Способ создания тонких кремниевых солнечных элементов

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Способ создания тонких кремниевых солнечных элементов относится к солнечной энергетике и к областям нанотехнологии, микро - и наноэлектроники, и может быть использовано в приборостроении.
Предлагаемый способ создания тонких кремниевых солнечных элементов позволяет использовать стандартную технологию изготовления солнечных элементов на коммерческих монокристаллических кремниевых пластинах без использования сложных технологий получения тонких эпитаксиальных пленок и дорогостоящего технологического оборудования.
В исходной монокристаллическом пластине кремния путем электрохимического травления создается скрытый пористый слой. На монокристаллической поверхности по стандартной технологии создается приборная структура солнечного элемента (п-р переход и омический контакт). Отделение тонкого кремниевого солнечного элемента происходит по скрытому пористому слою, поверхность которого служит в качестве антиотражающего покрытия

Текст

Смотреть все

(51) 01 4/02 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ использовать стандартную технологию изготовления солнечных элементов на коммерческих монокристаллических кремниевых пластинах без использования сложных технологий получения тонких эпитаксиальных пленок и дорогостоящего технологического оборудования. В исходной монокристаллическом пластине кремния путем электрохимического травления создается скрытый пористый слой. На монокристаллической поверхности по стандартной технологии создается приборная структура солнечного элемента (п-р переход и омический контакт). Отделение тонкого кремниевого солнечного элемента происходит по скрытому пористому слою, поверхность которого служит в качестве антиотражающего покрытия(72) Тныштыкбаев Курбангали Байназарович Рябикин Юрий Алексеевич Токмолдин Серикбол Жарылгапович(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ТОНКИХ КРЕМНИЕВЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Способ создания тонких кремниевых солнечных элементов относится к солнечной энергетике и к областям нанотехнологии, микро - и наноэлектроники, и может быть использовано в приборостроении. Предлагаемый способ создания тонких кремниевых солнечных элементов позволяет 23592 Изобретение относится к солнечной и водородной энергетике, и может быть использовано в области нанотехнологии,микрои наноэлектроники, в приборостроении. Известен способ создания солнечных элементов на тонких пленках кремния путем выращивания эпитаксиальных плнок кремния на дешвых подложках из металлургического кремния, цена которого в десятки раз меньше,чем монокристаллического ( .,/ . совещания Кремний-2002. Новосибирск, 9-12 июля 2002 г. с. 140). Недостатком данного способа является сложность технологии эпитаксии тонких пленок и использование дорогостоящего оборудования для выращивания эпитаксиальных пленок. Известен способ создания солнечных элементов на тонкой поликристаллической пленке кремния,полученной путем высокотемпературного осаждения из газовой фазы на непроводящую подложку (, , , ./2007, 3-72007, ). Недостатком данного способа является сложность технологии осаждения пленок и использование дорогостоящего оборудования. Известен способ создания солнечных элементов на тонких пленках кремния путем выращивания эпитаксиальных плнок кремния на пористом кремнии,когда монокристаллические эпитаксиальные плнки кремния, на которых созданы солнечные элементы, переносятся на чужеродную подложку (, ,., ./// 6 656 271 2), как наиболее близкий к предлагаемому изобретению и который взят за прототип. Недостатком данного способа является сложность технологии выращивания эпитаксиальных пленок на пористом кремнии и использование дорогостоящего оборудования. Предлагаемый способ создания тонких кремниевых солнечных элементов устраняет отмеченные недостатки,позволяя получить технический результат, состоящий в том, что создание солнечных элементов происходит с использованием коммерческих монокристаллических пластин кремния, в которых при определенных условиях электрохимического анодного травления происходит образование скрытого пористого слоя. Глубина его залегания определяет толщину получаемой монокристаллической тонкой пластины, которая собственно и используется для создания тонкого солнечного элемента по стандартной технологии(создание п-р перехода, омических контактов,ламинирование). Отделение тонкой пластины кремния с приборными на ней элементами происходит по скрытому пористому слою при термическом и (или) механическом воздействии. После отделения, на пористом слое нижней части 2 структуры солнечного элемента,который становится антиотражающим покрытием для падающего на его поверхность солнечного света,формируются омический контакт и изолирующая прозрачная пленка. Исходная кремниевая пластина после удаления остаточного пористого слоя снова пригодна для изготовления новой приборной структуры. При использовании предлагаемого способа изготовления солнечного элемента отпадает необходимость применения сложных методов эпитаксии, осаждения и резки для получения тонких пластин кремния с использованием дорогостоящего оборудования. Таким образом,предлагается простой,экономичный способ создания тонких кремниевых солнечных элементов по стандартной технологии их изготовления на получаемой по новой технологиии монокристаллической тонкой пластине кремния,одна из сторон которой наноструктуирована нанопорами. Примеры создания тонких кремниевых солнечных элементов Пример 1. Монокристаллическая пластина ртипа проводимости, марки КДБ-10, омности 10 Ом.см, с нанесенным тыльным омическим индиевым(индий-галлиевым) контактом помещается в электрохимическую ячейку. Путем анодного травления рабочей поверхности образца кремния (анод-кремний, противоэлектрод - платина(никель) в водном или спиртовом растворе плавиковой кислоты в режиме электрополировки создается скрытый пористый слой. Толщина скрытого слоя определяется омностью исходного образца кремния, величиной падения напряжения на электродах электрохимической ячейки и временем травления. Методом термодиффузии фосфора(мышьяка), нанесенного на рабочую поверхность кремниевого образца,создается п-слой проводимости. Путем термического напыления слоя никеля на п-слой проводимости и отжига образца создается сплошной омический контакт. Термический отжиг для диффузии и активации легирующей примеси и создания омического контакта может привести к отделению рабочей части солнечного элемента от кремниевой матрицы по скрытому пористому слоя. Окончательный процесс отделения полученной структуры солнечного элемента с п-р переходом и омическим контактом на стороне п-типа проводимости от кремниевой матрицы производится механическим путем по скрытому пористому слою. На пористой поверхности отделенной части солнечного элемента, являющейся его фронтальной стороной,создается омический контакт путем напыления алюминия и последующего отжига. При этом площадь затенения фронтальной пористой поверхности солнечного элемента должна быть минимальной. Затем на ней формируется прозрачная изолирующая полимерная пленкапросветляющее покрытие,осуществляется ламинирование. Ламинирование поверхности солнечного элемента осуществляется для предотвращения ее дальнейшего окисления. 23592 Пример 2. Монокристаллическая пластина ртипа проводимости, марки КДБ-10, омности 10 Ом.см, с тыльным омическим индиевым (индийгаллиевым) контактом помещается в электрохимическую ячейку. Путем анодного травления рабочей части образца кремния в водном или спиртовом растворе плавиковой кислоты и соляной кислоты в режиме электрополировки создается скрытый пористый слой. Толщина скрытого слоя определяется омностью исходного образца кремния, величиной падения напряжения на электродах электрохимической ячейки и временем травления. Для создания п-р перехода примеси фосфора (мышьяка) внедряются в кремниевый катод методом электрохимического легирования. Уровень легирования фосфора (мышьяка) и глубина его внедрения определяется величиной катодного тока и напряжением на электродах ячейки, концентрацией легирующей примеси в электролите. Термическим нагревом в вакууме или в инертной среде производится диффузионное перераспределение ионов фосфора (мышьяка) и их активация при внедрении в узлы кристаллической решетки кремния. Путем термического напыления слоя никеля на поверхность п-типа кремния и его отжига создается сплошной омический контакт. Затем идет процесс механического отделения полученной структуры солнечного элемента с п-р переходом и омическим контактом от кремниевой матрицы по скрытому пористому слою. На отделенной пористой поверхности солнечного элемента создается омический контакт путем напыления алюминия и последующего отжига. Затем на ней формируется прозрачная изолирующая полимерная пленкапросветляющее покрытие,осуществляется ламинирование. Пример 3. Монокристаллическая пластина ртипа проводимости, марки КДБ-10, омности 10 Ом.см, с тыльным омическим индиевым контактом помещается в электрохимическую ячейку. Путем анодного травления рабочей части образца в водном или спиртовом растворе плавиковой кислоты и соляной кислоты в режиме электр о полировки создается скрытый пористый слой. Толщина скрытого слоя определяется омностью исходного образца кремния, величиной падения напряжения на электродах электрохимической ячейки и временем травления. Методом электрохимического легирования примеси фосфора(мышьяка) внедряются в кремниевый катод. Уровень легирования фосфора (мышьяка) и глубина его внедрения определяется величиной катодного тока и напряжением на электродах ячейки,и концентрацией легирующей примеси в электролите. Термическим нагревом в вакууме или в инертной среде производится диффузионное перераспределение ионов фосфора (мышьяка) и их активация при внедрении в узлы кристаллической решетки кремния. Процесс осаждения никеля на поверхность кремниевой пластины проводится путем катодной электрохимической реакции осаждения электроположительного никеля на кремниевый катод. Путем термического напыления и отжига создается сплошной омический контакт на п-типе кремния. Затем идет процесс механического отделения полученной структуры солнечного элемента с п-р переходом и омическим контактом на стороне п-типа проводимости от кремниевой матрицы по скрытому пористому слою. На отделенной пористой поверхности солнечного элемента создается омический контакт путем напыления алюминия и последующего отжига. Затем на ней формируется прозрачная изолирующая полимерная пленка, осуществляется ламинирование. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ создания тонких кремниевых солнечных элементов по стандартной технологии изготовления,включающей процессы формирования п-р переходов, омических контактов, просветляющих покрытий на монокристаллической кремниевой пластине, отличающийся тем, что формирование тонкого кремниевого солнечного элемента проводится на монокристаллической пластине со скрытым пористым слоем, по которому происходит его отделение при термическом и/ или механическом воздействии, а пористая поверхность пластины после се отделения становится антиотражающим покрытием.

МПК / Метки

МПК: H01M 4/02

Метки: кремниевых, способ, создания, солнечных, элементов, тонких

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/3-ip23592-sposob-sozdaniya-tonkih-kremnievyh-solnechnyh-elementov.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ создания тонких кремниевых солнечных элементов</a>

Похожие патенты