16晶体硅太阳电池背面钝化研究
晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究讲解
毕业论文题目晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究目录摘要 (1)绪论 (3)第一章 PECVD淀积氮化硅薄膜的基本原理 (6)1.1化学气相淀积技术 (6)1.2 PECVD原理和结构 (6)1.3 PECVD薄膜淀积的微观过程 (8)1.4 PECVD淀积氮化硅的性质 (9)1.5表面钝化与体钝化 (9)第二章实验 (11)2.1 PECVD设备简介 (11)2.2 PECVD设备操作流程 (13)2.3 SiN 减反射膜PECVD淀积工艺流程 (13)2.4最佳薄膜厚度和折射率的理论计算 (13)2.5 理论实验总结 (15)结束语 (16)参考文献 (17)晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究摘要等离子增强化学气相淀积氮化硅减反射薄膜已经普遍应用于光伏工业中，其目的是在晶体硅太阳能电池表面形成减反射薄膜，同时达到了良好的钝化作用。
氮化硅膜的厚度和折射率对电池性能都有重要的影响。
探索最佳的工艺条件来制备最佳的薄膜具有重要意义。
本课题是利用Roth&Rau的SiNA设备进行淀积氮化硅薄膜的实验，介绍了几种工艺参数对薄膜生长的影响，获得了生长氮化硅薄膜的最佳工艺条件，制作出了高质量的氮化硅薄膜。
实验中使用了椭偏仪对样品进行膜厚以及折射率的测量。
关键词：等离子增强化学气相淀积，氮化硅薄膜，太阳能电池，光伏效应，钝化ABSTRACTSiN Film plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is widely used in P-V industry as an antireflection thinfilm on the surface of crystal silicon solar cell. In addition this process takes advantage of an exellent passivation effect. Both the thickness and refractive index of the SiN film make important influences to the performance of solar cells. So it is very important to find the best process parameters to deposit the best film. In this paper, the experiment of SiN film deposition was completed with the equipment named SiNA produced by Roth&Rau. The influence of the parameters to the gowth of the film was introduced based on the experiment, and the best parameters to produce the top-quality SiN film were obtainted. The Spectroscopic ellipsometry was used to test the thickness and refractive index of the samples during the experiment.Key words:PECVD, SiN film, solar cell, photovoltaic effect, passivation第一章绪论从2003年开始，全球化石能源的缺乏引发了能源价格不断攀升，可再生能源也因此得到了更多的重视，太阳能光伏行业迎来了发展的春天。
单品硅太阳能电池的背场钝化技术研究
关键 词 钝化
ｓＮ 背场 ＳＯ 背场 Ｉ Ｅ响应 ｉｘ ｉ： Ｑ
Ｂａ ｋｓ ｆ ｃ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｉ ｃ ｏｌｒｃ ｌ ｃ ｕｒａ ｅ ｐａ ｓ ｖ ｔ ｔ ｏ ｏｆｍ ｎｏ ｓ ｌ ｏｎ ｓ ａ ｌ ｏ ｉ ｅ Ｅ ｕＲ ｎ ｉ ＊Ｗ ａ ｇＸ ｓ ｅ ｇａ ｄＺ ａ ｇＬ ｊｎ ｈ ａｑｎ ， ｎ ｕ ｈ ｎ ｎ ｈ ｎ ｉｕ ｇ ｎ
使用 了ＳＯ 或 ＳＮ 背场钝化层 后， ｉ： ｉ 长波 区域 的 Ｉ Ｅ响应相 比正 常电池片有明显提升， 明 ＳＯ 或 ＳＮ 确实起到钝化 作用。而再 对电 Ｑ 说 ｉ： ｉ
性参数分析后发现，ｉ： Ｓ ＳＯ 与 ｉ 相比可 以有效提高 电池的 Ｒ ｈ降低反 向电流 。同时在 Ｅ Ｆ测试 方面， Ｏ 与 ＳＮ 相 比， Ｎ ｓ， Ｆ Ｓ ｉ ｉ 也具有 一定 的
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｐ ｌ ａｏ ｌｒ ｎｒｙｉ ａ ｅｔ ｅａｄｐ ｓ ｉ ｅｈｄｔ ｓｌ ｈ ｎ ｉ ｎ ｅｔａｄｅ ｒ ｒ ｉ ｎｗ ｄｙ． ｉｈ ｓｒ ｃ Ａ ｐｉ ｔ ｎｏ ｓ ａ ｅｇ ｎｅ ｃｉ ｎ ｏｉ ｅｍ ｔｏ ｏ ｅｔｅｅｖｒ ｍ ｎ ｎ ｎ ｇ ｃｉｓ ｏ ａ ａｓ Ｈｇ ｃｉ ｆ ｏ ｅ ｓ ｆ ｖ ｔ ｖ ｏ ｖ ｏ ｅ ｙ ｓ ｅ ｃ ｎｙ ｌ ｏｔ ｎ ａｉ ｏｓｐｏｕｔ ｎｉ ｔｅｕｔ ａ ｏｌｏ ｔ ｏａ ｅｌ ｅｅ ｐ ｅ ｔＩ ｅｅｔ ｅ ｓ ｍ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ｅ ｆ ｉ ｃ， ｏ ｃｓ ａｄｅｓｙＦ ｓ ｒｄｃｉ ｈ ｌｍ ｔ ｇａ ｆ ｈ ｓｌ ｃｌ ｄｖｌ ｍ ｎ ｎ ｒ ｎ ａ ， ａｙｈ ｈｅ ｃ ｎｙｃｌ ｉ ｆ ｅ ｗ ｌ ｎ ｏ ｓ ｉ ｅ ｅ ｒ ｏ ． ｃ ｙｒ ｇ ｆ ｅ ｉ ｌ
的 目标。近年来 高转换效 率技术层 出不穷， 例如 Ｓ Ｅ电池（ ｌｃｖ ｍ ｔｒＣ ｌ， Ｓ ｅｔｅｅ ｉｅ ｅ） ｅ ｉ ｔ １ＭＷＴ电池ｆ ｔ ａ ｒｕｈｃｌ和 Ｅ Ｍｅ ｌ ｒ ｔ ｏｇ ｅ ） ＷＴ 电池（ｍ ｔｒ ａｗ ｐ ｈ １ Ｅ ｉｅ ｔ
31-多晶硅太阳电池双面钝化的研究
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）多晶硅太阳电池双面钝化的研究赵素香 1,2 张松 2 王振交 2 李果华 1 朱海东 2 吴文娟 2 陈如龙 2 杨健 2 张光春 2 季静佳 2 施正荣 21. 江南大学理学院 无锡 214122 xxnhkl@ 2. 无锡尚德太阳能电力有限公司 214028摘要： 摘要：为了降低多晶硅太阳电池背表面少子复合速率，提高少子寿命，采用了多晶硅太阳电池双面钝化结构。
实验采用 SiO2/SiNx 叠层膜作为双面钝化膜，通过丝网印刷的方法形成 背面局部接触。
经过快速热处理，少子寿命有明显的提升。
实验结果显示多晶硅太阳电池双 面钝化后少子寿命为 387µs，开路电压为 698mV。
制成电池后开路电压为 636mV，转换效 率也比常规铝背场多晶硅太阳电池高。
结果表明， 双面钝化有效降低了多晶硅太阳电池表面 少子复合速率，提高了少子寿命，增加了电池的开路电压以及转换效率。
关键词： 关键词 双面钝化，背面接触，多晶硅太阳电池 1 引言为了降低太阳电池成本， 电池硅片的厚 度逐渐减薄。
而当少数载流子的扩散长度大 于硅片厚度时， 电池片上下表面的复合速率[1]响应，提高背表面的光生载流子收集率，进 而提高太阳电池的转换效率， 是商品化晶体 硅太阳电池采用的主要背表面钝化结构的 未来趋势。
对效率的影响就显得更加重要 。
尤其是多 晶硅太阳电池由于材质和晶粒间界的存在， 表面缺陷较多，严重影响材料的少子寿命， 降低太阳电池的转换效率。
表面钝化技术， 使太阳电池的有效少数载流子寿命保持在 较高水平， 从而得到较高的开路电压和短路[2]2 表面钝化膜的作用2.1 降低载流子复合， 降低载流子复合，提高转化效率 多晶硅太阳电池中由于少子复合使得 光生载流子损失严重， 从而导致太阳电池效 率降低。
而硅片中少子寿命在很大程度上受 硅片表面状态的影响。
太阳电池背表面钝化
不同衬底上的Al2O3膜的少子寿命随注入水平的变化
最大少子寿命6ms（Seff<2cm/s） 7nm膜的Seff<4cm/s
少子寿命达到3ms（Seff<5cm/s）
由于Al2O3具有负电荷，因此对于p-Si的少子寿命不随注入水平变化；而对于n-Si衬 底，由于反型层的出现，使得少子寿命随注入水平降低而降低。 Source: Hoex et al., APL 89, 041202 (2006) Source: Hoex et al., JAP 104, 044903 (2008)
对于正表面电荷Qf>0， 则Qsc<0，表面处于 “耗尽型”。表面势 随着电荷量有较大的 变化，这是由于P-Si 少子较少，要想得到 较多的表面平衡电荷 就的使表面能带更弯 曲。
在Ψs=ΨB时出现反 型，当Ψs=2ΨB时 出现强反型，一旦 出现强反型，表面 势随电荷的变化出 现饱和。
P-type Si Dielectric
P-Si的钝化
Source: 1 Dauwe et al., 29th IEEE PVSEC, 2002, p. 1246, 2 Kerr et al., SST 17, 166 (2002), 3 Kerr et al., SST 17, 35 (2002)
原子层沉积设备
ALD的工艺流程
实验室设备ALD工艺流程
轻掺杂n-Si表面镀膜
n-type emitter Passivation layer P-Si n-type emitter Passivation layer
SiO2有明显的钝化在高阻 时效果不明显 SiNx的钝化效果次之 Al2O3膜对于n型发射区也 具有较好的钝化作用，出 了在较大的方阻时。