RU2419494C2 - Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей - Google Patents
Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419494C2 RU2419494C2 RU2009123713/05A RU2009123713A RU2419494C2 RU 2419494 C2 RU2419494 C2 RU 2419494C2 RU 2009123713/05 A RU2009123713/05 A RU 2009123713/05A RU 2009123713 A RU2009123713 A RU 2009123713A RU 2419494 C2 RU2419494 C2 RU 2419494C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aerosol
- semiconductor elements
- composite materials
- diffusant
- layer
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 101150038956 cup-4 gene Proteins 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N hydrochloric acid Substances Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N Butanol Natural products CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004924 electrostatic deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при изготовлении изделий с полупроводниковыми переходами "р", "n" типа для микроэлектроники и солнечной энергетики. Задачей изобретения является повышение энергетических характеристик солнечных батарей, повышение производительности процесса нанесения материалов и снижение их потерь. Для этого в способе нанесения слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей операцию диспергирования осуществляют центробежным распылением. Во время выдержки полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля на них воздействуют электростатическим полем и/или полем униполярного коронного разряда, поддерживают средние напряженности воздействующих полей в диапазоне 1-8 кВ/см. Время экспозиции выбирают не более одной минуты. Техническим результатом изобретения является повышение производительности, снижение времени экспозиции, уменьшение потерь материала в пересчете на производственную программу установки. Вследствие сокращения времени жизни аэрозоля в аэрозольной камере химический состав капель аэрозоля не успевает претерпеть существенные изменения из-за разной скорости испарения, поэтому улучшаются энергетические показатели солнечных батарей. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при изготовлении изделий с полупроводниковыми переходами “p”, “n” типа для микроэлектроники и солнечной энергетики.
Известны способы нанесения лакокрасочных материалов на заземленные изделия, включающие операции диспергирования лакокрасочных материалов с одновременным сообщением образующимся аэрозольным частицам электрического заряда и осаждением заряженных частиц на электропроводящем изделии с образованием защитного покрытия (А.Д.Яковлев. Химия и технология лакокрасочных покрытий. Изд.2. Химия, 1989, с.195-259).
Недостатком известных способов электростатического нанесения лакокрасочных материалов является их непригодность для получения равномерных сплошных слоев из композиционных материалов на полупроводниковых элементах с требуемой толщиной 0,1 мкм. Это объясняется тем, что известные методы регулирования объемного электрического сопротивления ρv, вязкости и размеров частиц распыленного лакокрасочного материала позволяют достигнуть достаточных значений равномерности покрытия при толщине не менее 20 мкм, а наличие полупроводникового элемента в качестве осадительного электрода дополнительно снижает равномерность распределения толщины слоя композиционных материалов на полупроводниковом элементе.
Задача повышения равномерности нанесения тонкого слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей решена применением способа нанесения диффузанта в аэрозольной камере, куда подают диспергированный ультразвуком до состояния аэрозоля диффузант, а формирование слоя на поверхности полупроводникового элемента осуществляют за счет седиментации аэрозоля за выбранное время экспозиции этого элемента в аэрозольной камере (Патент Японии №4037918, 20.05.1995 г. Способ и устройство для распыления жидкого вещества). Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Однако данный способ не позволяет обеспечить необходимую производительность из-за низкой скорости седиментации аэрозольных частиц с размером порядка единиц микрометров. Другим недостатком являются большие потери диффузанта, так как осаждение аэрозоля происходит не только на полупроводниковые элементы, но и на стенки аэрозольной камеры.
Кроме того, из-за достаточно большого времени жизни аэрозоля, состоящего из тетраэтоксисилана, “р-n” добавок и водно-спиртовой жидкости, спирт начинает испаряться быстрее, чем вода, и к моменту осаждения частиц аэрозоля на поверхности полупроводникового элемента удельная концентрация воды в капле возрастает, что приводит к снижению энергетических показателей солнечной батареи.
Техническая задача, решаемая в изобретении, заключается в повышении энергетических характеристик солнечных батарей, в повышении производительности процесса нанесения диффузанта и снижении потерь диффузанта.
Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе нанесения слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей, включающем операции диспергирования жидких композиционных материалов, например диффузанта, до состояния аэрозоля и выдержку полупроводниковых элементов в области аэрозоля заданное время экспозиции, согласно предложению, операцию диспергирования осуществляют центробежным распылением, во время выдержки полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля на них воздействуют электростатическим полем и/или полем униполярного коронного разряда, поддерживают средние напряженности воздействующих полей в диапазоне 1-8 кВ/см, при этом время экспозиции выбирают не более одной минуты.
Суть изобретения поясняется графическими материалами, где на чертеже приведена структурная схема одного из устройств, позволяющих реализовать предложенный способ.
Диэлектрическую аэрозольную камеру 1 устанавливают на электропроводящий электрод 2 с зазором 3. В верхнюю часть камеры 1 введена распылительная чашка 4 высокооборотного распылителя с возможностью осевого перемещения. На изоляторе 5 укреплена емкость с диффузантом 7. Материалопровод 8 соединен одним концом с емкостью 6, а другим концом закреплен с зазором внутри чашки 4. В камере 1 установлен электрод 9. Чашка 4, электрод 9 через замыкатели 10, 11 подключены к изолированному выводу высоковольтного источника 12 постоянного тока. Полупроводниковый элемент 13 размещен в камере 1 на электропроводящем заземленном электроде 2. Средства ввода-вывода элемента 13 не показаны. Работу на устройстве осуществляют следующим образом. Приводят во вращение чашку 4 высокооборотного распылителя и поддерживают скорость ее вращения в диапазоне 30000-60000 об/мин.
Композиционный материал (в данном варианте выполнения диффузант 7) подают на чашку 4 высокооборотного распылителя. Диспергированный до аэрозоля диффузант 7 поступает в аэрозольную камеру 1. В камеру 1 вводят полупроводниковый элемент 13 на время экспозиции меньше одной минуты. Сразу после введения элемента 13 в камеру 1 замыкают замыкатели 10 и/или 11 (в зависимости от химического состава, реологических свойств и проводимости композиционного материала) и подают постоянное напряжение до 80 кВ от изолированного вывода высоковольтного источника 12 постоянного тока на чашку 4 и/или электрод 9, предназначенный для создания электростатического поля в аэрозольной камере 1. Средствами осевого перемещения регулируют взаимное положение чашки 4, электрода 9 и поддерживают средние напряженности полей, воздействующих на полупроводниковый элемент 13 в диапазоне 1-8 кВ/см при одинаковом потенциале на чашке 4 и электроде 9.
После выдержки элемента 13 заданное время экспозиции, элемент 13 выводят из камеры 1, вводят в камеру следующий, аналогичный элементу 13, и осуществляют таким образом нанесение слоя композитных материалов на полупроводниковые элементы 13 солнечных батарей.
Предложенная совокупность предложенных признаков способа позволяет увеличить производительность, так как под действием электрических полей скорость нанесения диффузанта примерно на порядок выше скорости седиментации аэрозоля. Поскольку снизилось время экспозиции, уменьшились и потери диффузанта в пересчете на производственную программу установки. Вследствие сокращения времени жизни аэрозоля в аэрозольной камере химический состав капель аэрозоля не успевает претерпеть существенных изменений из-за разной скорости испарения, поэтому улучшаются энергетические показатели солнечных батарей.
В качестве диффузантов могут быть использованы, например, композитные материалы следующих составов:
1. Фосфорный композит (Р типа)
| - бутанол | 30-80% |
| - фосфорная кислота | 3-50% |
| - тетраэтоксисилан | 10-19% |
| - кислота соляная | 0,1-0,5% |
| - вода деионизованная | 5-30% |
2. Борный композит (n типа)
| - борная кислота | 5-35% |
| - тетраэтоксисилан | 40-80% |
| - кислота соляная | 0,1-0,5% |
| - бутанол | 30-80% |
| - вода деионизованная | 5-30% |
Частными формами использования предлагаемого изобретения с заявленными отличительными признаками являются приводимые ниже примеры осуществления способа с композициями №1 и №2.
Композиция №1:
Объем раствора 1 л
| 1. Спирт изоприловый | 805 мл |
| 2. Кислота ортофосфорная | 8 мл |
| 3. Кислота соляная | 0,9 мл |
| 4. Тетраэтоксисилан | 160 мл |
| 5. Вода деионизванная | 25 мл |
Композиция №2:
Объем раствора 1 л
| 1. Спирт изоприловый | 932 мл |
| 2. Кислота борная | 35 г |
| 3. Кислота соляная | 1,5 мл |
| 4. Тетраэтоксисилан | 27 мл |
| 5. Вода деионизованная | 5 мл |
Пример 1. Наносят слой диффузанта из композиции №1 на кремниевую пластину полупроводникового солнечного элемента. Диффузант подают на чашку высокооборотного распылителя с расходом Р=2 мл/с на время экспозиции (выдержки) полупроводникового элемента в облаке аэрозоля в течение t=4 с, воздействуют в это время на облако аэрозоля и полупроводниковый элемент электростатическим полем со средней напряженностью Е=1 кВ/см. После высыхания композиционного материала получают на поверхности кремниевой пластины слой диффузанта толщиной 60-65 нм. Потеки, утолщения и разрывы в слое отсутствуют.
Качество удовлетворительное.
Пример 2.
Условия осуществления такие же, как в примере 1. Параметры режима: Р=4 мл/с, t=10 с, Е=1,0 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 100-110 нм удовлетворительного качества.
Пример 3.
Используют диффузант из композиции №2. Условия нанесения прежние. Параметры режима: Р=2 мл/с, 1=5 с, Е=4 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 8-85 нм. Качество удовлетворительное.
Пример 4.
Условия осуществления такие же, как в примере 3. Параметры режима: Р=1 мл/с, t=4 с. Воздействие на аэрозольное облако осуществляют электростатическим полем и полем коронного разряда с напряженностью Е=8 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 90-92 нм хорошего качества.
Пример 5.
Условия и режимы как в примере 4. Время экспозиции t=65 с. Получают слой диффузанта толщиной 120-900 нм с утолщениями и наплывами. Качество неудовлетворительное.
Пример 6.
Условия осуществления и режимы как в примере 4. Воздействие на аэрозольное облако осуществляют полем коронного разряда Е=8,5 кВ/см. Получают слой диффузанта толщиной 70-140 нм с наплывами. Качество неудовлетворительное.
Пример 7.
Условия осуществления и режимы как в примере 1. Выбирают Е=0,9 кВ/см. Толщина слоя диффузанта колеблется в интервале от 0 нм до 50 нм, т.е. в слое наблюдаются разрывы. Качество неудовлетворительное.
Claims (1)
- Способ нанесения слоя из композиционных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей, включающий операции диспергирования жидких композиционных материалов до состояния аэрозоля и выдержку полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля заданное время экспозиции, отличающийся тем, что операцию диспергирования осуществляют центробежным распылителем, во время выдержки полупроводниковых элементов в облаке аэрозоля на них воздействуют электростатическим полем и/или полем униполярного коронного разряда, поддерживают средние напряженности воздействующих полей в диапазоне 1-8 кВ/см, при этом время экспозиции выбирают не более одной минуты.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009123713/05A RU2419494C2 (ru) | 2009-06-23 | 2009-06-23 | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009123713/05A RU2419494C2 (ru) | 2009-06-23 | 2009-06-23 | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009123713A RU2009123713A (ru) | 2010-12-27 |
| RU2419494C2 true RU2419494C2 (ru) | 2011-05-27 |
Family
ID=44055366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009123713/05A RU2419494C2 (ru) | 2009-06-23 | 2009-06-23 | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2419494C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018016979A1 (ru) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Солэкс-С" | Способ нанесения легирующих композиций и устройство для его осуществления |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002038207A1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-16 | The Technology Partnership Plc | Aerosol drug-dispensing with membrane for controlling vacuum during dispensing |
| RU2185251C2 (ru) * | 1994-10-11 | 2002-07-20 | Проктер Энд Гембл Компани | Устройство для образования струи или потока электрически заряженных частиц и твердотельный генератор для его осуществления |
| UA72391A (en) * | 2003-12-05 | 2005-02-15 | Nina Volodymyrivna Kostenko | Method and device for production of steady aerosol spray |
| RU2303663C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2007-07-27 | Везувиус Франс С.А. | Резервуар для приема расплавленного кремния или для плавления кремния и способ его изготовления |
| JP4037918B2 (ja) * | 1995-03-20 | 2008-01-23 | フマキラー株式会社 | 薬液噴霧装置 |
-
2009
- 2009-06-23 RU RU2009123713/05A patent/RU2419494C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2185251C2 (ru) * | 1994-10-11 | 2002-07-20 | Проктер Энд Гембл Компани | Устройство для образования струи или потока электрически заряженных частиц и твердотельный генератор для его осуществления |
| JP4037918B2 (ja) * | 1995-03-20 | 2008-01-23 | フマキラー株式会社 | 薬液噴霧装置 |
| WO2002038207A1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-16 | The Technology Partnership Plc | Aerosol drug-dispensing with membrane for controlling vacuum during dispensing |
| RU2303663C2 (ru) * | 2002-12-06 | 2007-07-27 | Везувиус Франс С.А. | Резервуар для приема расплавленного кремния или для плавления кремния и способ его изготовления |
| UA72391A (en) * | 2003-12-05 | 2005-02-15 | Nina Volodymyrivna Kostenko | Method and device for production of steady aerosol spray |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018016979A1 (ru) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Солэкс-С" | Способ нанесения легирующих композиций и устройство для его осуществления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009123713A (ru) | 2010-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Howling et al. | Negative hydrogenated silicon ion clusters as particle precursors in RF silane plasma deposition experiments | |
| AU2010242747B2 (en) | In-situ plasma/laser hybrid scheme | |
| JPH08153669A (ja) | 薄膜形成方法及び形成装置 | |
| RU2419494C2 (ru) | Способ нанесения слоя из композитных материалов на полупроводниковые элементы солнечных батарей | |
| Jayasinghe | Self-assembled nanostructures via electrospraying | |
| US20060093737A1 (en) | Method and apparatus for generating charged particles for deposition on a surface | |
| JP2012135704A (ja) | エレクトロスプレーデポジション装置 | |
| Riggs et al. | Photonic curing of aromatic thiol–ene click dielectric capacitors via inkjet printing | |
| CN113788476A (zh) | 一种连续制备石墨烯薄膜的系统及方法 | |
| WO2021149737A1 (ja) | ２次電池の製造方法または２次電池 | |
| KR20150011908A (ko) | 고효율 광 추출 기판 및 그에 따른 디스플레이 소자 및 그들의 제조방법 | |
| CN103048677A (zh) | 用于中子检测器的含硼涂层 | |
| KR20120130442A (ko) | 전기 분무법에 의해 제조된 그래핀 박막 및 이의 제조방법 | |
| KR20090104404A (ko) | 독립전위 추출판을 갖는 다중 홈 노즐 정전분무장치 및정전 분무방법 | |
| KR101481939B1 (ko) | 투명분말을 이용한 광추출용 나노패터닝 기판 제조방법 | |
| Kim et al. | Production of microsized PMMA droplets using electrospraying with various auxiliary fields | |
| JP2568725B2 (ja) | マスクレスパターン化薄膜の作製方法 | |
| KR102118656B1 (ko) | 에어로졸 액적 관성 충돌 기반 고속 염료 흡착 장치 및 이를 이용한 염료감응형 태양전지의 제조 방법 | |
| CN102054883B (zh) | 一种供硅太阳能电池铝浆生产用的铝膏及其制备方法 | |
| WO2018016979A1 (ru) | Способ нанесения легирующих композиций и устройство для его осуществления | |
| KR101384643B1 (ko) | 스프레이 코팅을 통해 제조된 β-상 ＰＶＤＦ 필름을 포함하는 발전소자 | |
| Eltaye et al. | Edible hybrid coating for food applications | |
| JP2022007837A (ja) | 粒子の製造方法、粒子またはスラリーの塗布方法、２次電池または２次電池の製造方法、全固体電池または全固体電池の製造方法、ｌｅｄまたはｌｅｄの製造方法、蛍光体シートまたは蛍光体シートの製造方法 | |
| GB2043701A (en) | Granulatising liquid metals | |
| EP3565386A1 (en) | Method for plasma powder treatment and coating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140624 |