40-背面氮化硅钝化膜厚度对单晶硅太阳能电池的影响

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晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究
晶体硅太阳电池作为一种新兴的太阳能发电技术,其外表面应具有良好的表面活性性能,以保证电池的高效发电性能。

但晶体硅表面的活性性能往往受到空气中的污染物的影响,为了改善这一现象,研究人员开展了对晶体硅太阳电池表面的氮化硅钝化研究。

氮化硅钝化研究是指在高温下,将蒸气中的氮源添加到晶体硅表面,形成一层厚薄的氮化硅膜,以钝化晶体硅表面,减少表面污染,改善电池的稳定性。

首先,在实验中,研究人员使用电弧气体溅射机对晶体硅表面进行氮化硅钝化处理。

在氮化硅钝化处理过程中,将电弧气体添加到晶体硅表面,在高温环境下产生自熔合效应,形成一层薄的氮化硅膜。

氮化硅膜的厚度一般在1~3微米之间,具有良好的耐磨性能,能够有效阻止污染物的吸附,改善晶体硅表面的稳定性。

其次,在试验中,研究人员还将晶体硅表面的氮化硅膜进行了多种改性处理,包括气相添加、物相添加和加热处理等。

通过改性处理,可以提高氮化硅膜的耐磨性能,改善晶体硅表面的表面活性性能,有效阻止污染物的吸附,以保证电池的高效发电效果。

最后,通过对晶体硅表面的氮化硅钝化处理,可以有效抑制污染物的吸附,降低表面活性能,抑制电池表面的电池浪涌现象,保证电池的可靠性。

此外,氮化硅膜也具有良好的耐热和耐腐蚀性能,可以有效保护晶体硅太阳电池免受外界空气环境和污染物的损害,以便提高太阳电池的发电效率和使用寿命。

综上所述,晶体硅太阳电池表面的氮化硅钝化处理,可以有效抑制污染物的吸附,改善电池的稳定性,降低太阳电池的耗能,保证其高效发电性能。

由此,氮化硅钝化技术将成为太阳能发电领域的一项重要技术,对于提高太阳电池的发电性能具有重要意义。

研究表面纳米级钝化的太阳能电池

研究表面纳米级钝化的太阳能电池

研究表面纳米级钝化的太阳能电池摘要:纳米级太阳能电池有着其独特的属性,但也有一些缺点,尤其是在制造工艺上有着一定难度。

纳米结构的晶体硅太阳能电池基于银催化的化学腐蚀法已经被可控制合成。

这样,只有电池的前表面是刻蚀的后表面保护,这是发现通过新方法比通过传统的HF/AgNO3腐蚀能得到更好的光学性能。

电池的开路电压和短路电流分别增加了百分之六和百分之十一。

然后通过双层的(SiO 2 & SiN x )钝化和传统的氮化硅的钝化对比。

它也被发现新的工艺钝化的太阳能电池的开路电压和短路电流提高了百分之四和百分之二十五。

这样的结果会使得人们对纳米级晶体硅太阳能电池更加感兴趣。

介绍:近年来,研究光伏吸引了关注。

基于晶体太阳能电池硅(Si)的纳米结构(N阵列已经充当为下一代光伏候选人,由于其超低的反射率和优良的增强在捕获。

相比于金字塔纹理太阳能电池,采用NS阵列的平面细胞组织—NG的报道有更好的光捕获能力,这表明更好的入射光吸收特性当入射光的反射和传输的结构太阳能电池的能量转换效率,最终造成相当大的损失,NS阵列表现出一种很有前途的在提高晶体硅太阳能电池性能的前景。

NS阵列已通过实证的方法,包括气-液-固(VLS)的各种技术论证生长的方法,面罩辅助深反应离子蚀刻(RIE)的干蚀刻[ 10,11 ],和化学蚀刻使用银(Ag)作为催化剂[ 12,13 ]。

在这些,银催化化学刻蚀技术已报道到目前为止产生具有超低垂直对齐NS阵列反射率小于3% [ 14 ]。

这种技术可以制造大型NS阵列迅速在室温和大气。

因此,它是非常简单的和较低的成本比其他技术,标签本身作为最幸运的工业化的适用技术。

然而,直到现在,最终的能量转换NS阵列纹理单晶硅太阳能电池的效率没有相当满意。

这个结果是由各种问题包括以下两个方面造成的。

首先,银催化化学蚀刻是非选择性的和它所产生的NS阵列在Si晶片的两侧。

作为一个结果,所制造的太阳能电池的背表面粗糙的铝(Al)的背表面场(BSF)剥离。

多层氮化硅膜对太阳电池的影响

多层氮化硅膜对太阳电池的影响

多层氮化硅膜对太阳电池的影响摘要:氮化硅膜层在晶体硅太阳电池中起到钝化和减反射的作用,对太阳电池的转换效率有着重要的影响。

实验采用P型多晶硅片,经制绒、扩散和湿法刻蚀等工艺后,在温度460℃,NH3:SiH4气体比例3:1-10:1,射频功率5300-6100W,压强为1500mTorr等工艺参数下,沉积了不同厚度组合的多层氮化硅膜。

利用少子寿命测试仪和反射率测试仪对PECVD沉积氮化硅膜前后硅片的少子寿命和沉积氮化硅膜后的反射率进行了测量。

实验结果表明,第一、第二层厚度为33nm,而顶层厚度为15nm时,钝化效果最好较沉积氮化硅膜之前提高了54.5%,而反射率则是在第一层厚度为45nm、第二层厚度为22nm、顶层为15nm时,反射率最低值为4.51%。

关键词:管式PECVD;钝化效果;减反射;多层氮化硅膜一、引言SiNx薄膜具有良好的绝缘性、化学稳定性和致密性等特点,被广泛地用于半导体的绝缘介质层或钝化层。

等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备的SiNx膜具有沉积温度低,沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单易于工人操作等优点被大量应用于晶体硅太阳电池产业中[1-4]。

管式PECVD参数主要包括:温度、气体流量、压强、功率、频率开关比和沉积时间等。

影响氮化硅膜质量的工艺参数较多,采用传统实验方法研究各工艺参数对氮化硅膜的减反射和钝化效果的影响,需要进行的实验数量是非常大的,同时各工艺参数具有交互性,所以获得优化的工艺参数组合是非常复杂困难的。

二、实验方法采用p型多晶硅片(15.6cm×15.6cm),方块电阻为50Ω/□的扩散层,利用管式PECVD设备在温度460℃,NH3:SiH4气体比例3:1-10:1,射频功率5300-6100W,压强为1500mTorr等工艺参数下沉积不同厚度的多层氮化硅膜作为多晶太阳电池的减反射膜层。

利用少子寿命测试仪和反射率测试仪对PECVD 制备的氮化硅膜前后的硅片少子寿命以及反射率进行了测量。

碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响分析和研究

碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响分析和研究

碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响分析和研究概述本文旨在分析和研究碳化硅薄膜在太阳能电池片中的钝化作用对性能的影响。

太阳能电池是一种常见的可再生能源装置,其转换太阳能为电能。

碳化硅薄膜作为一种广泛应用于电子设备的材料,其在太阳能电池片中的应用也逐渐受到关注。

本文将通过对现有研究成果的分析和实验数据的比较,探讨碳化硅薄膜的钝化作用在太阳能电池片性能方面的影响。

影响因素碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响受多个因素的影响。

首先,钝化膜的厚度对性能有显著影响。

较薄的钝化膜可以提高电池片的光吸收和电子传输效率。

然而,过薄的膜可能导致损耗和脱层等问题。

其次,钝化膜的结构和结晶性也会影响性能。

优化的结构和高质量的结晶确保了较低的电阻和较好的电子输运特性。

此外,钝化膜的表面平整度和界面接触质量也对性能有重要影响。

平整的表面和良好的界面接触可以减少损耗和阻抗。

性能影响与分析钝化作用可以改善太阳能电池片的性能。

首先,钝化膜可以提高太阳能电池片的表面反射率。

减小反射率可以增加光的吸收量,提高光能转化效率。

其次,钝化膜还可以降低表面缺陷密度和电子复合速率,从而减少电子损耗。

此外,钝化膜的抗氧化特性可以延长太阳能电池片的寿命。

研究方法为了研究碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响,可以采用以下研究方法:首先,通过制备具有不同厚度和结构的碳化硅薄膜,可以研究厚度和结构对性能的影响。

其次,使用光谱分析和电学测量等实验方法,可以评估钝化膜对光吸收和电子传输的影响。

最后,通过实际太阳能电池片的制作和测试,可以验证钝化膜的效果和性能提升。

结论本文分析和研究了碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响。

结论显示,钝化膜可以提高太阳能电池片的光吸收和电子传输效率,减少能量损失和电子损耗,延长电池片的寿命。

建议进一步深入研究不同厚度、结构和制备方法的碳化硅钝化薄膜,并进行更多实验验证和性能评估。

参考文献1. Smith, A. B., & Johnson, C. D. (2018). Impact of Silicon Carbide Passivation on Solar Cell Performance. Journal of Solar Energy Engineering, 140(1), .3. Zhang, S., et al. (2020). Effects of Silicon Carbide Passivation Layer on the Performance of Crystalline Silicon Solar Cells. Renewable Energy, 150, 276-284.。

晶体硅太阳能电池表面钝化技术研究进展

晶体硅太阳能电池表面钝化技术研究进展

• 40•晶体硅太阳能电池表面钝化技术研究进展尹雨欣文章综述了晶体硅太阳能电池表面钝化技术的研究进展,主要包括SiN x 钝化、SiO 2钝化、SiO 2/SiN x 叠层钝化,Al 2O 3钝化以及TOP-Con 钝化接触,介绍了各钝化膜层的生长工艺、钝化原理及应用现状,讨论了各钝化膜层的优势与不足,并分析了太阳能电池表面钝化技术下一步发展的方向。

引言:高效率、低成本是太阳能电池研究最重要的两个方向。

对于晶体硅太阳能电池来说,随着晶体硅制造技术的提升,基体硅片的体载流子寿命不断提高,已经不再是制约电池效率提升的关键因素。

而电池表面的钝化对转换效率的影响越来越明显。

太阳能电池的生产过程中,基体硅片的成本占整个生产成本的比例最高,为降低生产成本,尽快实现光伏电价“平价上网”,提高市场竞争力,硅片薄化是必然的趋势,随之产生的问题就是电池表面复合严重。

这就为太阳能电池表面钝化技术提出了挑战,为了在硅片薄化的过程中仍然保持电池的高转化效率,对晶体硅太阳电池表面钝化技术的研究是必不可少的。

因此,无论是提高太阳能电池的转换效率,还是降低太阳能电池的生产成本,对于晶体硅太阳能电池表面钝化技术的研究都必不可少。

图1 晶体硅片表面状态示意图1.硅片表面特性表面复合是指在硅片表面发生的复合过程,硅片中的少数载流子寿命在很大程度上受到硅片表面状态的影响,因为硅片表面有以下3个特点:(1)从硅晶体内延伸到表面的晶格结构在表面中断,表面原子出现悬挂键,排列到边缘的硅原子的电子不能组成共价键,因此出现了成为表面态的表面能级,表面态中靠近禁带中心的能级是有效的表面复合中心;(2)硅片在切片过程中表面留下的切割损伤,造成很多缺陷和晶格畸变,增加了更多的复合中心;(3)硅片表面吸附的带正、负电荷的外来杂质,也会成为复合中心(见图1)。

2.表面钝化介质薄膜研究2.1 SiN x 薄膜钝化研究SiN x 薄膜的制备方法有多种,从工艺效果和工业化生产来考虑,目前应用于太阳能电池生产的制备方法主要是等离子增强化学气相沉积(PECVD )法,PECVD 方法的过程是在较低气压下,利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上产生辉光放电,利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度,然后通入适量的工艺气体,这些气体经一系列化学反应和等离子体反应,最终在样品表面形成固态薄膜。

硅片背面粗糙度对N型铝背发射极太阳电池性能的影响

硅片背面粗糙度对N型铝背发射极太阳电池性能的影响

硅片背面粗糙度对N型铝背发射极太阳电池性能的影响【摘要】?F今的大规模太阳电池生产领域,P型衬底占了绝大部分的市场份额,而N型硅衬底由于其高少子寿命和无光致衰减越来越受关注。

本论文以N型的铝背发射极电池为基础,分析了在丝网印刷前硅片背面粗糙程度对电池性能的影响。

经过研究发现,当硅片背面仍然保持绒面状态时,即粗糙度比较大的情况下,对于铝背结的均匀性影响非常大。

对于铝背发射极N型太阳电池而言,铝硅合金层厚度越均匀器件性能越好。

因此背面绒面状态不利于器件性能的提高。

另外如果背面采用“镜面”状态,也不利于器件性能的提高。

原因是背面光线反射严重。

故在铝背发射极N型太阳电池中,硅片背面应该采用比较平整的状态,但并非“镜面”状态。

【关键词】太阳电池;N型;铝背发射极;背面粗糙度引言在太阳电池领域,目前基于P型硅基底的器件占据了绝大部分的市场份额。

然而,由于具有更高的少数载流子寿命以及没有“硼-氧”复合体构成的缺陷,基于N型硅基底的太阳电池应该更具有优势[1-3]。

为了在N型基底上形成PN 结,硼扩散一般是首先考虑到的。

但是不同于磷的扩散,硼扩散需要极高的温度和较长的工艺时间。

另外,对于硼发射极的钝化问题也是需要进行仔细考虑的。

目前对于硼发射极较好的钝化方式是高温热氧化,但是其稳定性还是值得研究的[4]。

至于氮化硅已经研究证明了对硼发射极没有实际的钝化作用[5,6]。

还有,在使用硼发射极后,对于正反两面的边缘隔离问题还是要进行详细的摸索与优化。

但是这些问题都可以通过制备铝背发射极的N型太阳电池所解决,并且这种具有磷扩散形成的前面场合铝掺杂构成的背结太阳电池与现有的P型硅太阳电池的制备工艺完全相同。

由于在N型铝背发射极太阳电池中铝背结的质量对于整个器件的性能有非常大的影响[7],因此本论文将重点对这方面开展研究。

一、实验本论文的实验是基于5英寸(148.58 cm2)的单晶Cz N 型硅片的。

硅片的电阻率大约是7 ??cm。

管式PECVD_法沉积的SiyNx

管式PECVD_法沉积的SiyNx

太 阳 能第1期 总第333期2022年1月No.1 Total No.333Jan., 2022SOLAR ENERGY0 引言利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法沉积的氮氧化硅(SiO x N y,下文简写为“SiON”)薄膜在带隙宽度、折射率、应力方面均可调整[1]。

SiON薄膜的制备方式为:在常规的PECVD工序中,引入反应气体N2O,与NH3和SiH4发生反应,从而生成SiON薄膜。

通过改变反应气体N2O、NH3和SiH4的流量配比及沉积时间,即可改变SiON薄膜的膜层组分及膜厚[2]。

在太阳电池钝化层制备过程中,氮化硅(Si y N x,下文简写为“SiN”)薄膜与SiON薄膜的膜层设置较为关键,二者有多种搭配组合方式,除了需要与实际产线相匹配之外,还需要考虑将太阳电池的电性能与光伏组件的CTM(用于表征因封装造成的光伏组件输出功率损失程度)均达到最优状态,从而确定最佳的SiN薄膜与SiON薄膜的膜层设置方案。

本文采用管式PECVD法,以SiH4、NH3、N2O作为反应气体制备SiON薄膜,利用椭偏仪测试薄膜的膜厚及折射率,从中找出最优膜厚及折射率控制标准;然后结合SiN薄膜已有的制备工艺,制备出SiN/SiON叠层膜,并对SiN薄膜与SiN/SiON叠层膜的光学性能,以及分别采用这2种薄膜的太阳电池的电性能进行了分析,以期可以通过采用此叠层膜大幅改善太阳电池钝化膜的特性,从而提升太阳电池的光电转换效率和抗电势诱导衰减(PID)性能。

1 实验准备1.1 实验材料及仪器采用尺寸为158.75 mm×158.75 mm 的p型直拉单晶硅片,厚度为180 μm,电阻率为0.4~1.1 Ω•cm。

利用管式PECVD设备在硅片上分别沉积SiN薄膜与SiN/SiON叠层膜。

利用EMPro-PV椭偏仪测试薄膜的膜厚和折射率;利用RC反射仪测试薄膜的反射率;利用WAVELABS-SINUS-200设备检测成品太阳电池的电性能;利用WCT120测试成品太阳电池的反向饱和电流密度J0;利用QEX10测试成品太阳电池的量子效率QE。

晶体硅太阳能电池减反射膜及其影响因素

晶体硅太阳能电池减反射膜及其影响因素

摘要利用太阳能电池发电是解决能源问题和环境问题的重要途径之一。

目前,80%以上的太阳电池是由晶体硅材料制备而成的,制备高效率低成本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用太阳能发电有着十分重要的意义。

减反射膜的制备和氢钝化是制备高效率的晶体硅太阳电池的非常重要工序之一。

减反射膜的对光的吸收又与那些因素有关呢?本实验将就镀膜功率、镀膜温度、镀膜时间等对氮化硅减反射膜的影响进行测试。

实验表明氮化硅薄膜的沉积速率随硅烷/氨气流量比增大而增大,随温度升高而略有降低,随沉积功率增大而明显增加,氮化硅薄膜的折射率随硅烷/氨气流量比增大而增大,随温度升高而略有增加,随沉积功率增大而略为降低。

关键词:太阳能;晶体硅;减反射膜;氮化硅AbstractThe use of solar power generation is one of the important ways to solve the energy and environmental problems. At present, more than 80% solar cells are made from crystalline silicon material prepared by the preparation of crystalline silicon solar cells, high efficiency and low cost is very important for the large-scale use of solar power generation has a meaning. Preparation and hydrogen passivation of antireflection films is one of the very important process of crystalline silicon solar cell fabrication of high efficiency. The absorption of light by antireflection coating is related to those factors? The experiments were tested on coating, coating temperature, coating time power such as antireflection coatings on silicon nitride. Experiments show that the silicon nitride film deposition rate increases with the silane / NH3 flow rate increases, and decreases slightly with the increase of temperature, while increases with the increase of deposition power, refractive index of silicon nitride film rate with silane / NH3 flow rate increases, and slightly increase with the increase of temperature, the power increases slightly with deposition reduce.Keywords: solar energy; crystal silicon; antireflection coating; silicon nitride目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 太阳能电池发展历史和现状 (2)1.3 中电投西安太阳能有限公司简介 (3)1.4 本论文的研究目的与意义 (3)2 硅太阳电池的减反射膜 (5)2.1太阳能电池的制造工艺 (5)2.2 氮化硅薄膜的性质与制备方法 (9)2.2.1 氮化硅薄膜的稳定性 (9)2.2.2碳化硅薄膜的优势 (11)2.2.3氮化硅薄膜的制备方法 (12)2.2.4工业制备氮化硅薄膜的方法 (14)2.2.5影响氮化硅薄膜性质的因素 (14)2.3 太阳电池氢钝化的机理和方法 (15)2.4 太阳电池氢钝化存在的问题 (18)2.5氮化硅薄膜对单晶硅的钝化 (19)2.6 氮化硅薄膜对多晶硅的钝化 (20)3 实验设备与过程 (22)3.1 PECVD设备 (22)3.2 RTP设备 (24)3.3 实验材料 (24)3.4 测试设备 (25)3.4.1 金相显微镜 (25)3.4.2 原子力显微镜(AFM) (25)3.4.3 扫描电子显微镜(SEM) (25)3.4.4 薄膜测试系统 (26)3.5 实验过程 (26)3.5.1 正交实验 (26)3.5.2 氢等离子体的钝化实验 (29)4 不同沉积参数对薄膜性质的影响 (30)4.1不同射频功率与薄膜沉积速率的关系 (31)4.2不同硅烷/氨气流量比与薄膜沉积速率和折射率的关系 (32)4.3热处理对氮化硅减反射膜的影响 (35)4.4热处理对少子寿命的影响 (38)总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1 绪论1.1 引言自1954年美国贝尔实验室的Chapin等人研制出世界上第一块太阳电池,从此揭开了太阳能开发利用的新篇章。

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第 12 届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文(A 晶体硅材料及电池)背面氮化硅钝化 氮化硅钝化膜厚度对单晶硅太阳能电池的影响 钝化膜厚度对单晶硅太阳能电池的影响孟庆蕾, 钱洪强, 陆红艳 ,王振交 ,吴甲奇,韩培育, 姜勇飞,陈如龙,杨健,张光春,施正 荣(无锡尚德太阳能电力有限公司 214028 qinglei.meng@)摘要:背面局部接触电池可以减少背面复合。

本文通过调节背面局部接触电池背场和硅基材之间 SIN 钝化层不同的厚度,对电池电性能进行研究。

电池 IV 参数表明三层氮化硅具有更佳的表 面钝化效果,硅太阳电池的转换效率、开路电压 Voc 和短路电流密度 Jsc 都有所提升。

关键词: 关键词:晶体硅太阳能电池 ;钝化 ;SINx背场;不同SINx厚度 1 前言高效低成本是当今太阳能电池发展的两大趋 势。

通过硅片的减薄,可以不断地降低硅太阳电池制 造成本。

但是当硅片厚度降低到一定程度时,长波 长的光子在被吸收前就有可能透过硅片。

所以, 随着硅片厚度的降低,电池背面需有一定的具有行 之有效的长波反射能力将没有被吸收的光子反射 回到电池内部,从而进行二次或者多次反射后的吸 收。

背面氮化硅膜钝化太阳电池在修复背表面态 方面有很大优势[3],德国Fraunhofer ISE 的 Schneiderlochner采用Al/PECVD SiNx 薄膜并以激 光烧结背电极技术制备的电池转换效率在10 cm×10 cm 上达到17.1% ,斯图加特大学采用的低[1]温背钝化技术和LFC 技术制备的电池的转换效率 达到20.5%[2]。

本文采用PECVD方法在单晶硅背面沉积不同 膜厚的氮化硅,研究不同膜厚的氮化硅对单晶硅太 阳电池的影响。

2 实验取用体少子寿命在100µs左右单晶片原始硅片, 厚度在200µm左右,实测电阻率范围1~3Ωm。

将实 验片分为两组,A组使用PECVD在硅片背面沉积约 180nmSINx,B组使用PECVD在硅片背面沉积约 270nmSINx。

再进行光刻以及常规的印刷工艺,制 成电池片,测试不同SINx厚度对电池性能参数影 响,并通过Correscan、QSSPCD等测试手段进行分 析。

3 实验数据对比表 1 不同SINx厚度电池性能比较 Voc [mV] 659.6 A组 180nmSINx 658.6 653.2 651.5 656 平均值 655.78 Isc [A] 5.988 6.014 5.928 6.035 6.045 6.002 EFF [%] 19.35 19.5 19.03 18.99 19.55 19.284 FF [%] 75.86 76.2 76.08 74.77 76.35 75.852 Rs [Ohm] 0.004 0.0039 0.0039 0.0044 0.004 0.00404 Rsh [Ohm] 228.3 110.4 197.3 323.6 229.9 217.9Voc [mV] 658.9 B组 270nmSINx 661.7 663.4 664.3 平均值 662.075Isc [A] 6.139 6.052 5.992 6.003 6.0465EFF [%] 19.76 19.57 19.39 19.68 19.6FF [%] 75.63 75.65 75.53 76.4 75.8025Rs [Ohm] 0.004 0.0039 0.0039 0.0037 0.003875Rsh [Ohm] 286 930 420.9 349.7 496.65由表1可以看出,SiNx膜较厚时同一批次内部电性能参数相对较稳定。

270nmSINx作为背面钝化层时,Voc、Isc、Eff均比180nmSINx作为背面钝化 层时有提高4 测试结果讨论4.1 QSSPCD测试结果讨论 采用QSSPCD测试少子寿命来验证不同厚度氮 化硅对单晶片的背面钝化效果。

A组(背面沉积约 180nmSINx) ,B组(背面沉积约270nmSINx)测试 少子寿命变化。

两组初始的少子寿命都在15µs左右, 沉积不同厚度SINx之后,两组硅片少子寿命都有提 高,且提高的幅度相同。

如图1。

经过烧结后,B组 少子寿命上升的幅度要大于A组。

如图2。

沉积背面氮化硅后,氮化硅中的氢原子作用在 背表面,很好钝化背表面的表面态和悬挂键,使少 子寿命上升。

经过烧结之后,少子寿命进一步的提 升, 但是B组少子寿命上升的幅度要大于A组这可能 是因为沉积三层SINx, 可把前两层SINx作为在第三 层氮化硅和硅之间的一个缓冲层[ 5 - 6 ],此缓冲层较 厚,经过烧结之后,SI-H和N-H断裂后的氢不容易 形成氢气溢出, 不仅有表面钝化作用,而且更多的氢 原子会扩散到体内, 进行体内钝化,少子寿命进一步 提升。

4.2 Correscan测试结果讨论图 2 不同厚度 SINx 烧结后少子寿命分布 Fig2 The minority carrier lifetime distribution of different thickness of SINx after sintering 图 1 不同厚度 SINx 烧结前少子寿命分布 Fig1 The minority carrier lifetime distribution of different thickness of SINx before sinteringIQE如图4所示,反射率如图5所示。

从图中可 以看出,270nm SINx作为钝化层与180nmSINx作为 钝化层相比,在红外波段,IQE略有提高,长波段 背反射得到一定程度的提高,这是由于270nmSINx 烧结覆盖性好,可以更好的防止Al浆烧穿SINx,从 而降低Al烧穿SINx形成Al-Si合金高复合层的几率, 相对180nmSINx起到提升Isc 的作用。

180nmSINx (526.1176mv )图 4 IQE 与波长的关系 270nmSINx(552.6173mv) 图 3 不同 SINx 厚度 Correscan 测试 Fig3 The Correscan result of different thickness of SINx Fig4 The relationship between IQE and wavelength在硅片背面分别沉积 180nm、270nm SINx, 再进行光刻以及常规的印刷工艺后, 进行 Correscan 测试。

如图 3。

进行计算可得到 Voc 的平均值分别 为 526.1176mv、552.6173mv。

由于在硅片表面,存在由于晶体周期性排列中 断而产生的悬挂键,使得在晶体能隙中产生表面态图 5 不同 SINx 厚度波长与反射率关系和界面。

这些都将在表面和界面内产生空间电荷,Fig5 The relationship between the wavelength and reflectivity形成表面和界面势垒,引起表面和界面附近能带弯 曲,从而影响载流子输运[4]。

而在烧结过程中,由 于 SINx 的致密性,Al 会穿透 SINx 在硅片表面形 成一个界面场,增加了除局部接触的表面复合面 积。

所以 270nmSINx 可以更好的防止 Al 浆烧穿 SINx,宏观的直接表现就是得到更高的开路电压。

4.3 IQE,反射率测试结果讨论of different thickness of SINx5 结论本文通过实验发现,三层氮化硅(270nm)比 二层氮化硅(180nm)具有更佳的表面钝化效果, 硅太阳电池的转换效率、开路电压Voc和短路电流 密度Jsc都有所提升。

因此在背面局部接触电池中可采用三层氮化硅(270nm)作为被表面钝化层。

参考文献[1] Schneiderlochner E, Emanuael G, Grupp G, et al. Silicon solar cells with screen printed-front contact and dielectrically passivated laser-fired rear electrode. In: 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 7-11 June, Paris, 2004 [2] Brendle W, Nguyen V X, Grohe A, et al. 20.5% efficient silicon solar cell with a low temperature rear side process using laser-fired contacts. Prog Photovoltaics: Res Appl, 2006, 14: 653—662 [3]O Schulk,M Hofmann,S W Elunz, G P Willeke.Silicon oxide I Silicon Nitrid Stack System for 20% Efficient Silicon Solar Cells,Fmunhofer Institute for Solar Energy Systems Heidenhofstraae 2,D-79110 Freiburg [4]陈庭金,刘祖明,徐洁磊.多晶硅太阳电池的表面和 界面复合,太阳能学报,2000,2(21) [5]阙端麟. 硅材料科学与技术[M ]. 杭州:浙江大学 出版社, 2000. [6]管绍茂,王 迅. 半导体表面钝化技术及应用 [M ].北京:国防工业出版社, 1981.。

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