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

堆疊系統(tǒng)中的無定形硅和氧化硅薄膜硅太陽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成，導(dǎo)致表面復(fù)合速度低于10cm/s 1cm 的p型硅晶片。通過使用鈍化層系統(tǒng)在太陽能電池的背面和應(yīng)用激光發(fā)射接觸（LFC）的過程中，逐點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計算的鈍化區(qū)。后反射率是比較熱生長二氧化硅（SiO2）。非晶硅后鈍化顯得更加穩(wěn)定在不同偏壓下的光強度與熱生長的SiO2。關(guān)鍵詞：非晶硅；后表面鈍化；激光發(fā)射接觸；PERC；硅太陽能電池；高效硅太陽電池 發(fā)表于2008年1月18日；修訂2008年3月26日引言需要一個成本降低硅太陽能電池技術(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能電池的背面。戈斯蒂內(nèi)利等人表明，硅太陽能電池在非常薄的基板（下降到105m）可以達到更高的效率。克萊提出了能量轉(zhuǎn)換效率20%以上基板厚度小于50m。兩個觀點使用the Passivated Emitter和 Rear Cell (PERC)的概念。一個經(jīng)濟上可行的技術(shù)用于大規(guī)模生產(chǎn)的地方后接觸氧可酮通過實施激光技術(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。熱生長的二氧化硅（SiOx）層是由一個制造長期的能源密集型高溫的過程，不是嗎？第一選擇批量生產(chǎn)，雖然他們可能提供了一個很好的熱穩(wěn)定的鈍化。棧敷氧化物（例如，氫化非晶氧化硅層（a-siox：，簡稱：氧化硅）的等離子體增強化學(xué)氣相沉積（資深）和化學(xué)氣相沉積氫化非晶氮化硅（a-sinx：，簡稱：氮化硅）？算法提出了熱穩(wěn)定的替代熱生長的SiOx，可在低溫下沉積。單pecvd-sinx？算法通常也由一個低溫處理步驟（約3004008c）。他們提供了一個很好的鈍化質(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，它已發(fā)現(xiàn)電子自旋共振測量（血沉）的總體缺陷密度的降低而減小的氮含量？lm.20作為一個極值，無氮在所有的？我會導(dǎo)致非晶硅層與最低的缺陷密度。在這項研究中，內(nèi)在的氫化非晶硅（a - Si :小時，簡而言之：a - Si）？算法被用來沉積，消除分流作用而局部細胞接觸后消失模。此外，化學(xué)氣相沉積氧化硅層上沉積的a - Si？我，作為一個中間層之間的非晶硅和鋁？我在細胞后方。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）。樣品的表面進行清潔前沉積的鈍化層（）的濕化學(xué)蝕刻順序，一個所謂的清潔，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）遠程等離子體sulfurhexa？uorine（SF 6）作為蝕刻劑源。蝕刻后的？第一，每個樣品被暴露在空氣中大約半小時。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?，一個二層沉積。該硅氧化物（氧化硅）？長征是存放使用相同的等離子體反應(yīng)器，通過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?，率約200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。樣品和一個額外的一層100納米氧化硅進行了研究圖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行了測定使用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)（結(jié)合準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)測試）技術(shù)（wct-100，辛頓咨詢）。這項工作嗎？現(xiàn)在應(yīng)用可以在圖2。結(jié)果如圖3所示的壽命測量。鈍化質(zhì)量是一個優(yōu)秀的一級與所有參展樣品的壽命超過1毫秒。因此，沒有強烈的嗎？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。這是進一步強調(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，完美的無限的硅晶體！性健康和生殖健康重組零）可以忽略不計。圖3。結(jié)果有效少數(shù)載流子壽命的測量使用結(jié)合準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)測試技術(shù)。樣品清理濕化學(xué)蓮花沐浴序列或等離子的過程，都收到一個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計算可以由以下方程：近似誤差不會超過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。這是一個上限的體壽命。因此，最大srvs計算。寬度的樣本瓦特也是必不可少的方程。擴散常數(shù)電子不起著次要作用，在邊界值。結(jié)果的計算可以在圖4顯示seff值為所有樣本遠遠低于10厘米/秒。擬的高效？效率太陽能電池模式使用軟件工具pc1d37表明比太陽能電池后發(fā)揮了至關(guān)重要的作用的太陽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，強烈依賴于srear被發(fā)現(xiàn)的開路電壓揮發(fā)性有機化合物。圖4。計算的最大表面復(fù)合速度，假設(shè)只有螺旋重組發(fā)生在樣品的體積圖5。方案制成的太陽能電池。后表面鈍化是由堆棧技術(shù)和等離子體增強化學(xué)氣相沉積氧化硅薄膜太陽能電池示的能力，研究堆組成的a - Si :和氧化硅作為后方表面鈍化高效？太陽能電池的制造效率。實驗的太陽能電池陽能電池是由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驗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）點接觸。硅（70納米）和氧化硅（100納米）層是相同的，已經(jīng)在thelifetime實驗研究。后呢？降低細胞，我特性測量。隨后，細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？釹的溫度會增加前鈍化和后方聯(lián)系，不損害后鈍化。結(jié)果I特性陽能電池參數(shù)顯示強烈依賴于退火溫度可以在圖6所示。開路電壓是穩(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，中心下降到一個值低于37毫安/厘米 2。？我的因素，可以說，接觸過程非常成功，導(dǎo)致值80%以上的所有細胞。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價值20 0 21 7%。強烈的減少在4508c可以發(fā)現(xiàn)，以及（190%）。好的實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率？近年217%了嗎？經(jīng)該電極callab。細胞的精確測量參數(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和強滴在較高的退火溫度，內(nèi)部量子效率？效率（魚卡）進行了測量。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顯示測量結(jié)果。短波長范圍在300納米到550納米左右，效果的太陽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)量的太陽能電池的體積和表面后，可以從魚卡在長波長900至1200納米。在這里。非常高的價值被發(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的。增加溫度進一步4508c性能惡化的太陽能電池的背相比較低的溫度。這種效果？在觀察一個總體下降的電池性能的細胞4508c退火。我們認為這影響去鈍的太陽能電池的背。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)氣相沉積過程-能夠承受相對較長的退火步驟，在相對較高的溫度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能電池的使用行為pc1d。在這里，一個非常令人滿意的一致性的實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)。本魚卡與之，是嗎？檢驗值？設(shè)置中可以看到圖8。表一，測量參數(shù)的最佳太陽電池在這項研究中，獨立的控制？經(jīng)callab夫瑯和費伊勢圖7。內(nèi)部量子效率？（量子效率）與光子的波長。增加前鈍化（熱生長二氧化硅）在短期波長隨退火溫度可以找到。后鈍化（a - Si噸氧化硅）是穩(wěn)定的4008c但直到減少強烈4508c。比較，在利物浦最好的太陽能電池的使用熱生長的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，計算后的srear是一個上限的真正價值。srear模擬180？30厘米/秒這是一個整體的價值的總細胞后表面（消失模和鈍化區(qū)）。菲舍爾提出了一個方程描述的局部接觸太陽能電池背面：與少數(shù)載流子的擴散系數(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的背面。這里提出的細胞，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∑潓嶒炑芯亢头滦У乃俣仍谙ｈT造的表達導(dǎo)致的圖8。內(nèi)部和外部量子效率？效率，是嗎？檢查與光的波長為最好的太陽能電池背面鈍化硅和氧化硅薄膜堆棧。此外，結(jié)果的pc1d？對實驗結(jié)果顯示因此，通過使用上述方程導(dǎo)致特？84個200厘米/秒和seff值提取pc1d快樂可以計算120？30厘米/秒之曲線二太陽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）的光強度被用來（00，01，25和0 06太陽）。我們發(fā)現(xiàn)，量子效應(yīng)？效率的行為并沒有改變偏置光強度的01至06個太陽。因此，一個非常穩(wěn)定的后鈍化已經(jīng)實現(xiàn)，也提供了良好的鈍化在低光照強度。在00個太陽偏見強度，細胞的后方顯示稍低的長波長制度之價值。因此，后鈍化明顯？明顯降低但仍在一個體面的水平。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？效率與光的波長不同的偏見（白色）光強度：00，01，圖10。圖帶圖的i-a-si / p-c-si界面沒有（左）和照明。帶電瓦解了缺陷態(tài)是一個假設(shè)的解釋所觀察到的行為偏差對光敏感的量子測量原理圖帶圖的內(nèi)在的a - Si / p型Si界面在黑暗中（左）和照明（右）可以在圖10顯示一個可能的（假設(shè)的）解釋觀察稍低的魚卡在00個太陽。帶電缺陷水平大力略高于費米能在黑暗中和在瑞典？當(dāng)偏置光強度是用。光子？用戶體驗會導(dǎo)致分離的準(zhǔn)費米水平和計劃生育。圖11。我們？檢查與光的波長與薄膜非晶硅太陽能電池（70納米）不氧化硅（100納米）和熱生長二氧化硅（105納米）。再？反思是在同一高度，因此良好的水平當(dāng)準(zhǔn)費米能級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會較低（因此在魚卡在長波長會增加）。我們？有關(guān)的當(dāng)比較重？連接的細胞與非晶硅氧化硅后不鈍化的細胞與熱生長的二氧化硅（105納米），我們發(fā)現(xiàn)非常類似的行為在長波長制度（參見圖11）。光的穿透深度在這些波長的硅是相當(dāng)長的，可以計算如下與消光系數(shù)？有效鉀硅26？104波長為1050納米和7個我？106在1200納米。滲透深度，因此在300美元的范圍15 000毫米長波長的考慮。因此，一次？不能光子的數(shù)量這一波長范圍是？這在細胞后方釋放在細胞前端。因此，內(nèi)部重組？ectance的后表面的1050個1200納米可以提取。因此，可以說，好嗎？性的SiO 2細胞也可以實現(xiàn)與我們的化學(xué)氣相沉積a - Si噸氧化硅堆。轉(zhuǎn)讓的非晶硅沉積過程工業(yè)內(nèi)聯(lián)等離子體增強化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)發(fā)展一個沉積過程中的一個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）可以報告?；瘜W(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)堆通過線性天線。沉積溫度2508c?；旌瞎柰椋⊿iH 4）和氫（氫氣）是適用于氣體？噢。非常高的壽命超過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）是可以實現(xiàn)的（參見圖12）。該樣本是在蓮花濕化學(xué)浴沉積序列之前。結(jié)論利用一個棧技術(shù)和等離子體增強化學(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效率達到了7%。壽命試驗顯示良好的鈍化性能的非