快速热处理对PECVD氮化硅薄膜性能的影响

利用PECVD在硅片上沉积了氮化硅(SiNx)薄膜,将沉积膜后的样品放在N2气氛中进行快速热处理(RTP),研究了不同快速热处理对PECVD氮化硅薄膜件能的影响.采用原子力显微镜(AFM)检测薄膜的表面形貌,利用椭圆偏振仪测量样品膜厚和折射率,利用准稳态光电导衰减法(QSSPCD)测鼋样品的少子寿命.实验结果表明随着RTP温度的升高,薄膜厚度迅速减小,折射率迅速增大;低于500℃热处理时,少子寿命基本不变;高于500℃热处理时,随着温度的升高,少子寿命急剧下降.氮化硅薄膜经热处理后反射率基本不变.     

PERC太阳电池背面SiNx折射率的优化

提高背反射率、降低背表面复合速率是提高太阳电池转换效率的重要研究方向之一。SiNx薄膜因其良好的钝化特性不仅应用在传统太阳电池发射极钝化,也同时应用在局部背接触太阳电池(PERC)背表面,起到背面钝化及增加背反射的作用。为增强PERC太阳电池背钝化、提高电池背面长波光子的反射率,在背表面AlOx/SiNx叠层膜模型基础上,提出并研究了不同折射率的双层SiNx对PERC太阳电池性能的影响,实验结果表明:采用折射率2.4/2.0的SiNx薄膜,PERC太阳电池电性能相对较好,相对常规背钝化电池,开路电压、电流密度以及转换效率分别提高了1.8 mV,0.16 mA/cm2,0.11%。     

管式PECVD射频功率对氮化硅薄膜性能的影响

氮化硅薄膜作为传统的晶体硅太阳电池钝化减反膜,其性能的变化直接影响电池的转化效率。通过改变管式PECVD的射频功率,制备了不同膜厚和折射率的氮化硅薄膜,并分别进行了薄膜致密性以及硅片镀膜后少子寿命的测试。实验及测试结果表明,改变PECVD的射频功率对氮化硅薄膜的沉积速率及其薄膜的性能有重要影响。     

PECVD制备SiOx-SiNx薄膜的研究

首先使用工业型Direct-PECVD设备,采用SiH4和N2O制备了SiOx薄膜.针对Si太阳电池的应用,比较了SiOx薄膜在不同射频功率、气压、气体流量比和温度下的沉积特性,得出了最佳的沉积条件,这些沉积特性包括沉积速率、折射率和腐蚀速率.在该条件下沉积的SiOx膜均匀性良好、结构致密、沉积速率稳定,其性能满足了现阶段Si太阳电池对减反钝化层的光学和电学性能方面的要求.然后制备了SiOx-SiNx叠层减反钝化膜,并比较了SiO2与SiNx单层膜的减反和钝化效果,结果显示SiOx-SiNx叠层膜在不增加反射率的同时显著提高了Si片的钝化效果.     

多晶硅太阳电池的氮化硅钝化

全面介绍了等离子增强化学汽相沉积（PECVD）纳米氮化硅（SiNx:H）光电薄膜的技术发展及现状,分析了PECVD法沉积的SiNx:H薄膜对多晶硅太阳电池的体钝化和表面钝化机理。     

PEALD制备的Al2O3薄膜在n-TOPCon太阳电池上的钝化性能

对采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)法制备的Al2O3薄膜在n型单晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳电池正表面的钝化性能进行了研究.采用少数载流子寿命、X射线电子能谱(XPS)及J-V特性的测试分析,重点研究了 Al2O3沉积温度、薄膜厚度及薄膜形成后不同退火条件对钝化性能的影响,实现了低表面复合速率、良好钝化效果的产业化制备的Al2O3薄膜工艺.研究结果表明,在沉积温度为150℃、膜厚为5 nm、退火温度为450℃时,测试计算得出薄膜中O和Al的原子数之比为2.08,电池发射极正表面复合速率较低,达到了Al2O3钝化的最优效果,并且分析了 Al2O3薄膜的化学态和形成机理.利用其Al2O3薄膜工艺制备的n型单晶硅TOPCon太阳电池开路电压提升了 8 mV,电池的平均光电转换效率达到了 23.30％.     

晶体硅太阳电池表面钝化技术

介绍了晶体硅太阳电池表面钝化技术的发展历程,表面钝化膜在晶体硅太阳电池中所起的作用,以及晶体硅太阳电池中各种钝化膜和表面钝化技术。阐述了国内和国际对晶体硅太阳电池表面钝化技术的最新研究动态,重点论述了SiO2,SiNx,SiCx和Al2O3,以及这些钝化膜的叠层钝化技术的优缺点。在此基础上进一步指出SiO2/SiNx叠层钝化膜将成为今后工业化生产的研究重点,Al2O3及其叠层钝化膜将成为今后实验室的研究重点,由于表面钝化是提高晶体硅太阳电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅太阳电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点问题之一。     

PECVD沉积双层SiNx对太阳电池性能的影响

提出了一种简单有效的制备双层SiNx薄膜的方法,其薄膜具有良好的减反射钝化特性。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,通过控制SiH4和NH3气体流量比,在p型多晶硅衬底上生长单层及双层SiNx膜。随后使用薄膜测试分析仪测量了薄膜的厚度、折射率及反射率,并用Semilab WT-2000测量少数载流子寿命,通过测量量子效率,对单、双层膜电池进行了比较。实验结果表明:相比单层减反射钝化膜,采用双层SiNx膜,少数载流子寿命可以得到更好的改善,开路电压可提高约2 mV,短路电流可提高约40 mA,电池效率能提高0.15%。     

表面处理对低成本多晶硅太阳电池性能的影响

通过沉积SiNx薄膜和H2退火表面处理工艺对低成本多晶硅太阳电池进行了处理,对表面处理前后的电池效率进行了对比测试,详细地研究了这两种表面处理工艺对电池的短路电流、开路电压、填充因子和转换效率的影响。实验发现,沉积了SiNx薄膜的低成本多晶硅太阳电池的效率在原有基础上提高了1.8%左右;而经过H2退火后的电池效率则出现了效率衰减。与此同时,对成本相对高的太阳能级多晶硅电池也进行了H2退火,与低成本多晶硅电池相比,其效率增加明显,与低成本太阳电池呈现了相反的现象。最后分析了两种表面处理工艺对电池性能造成影响的原因。     

钝化处理在消除多晶Si薄膜缺陷中的应用

介绍了消除多晶Si太阳电池薄膜中缺陷的各种钝化方法,主要包括利用氢等离子体、SiNx∶H薄膜、Se单原子层、二元(Al2O3)x(TiO2)1-x合金、SiO2/Si/SiO2量子阱以及湿法化学反应所实现的对缺陷进行有效钝化处理等方法;基于本研究领域的最新进展,对各种方法的优缺点进行了分析归纳。指出H钝化可获得较好的钝化效果,但在后续热处理过程中,Si—H键会由于温度过高而断裂,致使氢离子离开表面而使钝化效果变差;SiNx∶H氮化物薄膜可以有效阻挡氢的外扩散,保持钝化效果的稳定性,还可以起到对光的减反射作用。研制具有较低的光反射率、非平衡载流子的高收集效率以及低界面态密度的薄膜和提高薄膜的机械强度是当前科学工作者应该关注的课题。     

硅系太阳电池表面钝化技术比较

通过对硅片的少数载流子有效寿命、硅太阳电池的反射损失和光谱响应这三个方面的研究,比较了目前主要的硅太阳电池表面钝化技术,对这些钝化技术的优缺点进行了分析和评价.从上述三个方面的比较可以看出,RTO/SiNx堆叠钝化技术在提高硅太阳电池性能上是最优的,具有良好的应用前景.     

提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率的途径

多晶Si薄膜对可见光进行有效地吸收、光照稳定性好、制作成本低,被公认为是高效率和低成本的光伏器件材料。以提高多晶Si薄膜太阳电池转换效率为主线,介绍了增大晶粒尺寸以增加载流子迁移率、进行表面和体内钝化以减少复合中心、设计p-i-n结构以增加光收集效率、制作绒面结构以提高对入射光的吸收效果、改进电池结构以谋求最大效率等工艺措施;综述了近5年来多晶Si薄膜电池在材料生长、结构制备和性能参数方面取得的最新进展,并对其发展前景做了预测。     

PC1D方法对铝背场钝化技术的分析

降低单晶硅原材料成本,采用更薄的硅片作为太阳电池的原料是晶体硅太阳电池产业发展的趋势之一。对薄片化的太阳电池,铝背场的背表面钝化工艺显得愈加重要。采用PC1D太阳电池软件模拟的方法,对以商业用p型硅为衬底的单晶硅125×125太阳电池的铝背场的背表面钝化技术进行了模拟,分析得出,对一定厚度的电池片来说,尤其是当少数载流...     

色散效应对钝化硅太阳电池减反射膜系设计的影响

在考虑折射率色散效应基础上,以加权平均反射率作为评价函数,通过智能优化算法对空间硅太阳电池减反射膜进行优化设计,得到了最佳的膜厚参数,并与不考虑色散下设计的减反射膜进行了比较。对MgF2/TiO2,SiO2/TiO2双层减反射膜,与不考虑色散情形相比,考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了36.6%和37.6%;对具有厚度为15 nm的SiO2钝化层的硅太阳电池的MgF2/TiO2,SiO2/TiO2减反射膜重新优化设计,与不考虑色散情形相比,考虑色散下优化后的最小加权平均反射率分别减小了43.9%和33.7%;对具有不同厚度钝化层的空间硅太阳电池,在考虑色散下进行了减反射膜的优化设计。结果发现,随着钝化层厚度的增加,所得减反射膜的最小加权平均反射率也随之增大,减反射效果越来越弱。最后,在考虑与未考虑色散情形下,将钝化层膜厚也作为反演参量后重新设计。结果表明:在色散情形下所设计的减反射膜更佳,对于MgF2/TiO2/SiO2（钝化层）膜系,最佳膜厚参量为d1（MgF2）=97.6 nm,d2（TiO2）=40.2 nm,d3（SiO2）=4.9 nm;对于SiO2/TiO2/SiO2（钝化层）,最佳膜厚参量为d1（SiO2）=85.1 nm,d2（TiO2）=43.4 nm,d3（SiO2）=1.8 nm。     

Textured silicon surface passivation by high‐rate expanding thermal plasma deposited SiN and thermal SiO2/SiN stacks for crystalline silicon solar cells

Expanding thermal plasma (ETP) deposited silicon nitride (SiN) with optical properties suited for the use as antireflection coating (ARC) on silicon solar cells has been used as passivation layer on textured monocrystalline silicon wafers. The surface passivation behavior of these high‐rate (>5 nm/s) deposited SiN films has been investigated for single layer passivation schemes and for thermal SiO₂/SiN stack systems before and after a thermal treatment that is normally used for contact‐firing. It is shown that as‐deposited ETP SiN used as a single passivation layer almost matches the performance of a thermal oxide. Furthermore, the SiN passivation behavior improves after a contact‐firing step, while the thermal oxide passivation degrades which makes ETP SiN a better alternative for single passivation layer schemes in combination with a contact‐firing step. Moreover, using the ETP SiN as a part of a thermal SiO₂/SiN stack proves to be the best alternative by realizing very low dark saturation current densities of <20 fA/cm² on textured solar‐grade FZ silicon wafers and this is further improved to <10 fA/cm² after the anneal step. Optical and electrical film characterizations have also been carried out on these SiN layers in order to study the behavior of the SiN before and after the thermal treatment. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

SHORT COMMUNICATION: ACCELERATED PUBLICATION: Multicrystalline silicon solar cells exceeding 20% efficiency

This paper presents the first conversion efficiency above 20% for a multicrystalline silicon solar cell. The application of wet oxidation for rear surface passivation significantly reduces the process temperature and therefore prevents the degradation of minority‐carrier lifetime. The excellent optical properties of the dielectrically passivated rear surface in combination with a plasma textured front surface result in a superior light trapping and allow the use of substrates below 100 μm thickness. A simplified process scheme with laser‐fired rear contacts leads to conversion efficiencies of 20·3% for multicrystalline and 21·2% for monocrystalline silicon solar cells on small device areas (1 cm²). Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.