [24],- при выращивании поликристаллического ленточного материала из расплава; из молибдена [3] — в случае осаждения пленок с последующим отделением от подложек, а также из рекристаллизованного металлургического кремния [2, 14, 16, 18, 19] и профилированных кремниевых лент, получаемых методом вытягивания из расплава через фильеры [15],- при эпитаксиальном осаждении пленок.

Тонкопленочные кремниевые солнечные элементы, как правило, имеют структуру просветляющее покрытие — контактная сетка — подложка; кроме того, в некоторых работах [25, 26] исследовались элементы со структурой металл — диэлектрик — полупроводник. Типичный процесс изготовления высокоэффективных солнечных элементов [2, 16] состоит из следующих этапов: 1) распыление расплава металлургического кремния и его очистка посредством многократного выщелачивания в водной среде; 2) осуществление направленной кристаллизации расплава на поверхности графитовых пластин (служащих подложками), в результате которой образуются слои металлургического кремния -типа с низким удельным

сопротивлением , состоящие из довольно крупных кристаллитов; 3) последовательное выращивание эпитаксиального слоя толщиной с удельным сопротивлением и неоднородно легированной пленки толщиной методом химического осаждения из паровой фазы с использованием термически активированной реакции восстановления трихлорсилана (необходимая легирующая примесь содержится в водороде) при температуре подложки около 1150°С и средней скорости роста получение контактной сетки с помощью вакуумного испарения через металлическую маску; 5) создание просветляющего покрытия из путем окисления тетраметилолова при температуре 400 °С в атмосфере отжиг полученной структуры в атмосфере Не, стимулирующий диффузию примесей к границам зерен. Графитовая пластина служит омическим контактом к -области элемента, а низкоомная подложка из металлургического кремния -типа обусловливает появление электрического поля на границе раздела вблизи тыльной поверхности. Вследствие неоднородного легирования верхнего слоя в нем образуется тянущее электрическое поле.

При изготовлении солнечных элементов из кремниевых пленок, создаваемых методом вакуумного испарения [23], а также пленок, выращиваемых на керамических [24] и многократно используемых [3] подложках, легирование и формирование -перехода осуществляются с помощью обычной диффузионной технологии.