堆疊系統(tǒng)中的無(wú)定形硅和氧化硅薄膜硅太陽(yáng)能電池背面鈍化1.docx

堆疊系統(tǒng)中的無(wú)定形硅和氧化硅薄膜硅太陽(yáng)能電池背面鈍化堆棧的氫化非晶硅（a-Si）和化學(xué)氣相沉積硅氧化物（SiOx）已被用作表面鈍化層的硅晶片表面。很好的表面鈍化能夠達(dá)成，導(dǎo)致表面復(fù)合速度低于10cm/s 1cm 的p型硅晶片。通過(guò)使用鈍化層系統(tǒng)在太陽(yáng)能電池的背面和應(yīng)用激光發(fā)射接觸（LFC）的過(guò)程中，逐點(diǎn)局部背接觸已形成和能量轉(zhuǎn)換效率近年21.7%已獲得p型區(qū)熔基板（0.5cm）。模擬表明，有效后和在180 cm/s的結(jié)合金屬和鈍化區(qū)，120 30cm/s計(jì)算的鈍化區(qū)。后反射率是比較熱生長(zhǎng)二氧化硅（SiO2）。非晶硅后鈍化顯得更加穩(wěn)定在不同偏壓下的光強(qiáng)度與熱生長(zhǎng)的SiO2。關(guān)鍵詞：非晶硅；后表面鈍化；激光發(fā)射接觸；PERC；硅太陽(yáng)能電池；高效硅太陽(yáng)電池 發(fā)表于2008年1月18日；修訂2008年3月26日引言需要一個(gè)成本降低硅太陽(yáng)能電池技術(shù)導(dǎo)致使用薄晶。薄晶更重要的是有效表面鈍化將尤其在太陽(yáng)能電池的背面。戈斯蒂內(nèi)利等人表明，硅太陽(yáng)能電池在非常薄的基板（下降到105m）可以達(dá)到更高的效率?？巳R提出了能量轉(zhuǎn)換效率20%以上基板厚度小于50m。兩個(gè)觀點(diǎn)使用the Passivated Emitter和 Rear Cell (PERC)的概念。一個(gè)經(jīng)濟(jì)上可行的技術(shù)用于大規(guī)模生產(chǎn)的地方后接觸氧可酮通過(guò)實(shí)施激光技術(shù)已提出。所謂激光發(fā)射接觸（LFC）的方法允許當(dāng)?shù)劁X接觸？環(huán)通過(guò)鈍化，在大多數(shù)情況下隔離層體系在大約13s晶元。在同一步驟，鋁合金硅形成鉑政權(quán)下的局部接觸創(chuàng)造了非常好的歐姆接觸在細(xì)胞后方。后側(cè)表面鈍化方案需要適應(yīng)的消失模鑄造工藝和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。熱生長(zhǎng)的二氧化硅（SiOx）層是由一個(gè)制造長(zhǎng)期的能源密集型高溫的過(guò)程，不是嗎？第一選擇批量生產(chǎn)，雖然他們可能提供了一個(gè)很好的熱穩(wěn)定的鈍化。棧敷氧化物（例如，氫化非晶氧化硅層（a-siox：，簡(jiǎn)稱：氧化硅）的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（資深）和化學(xué)氣相沉積氫化非晶氮化硅（a-sinx：，簡(jiǎn)稱：氮化硅）？算法提出了熱穩(wěn)定的替代熱生長(zhǎng)的SiOx，可在低溫下沉積。單pecvd-sinx？算法通常也由一個(gè)低溫處理步驟（約3004008c）。他們提供了一個(gè)很好的鈍化質(zhì)量為well1016但不熱穩(wěn)定的二氧化硅層。7然而，優(yōu)化的氮化硅層可以提供令人滿意的熱穩(wěn)定的鈍化。此外，細(xì)胞與鈍化這些？算法通常受到逆溫層是架空的地方接觸。18硅懸掛鍵（硅）被發(fā)現(xiàn)是非常重要的？在氮化硅鈍化高齡影響他們通?？梢猿潆?。在富氮氮化硅？最小的，k-centres（硅N 3）19，是主要的收費(fèi)中心。通常情況下，他們可以在帶正電荷的狀態(tài)。因此，它們導(dǎo)致逆溫層在硅表面型晶片。在減少nitrogen-to-silicon比在氮化硅層（！富硅氮化硅層）硅Si懸掛鍵成為主導(dǎo)中心。同時(shí)，它已發(fā)現(xiàn)電子自旋共振測(cè)量（血沉）的總體缺陷密度的降低而減小的氮含量？lm.20作為一個(gè)極值，無(wú)氮在所有的？我會(huì)導(dǎo)致非晶硅層與最低的缺陷密度。在這項(xiàng)研究中，內(nèi)在的氫化非晶硅（a - Si :小時(shí)，簡(jiǎn)而言之：a - Si）？算法被用來(lái)沉積，消除分流作用而局部細(xì)胞接觸后消失模。此外，化學(xué)氣相沉積氧化硅層上沉積的a - Si？我，作為一個(gè)中間層之間的非晶硅和鋁？我在細(xì)胞后方。非晶硅薄膜單層鈍化，棧，或a-sistacked與氮化硅，采用了不同的組，到目前為止。更關(guān)注的是目前在研究非晶硅層摻雜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池具有晶體硅襯底和沉積（摻雜）和a - Si發(fā)射極鈍化層。壽命研究查的表面鈍化質(zhì)量新的堆棧系統(tǒng)進(jìn)行。壽命的樣本了嗎？燕麥區(qū)（區(qū)熔）p型硅和硼摻雜濃度為15？1016厘米3（1厘米），厚度為250毫米，shiny-etched表面和晶體取向（100）。樣品的表面進(jìn)行清潔前沉積的鈍化層（）的濕化學(xué)蝕刻順序，一個(gè)所謂的清潔，包括？納洛酮浸在水？uoric酸（高頻）。然后，該鈍化層（）沉積在晶圓表面的順序。表面的另一套壽命樣本不受到濕化學(xué)清洗程序，但受到了等離子蝕刻步驟使用微波（兆瓦）遠(yuǎn)程等離子體sulfurhexa？uorine（SF 6）作為蝕刻劑源。蝕刻后的？第一，每個(gè)樣品被暴露在空氣中大約半小時(shí)。原生氧化物有望形成新鮮蝕刻surface.33隨后，鈍化層沉積在這方面是使用平行板等離子體反應(yīng)器。沉積發(fā)生在激勵(lì)頻率為1356兆赫（射頻（射頻）使用氣體混合物硅烷（SiH 4）、氫氣（H 2）?；蛘撸粋€(gè)二層沉積。該硅氧化物（氧化硅）？長(zhǎng)征是存放使用相同的等離子體反應(yīng)器，通過(guò)改變氣體和工藝參數(shù)如壓力和射頻功率。沉積的氧化硅層是非?？焖伲始s200海里/分鐘。兩層沉積在2608c。隨后，同樣的待遇適用于二側(cè)的樣本。樣品結(jié)構(gòu)顯示在圖1。圖1.樣品結(jié)構(gòu)的壽命研究。樣品和一個(gè)額外的一層100納米氧化硅進(jìn)行了研究圖2。工作？現(xiàn)在的壽命研究晶硅和氧化硅鈍化沉積后，有效載流子壽命的樣品進(jìn)行了測(cè)定使用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)（結(jié)合準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)測(cè)試）技術(shù)（wct-100，辛頓咨詢）。這項(xiàng)工作嗎？現(xiàn)在應(yīng)用可以在圖2。結(jié)果如圖3所示的壽命測(cè)量。鈍化質(zhì)量是一個(gè)優(yōu)秀的一級(jí)與所有參展樣品的壽命超過(guò)1毫秒。因此，沒(méi)有強(qiáng)烈的嗎？影響鈍化質(zhì)量可以找到的表面制備工藝（濕化學(xué)蓮花沐浴序列或六氟化硫等離子）或沉積化學(xué)氣相沉積氧化硅層額外。這是進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)當(dāng)體壽命限制我們的樣本是利用俄歇復(fù)合模型的格隆茲和控制。約23毫秒的理論壽命的限制在糖尿病腎??？5？1014厘米3當(dāng)嗎？影響輻射重組（內(nèi)在的影響，很難在硅）和肖克利讀廳（生殖健康）重組（外在效果，完美的無(wú)限的硅晶體！性健康和生殖健康重組零）可以忽略不計(jì)。圖3。結(jié)果有效少數(shù)載流子壽命的測(cè)量使用結(jié)合準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)測(cè)試技術(shù)。樣品清理濕化學(xué)蓮花沐浴序列或等離子的過(guò)程，都收到一個(gè)單一的非晶硅沉積或雙層非晶硅氧化硅沉積不顯示使用壽命的結(jié)果，最大有效表面復(fù)合速度（srvs）seff計(jì)算可以由以下方程：近似誤差不會(huì)超過(guò)4%的值在邊界。俄歇壽命有限，用于樣品的一生的大部分結(jié)核病。這是一個(gè)上限的體壽命。因此，最大srvs計(jì)算。寬度的樣本瓦特也是必不可少的方程。擴(kuò)散常數(shù)電子不起著次要作用，在邊界值。結(jié)果的計(jì)算可以在圖4顯示seff值為所有樣本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10厘米/秒。擬的高效？效率太陽(yáng)能電池模式使用軟件工具pc1d37表明比太陽(yáng)能電池后發(fā)揮了至關(guān)重要的作用的太陽(yáng)能電池的性能甚至厚（240毫米）基板。該模型是準(zhǔn)備作為接近盡可能制造的細(xì)胞（tbulk？750毫秒，這是它的大概俄歇壽命極限為05厘米材料）。在srear范圍50500厘米/秒，強(qiáng)烈依賴于srear被發(fā)現(xiàn)的開(kāi)路電壓揮發(fā)性有機(jī)化合物。圖4。計(jì)算的最大表面復(fù)合速度，假設(shè)只有螺旋重組發(fā)生在樣品的體積圖5。方案制成的太陽(yáng)能電池。后表面鈍化是由堆棧技術(shù)和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氧化硅薄膜太陽(yáng)能電池示的能力，研究堆組成的a - Si :和氧化硅作為后方表面鈍化高效？太陽(yáng)能電池的制造效率。實(shí)驗(yàn)的太陽(yáng)能電池陽(yáng)能電池是由05厘米硼摻雜p型區(qū)熔硅片的厚度為250毫米和光澤的表面蝕刻。所以，幾乎同類型片的壽命實(shí)驗(yàn)除了增加摻雜濃度使用。能電池的結(jié)構(gòu)如圖5顯示。胞展覽蒸發(fā)tipdag正面接觸，熱氧化anti-re？檢查涂層（SiO 2），也可作為鈍化層的前面，120伏/平方n型發(fā)射，05厘米散裝沉積型，非晶硅和氧化硅鋁層，蒸發(fā)后，利物浦，導(dǎo)致當(dāng)?shù)豠l-bsf下面（如果從圖5）點(diǎn)接觸。硅（70納米）和氧化硅（100納米）層是相同的，已經(jīng)在thelifetime實(shí)驗(yàn)研究。后呢？降低細(xì)胞，我特性測(cè)量。隨后，細(xì)胞在不同退火溫度下形成氣體為15分鐘（包括10分鐘的增加溫度）嗎？最佳退火溫度和前后鈍化和當(dāng)?shù)氐蜕指采w率。面臨的挑戰(zhàn)是什么？釹的溫度會(huì)增加前鈍化和后方聯(lián)系，不損害后鈍化。結(jié)果I特性陽(yáng)能電池參數(shù)顯示強(qiáng)烈依賴于退火溫度可以在圖6所示。開(kāi)路電壓是穩(wěn)步增加隨著退火溫度從200到4008c，從約645毫伏約676毫伏。在4508c，電壓降低到約642毫伏強(qiáng)烈。乎相同的行為可以發(fā)現(xiàn)的短路電流密度。它從38上升5毫安/厘米（2008c）393毫安/厘米（4008c）。在4508c，中心下降到一個(gè)值低于37毫安/厘米 2。？我的因素，可以說(shuō)，接觸過(guò)程非常成功，導(dǎo)致值80%以上的所有細(xì)胞。此，它現(xiàn)在很清楚，也是能源轉(zhuǎn)換效率？效率穩(wěn)步增加，退火溫度從200至4008c價(jià)值20 0 21 7%。強(qiáng)烈的減少在4508c可以發(fā)現(xiàn)，以及（190%）。好的實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率？近年217%了嗎？經(jīng)該電極callab。細(xì)胞的精確測(cè)量參數(shù)可以在桌子。內(nèi)部量子效率？效率提供更多的深入了解性能的提高溫度在200到4008c和強(qiáng)滴在較高的退火溫度，內(nèi)部量子效率？效率（魚卡）進(jìn)行了測(cè)量。調(diào)查樣本的結(jié)構(gòu)如圖5所示，退火溫度200至4508c步驟508c。圖7顯示測(cè)量結(jié)果。短波長(zhǎng)范圍在300納米到550納米左右，效果的太陽(yáng)能電池前表面可以發(fā)現(xiàn)。觀察增加量子效應(yīng)？效率較高的退火溫度大約在相同的結(jié)果在溫度400and 4508c是由于退火的前表面鈍化是由熱氧化。因此，著名的氧化退火效應(yīng)已observed.16質(zhì)量的太陽(yáng)能電池的體積和表面后，可以從魚卡在長(zhǎng)波長(zhǎng)900至1200納米。在這里。非常高的價(jià)值被發(fā)現(xiàn)。因此，質(zhì)量的散裝和后表面上似乎很滿意。退火溫度200到4008c，鈍化性能的后表面幾乎是穩(wěn)定的。只是略有改善隨著溫度的升高可能是看得見(jiàn)的。增加溫度進(jìn)一步4508c性能惡化的太陽(yáng)能電池的背相比較低的溫度。這種效果？在觀察一個(gè)總體下降的電池性能的細(xì)胞4508c退火。我們認(rèn)為這影響去鈍的太陽(yáng)能電池的背。氫化非晶硅以其較低的熱穩(wěn)定性。觀察可能是由于去鈍裂紋的氫鍵在Si / Si界面，被懷疑是重要的鈍化效果。這使得硅懸掛鍵，因此srhactive重組中心在接口（和/或在非晶硅層的a - Si / Si界面接近）。然而，鈍化堆棧系統(tǒng)非晶硅和氧化硅-所有制造化學(xué)氣相沉積過(guò)程-能夠承受相對(duì)較長(zhǎng)的退火步驟，在相對(duì)較高的溫度4008c導(dǎo)致優(yōu)秀的性能。調(diào)查是由四舍五入模擬最好的太陽(yáng)能電池的使用行為pc1d。在這里，一個(gè)非常令人滿意的一致性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)。本魚卡與之，是嗎？檢驗(yàn)值？設(shè)置中可以看到圖8。表一，測(cè)量參數(shù)的最佳太陽(yáng)電池在這項(xiàng)研究中，獨(dú)立的控制？經(jīng)callab夫瑯和費(fèi)伊勢(shì)圖7。內(nèi)部量子效率？（量子效率）與光子的波長(zhǎng)。增加前鈍化（熱生長(zhǎng)二氧化硅）在短期波長(zhǎng)隨退火溫度可以找到。后鈍化（a - Si噸氧化硅）是穩(wěn)定的4008c但直到減少?gòu)?qiáng)烈4508c。比較，在利物浦最好的太陽(yáng)能電池的使用熱生長(zhǎng)的SiO 2另一批后鈍化220%英？近年也被顯示（線）散裝重組，近似俄歇壽命極限為750毫秒是假設(shè)。因此，計(jì)算后的srear是一個(gè)上限的真正價(jià)值。srear模擬180？30厘米/秒這是一個(gè)整體的價(jià)值的總細(xì)胞后表面（消失模和鈍化區(qū)）。菲舍爾提出了一個(gè)方程描述的局部接觸太陽(yáng)能電池背面：與少數(shù)載流子的擴(kuò)散系數(shù)，晶圓厚度寬，接觸間距的唱片，金屬部分，該社的金屬表面特和大師的鈍化表面掠過(guò)的背面。這里提出的細(xì)胞，以下的值是有效的：糖尿病腎病？271平方厘米/秒，瓦？240毫米，唱片？1毫米，女？1%?？速嚭透衤∑潓?shí)驗(yàn)研究和仿效的速度在消失模鑄造的表達(dá)導(dǎo)致的圖8。內(nèi)部和外部量子效率？效率，是嗎？檢查與光的波長(zhǎng)為最好的太陽(yáng)能電池背面鈍化硅和氧化硅薄膜堆棧。此外，結(jié)果的pc1d？對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示因此，通過(guò)使用上述方程導(dǎo)致特？84個(gè)200厘米/秒和seff值提取pc1d快樂(lè)可以計(jì)算120？30厘米/秒之曲線二太陽(yáng)能電池硅氧化硅鈍化，不后已收集和繪制在圖9。在這里，不同的偏差（白色）的光強(qiáng)度被用來(lái)（00，01，25和0 06太陽(yáng)）。我們發(fā)現(xiàn)，量子效應(yīng)？效率的行為并沒(méi)有改變偏置光強(qiáng)度的01至06個(gè)太陽(yáng)。因此，一個(gè)非常穩(wěn)定的后鈍化已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，也提供了良好的鈍化在低光照強(qiáng)度。在00個(gè)太陽(yáng)偏見(jiàn)強(qiáng)度，細(xì)胞的后方顯示稍低的長(zhǎng)波長(zhǎng)制度之價(jià)值。因此，后鈍化明顯？明顯降低但仍在一個(gè)體面的水平。當(dāng)偏置光依賴是比較熱二氧化硅或氮化硅薄膜，我們？那是最穩(wěn)定的非晶硅鈍化。圖9。內(nèi)部量子效率？效率與光的波長(zhǎng)不同的偏見(jiàn)（白色）光強(qiáng)度：00，01，圖10。圖帶圖的i-a-si / p-c-si界面沒(méi)有（左）和照明。帶電瓦解了缺陷態(tài)是一個(gè)假設(shè)的解釋所觀察到的行為偏差對(duì)光敏感的量子測(cè)量原理圖帶圖的內(nèi)在的a - Si / p型Si界面在黑暗中（左）和照明（右）可以在圖10顯示一個(gè)可能的（假設(shè)的）解釋觀察稍低的魚卡在00個(gè)太陽(yáng)。帶電缺陷水平大力略高于費(fèi)米能在黑暗中和在瑞典？當(dāng)偏置光強(qiáng)度是用。光子？用戶體驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致分離的準(zhǔn)費(fèi)米水平和計(jì)劃生育。圖11。我們？檢查與光的波長(zhǎng)與薄膜非晶硅太陽(yáng)能電池（70納米）不氧化硅（100納米）和熱生長(zhǎng)二氧化硅（105納米）。再？反思是在同一高度，因此良好的水平當(dāng)準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)電子新生力量高于帶電缺陷態(tài)的界面，失效的發(fā)生和帶彎曲，從而srear會(huì)較低（因此在魚卡在長(zhǎng)波長(zhǎng)會(huì)增加）。我們？有關(guān)的當(dāng)比較重？連接的細(xì)胞與非晶硅氧化硅后不鈍化的細(xì)胞與熱生長(zhǎng)的二氧化硅（105納米），我們發(fā)現(xiàn)非常類似的行為在長(zhǎng)波長(zhǎng)制度（參見(jiàn)圖11）。光的穿透深度在這些波長(zhǎng)的硅是相當(dāng)長(zhǎng)的，可以計(jì)算如下與消光系數(shù)？有效鉀硅26？104波長(zhǎng)為1050納米和7個(gè)我？106在1200納米。滲透深度，因此在300美元的范圍15 000毫米長(zhǎng)波長(zhǎng)的考慮。因此，一次？不能光子的數(shù)量這一波長(zhǎng)范圍是？這在細(xì)胞后方釋放在細(xì)胞前端。因此，內(nèi)部重組？ectance的后表面的1050個(gè)1200納米可以提取。因此，可以說(shuō)，好嗎？性的SiO 2細(xì)胞也可以實(shí)現(xiàn)與我們的化學(xué)氣相沉積a - Si噸氧化硅堆。轉(zhuǎn)讓的非晶硅沉積過(guò)程工業(yè)內(nèi)聯(lián)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)發(fā)展一個(gè)沉積過(guò)程中的一個(gè)well-passivating Si層系統(tǒng)在工業(yè)在線化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器（羅斯和勞新浪X）可以報(bào)告。化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器使用的微波等離子體激發(fā)頻率在24吉赫。兆瓦電力引入反應(yīng)堆通過(guò)線性天線。沉積溫度2508c。混合硅烷（SiH 4）和氫（氫氣）是適用于氣體？噢。非常高的壽命超過(guò)1毫秒的同熔晶圓襯底類型的調(diào)查（1厘米，p型，硼摻雜，250毫米，有光澤的表面蝕刻，（100）晶體取向）是可以實(shí)現(xiàn)的（參見(jiàn)圖12）。該樣本是在蓮花濕化學(xué)浴沉積序列之前。結(jié)論利用一個(gè)棧技術(shù)和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積氧化硅薄膜作為背面鈍化和地方消失，騙人？最大的影響？21效率達(dá)到了7%。壽命試驗(yàn)顯示良好的鈍化性能的非