Study of Sn-Cu-Al-Si phase diagrams for growth of silicon thin film by liquid phase epitaxy

Silicon thin films are attracting considerable interest as a possible means of achieving low cost solar cells. In order to absorb 90% of the solar spectra, the thickness of such film has to be 30 µm. In this paper we compared LPE growth using pure Sn melt or Sn-Cu alloys at temperature below 800°C and their potential for photovoltaic applications. From Sn melt, one can achieved maximum thickness of 15 µm. Thickness is limited by the low solubility of Si in the melt. However from Sn-Cu solutions, when composition is carefully chosen, solubility is more important. Then thickness as much as 30 m has been obtained. Furthermore, we described experimental technique allowing in situ removal of silicon native oxide prior to the growth.

---

Krzemowe cienkie warstwy wzbudzają znaczne zainteresowanie jako możliwość uzyskania tanich ogniw słonecznych. Aby zaabsorbowac 90% widma słonecznego, grubość takiej warstwy musi mieć 30 µm. W pracy porównujemy wzrost LPR stosując czystą ciecz Sn lub stopy Sn-Cu w temperaturze poniżej 800°C i ich potencjalne zastosowanie w fotowoltaice. Stosując ciecz Sn można uzyskać maksymalną grubość 15 µm. Grubość jest ograniczona przez niską rozpuszczalność Si w cieczy. Jednak dla roztworów Sn-Cu, gdy skład jest dokładnie określony, rozpuszczalność jest bardziej istotna. W tym przypadku uzyskano grubość dochodzącą do 30 m. Ponadto opisujemy doświadczalne techniki umożliwiające usuwanie “in situ” rodzimego tlenku krzemu poprzedzające wzrost.