【正文】 化硅薄膜的制備方法主要有： ； 接氮化法制備氮化硅薄膜； (APC VD)； 學氣相沉積 ( LPC VD)； (PECVD)。已經(jīng)證明 SiN x薄膜不僅能起到減反射膜的作用，也能起到表面鈍化和體鈍化的作用 [ 1 6, 17 ]，是一種能大幅度提高晶體硅太陽電池效率的多功能材料。 5 實驗鍍膜采用的管式 PEC VD為中電 48所生產(chǎn)，板式 PEC VD為德國 ROTHamp。其化學反應(yīng)式為： Si+2NaOH+H2 O==Na 2SiO3 +H2 硅太陽電池在完成絨面制備之后，其表面反射率大為降低，且表面顏色微呈黑色。因為結(jié)深較淺，所以第 二步磷擴散的時間一般不長于 1h。由于 SiN x薄膜具有良好的絕緣性、致密性、穩(wěn)定性和對雜質(zhì)離子的掩蔽能力，SiNx薄膜作為一種高效器件表面的鈍化層已被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝中。等離子體中的原子、分子、離子或活性基團與周圍環(huán)境溫度相同，但其中非平衡電子則由于質(zhì)量很小，平均溫度可比其它粒子大一至二個數(shù)量級，因此通常要在高溫條件下才能實現(xiàn)的許多化學反應(yīng)，在低溫下即可實現(xiàn)。 設(shè)備與儀器 一、 PECVD 實驗所用的管式 PEC VD的射頻電源采用的是電容耦合方式其結(jié)構(gòu)示意圖如下 ?？蓽y量單層膜、多層膜和基底材料。 精度： 厚度 nm，折射率 (硅基底上的 100 nm SiO2) 其結(jié)構(gòu)圖如下 圖 24。 膜厚和折射率對比 圖 3 32 分別是采用板式 PEC VD 和管式 PEC VD 在硅片上沉積氮化硅薄膜的厚度和折射率變異性圖 。目前僅僅依靠單層膜還難以做到在全波段都具有較低的反射率，需要研究多層膜的鍍制工藝改善這個問題 。 NH3/SiH4 對 SiNx 薄膜厚度的影響 實驗中使用橢偏儀測試了在不同流量比條件下沉積得到的 SiNx薄膜的厚度。公式 中， VN，α為常數(shù)，即公式 是Nsi 和 X 的函數(shù)。 圖 36 折射率隨 NH3/SiH4 的變化 從 圖 36 中我們可以看出，隨著 R=N H3/SiH4 由 1500/600sccm 變化到 1700/400sccm， N/Si 逐漸增加。 積分球?qū)嶋H所測試得到的反射率數(shù)據(jù)，與前面圖 35 薄膜厚度和圖 36 薄膜的折射率相符合。但此時薄膜折射率為 ，折射率較大，消光系數(shù)增加 [ 24 ]，不適合做前表面鈍化。他們是我學習，做人做事的榜樣。 Eng, 1999, 58(2): 8687. [18] 唐元洪 . 等離子增強型化學氣相沉積氮化硅的沉積 [J]. 湖南大學學報 , 1996, 23(1): 4244. [19] 劉恩科 , 半導(dǎo)體物理學 [M], 西安 : 西安交通大學出版社 , 1997: 231243. [20] Lauinger T, Moschner J, Aberle A G, etc. Vac. Sci. Technol A[J], 1998, 16(2): 530531. [21] 王玉林 ,鄭雪帆 ,陳效建 .低壓力 PEC VD 氮化硅薄膜工藝探討 [ J ]. 固體電子學研究與進展 , 1999, 19(4): 448452. [22] 顏永美 . PSi 單晶低表面復(fù)合速度的獲得 . 廈門大學學報 (自然科學版 ), 2021, 6(2): 4546. [23] Ji Youn Lee, S, W, Glun. Investigation of various surface passivatiaon schems for sillion solar cells. 2021, 8(3): 15. [24] 趙慧 , 徐佂等 , 氮化硅薄膜的性能研究以 及在多 晶硅太陽能電池上的應(yīng)用 . 太陽能學報 , 2021, 25(5): 3437. 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 致 謝 論文是在導(dǎo)師 謝賢清 博士和李謙教授的悉心指導(dǎo)下完成的，無論是在實驗的進行過程還是在論文的撰寫過程中，都傾注了導(dǎo)師大量的心血。且在流量比 為 是，少子壽命提高的幅度要稍微好一點。 在太陽電池制造工藝中，通常在正面發(fā)射結(jié)表面鍍一層減反射膜，通過兩層介質(zhì)膜上反射光的相互干涉，從而可以在很寬的波長范圍內(nèi)降低正面反射率。 a S ia S i a S i3 N 44 n n= 3 ( n + n 2 n )NSi （ 33） N 4( n)=Si 3( n ) （ 34） na Si,na S i 3N4, n 分別表示晶體硅， Si3N4 以及沉積得到 SiNx 的折射率。所以當反應(yīng)源氣體總量一定時： SiN x 薄膜的體積可以作如下近似： V=NSi VSi+NN VN （ 31） SiS i N N S iN 1V = ( α N + ) V = V N ( α +)XX （ 32） Vsi:表示 Si 原子的體積； VN:表示 N 原子的體積； Nsi:表示 Si原子的個數(shù)； NN:表示 N 原子的個數(shù)，如果設(shè) Si/N 原子體積比為α，在一定的沉積條件下α為常數(shù)， Si/N 原子個數(shù)比為 X。 Plate PECVD Tubular PECVD0246810121416Minority carrier lifetime/us B e f or e P ECVD Af ter P ECVD 圖 34 鍍膜后少子壽命對比 167。 兩種設(shè)備制得薄膜反射率對比 可以看出板式的反射率在 600nm 以下好于管式的，大于 600nm時管式的要好一些，這主要是因為所鍍制薄膜的致密性和氮硅比不同造成的。 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 第三章 實驗結(jié)果與分析 167。 準確度： Psi: 176。本實驗使用的是儀器為 （ WT2021） 采用 準穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)法，其原理示意圖如下 。實驗所選用的流量如表 23： 表 23 實驗所選用的氣體流量 1 2 3 4 5 NH3（ sccm） 1700 1650 1600 1550 1500 SiH4（ sccm） 400 450 500 550 600 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 167。因此，開啟射頻電源時，在陰極和陽極之間會產(chǎn)生高頻交變電場，電子在電場的加速下便獲得能量。 由于在刻蝕過程中會在硅片上形成一層磷硅玻璃，因此需采用HF溶液對硅片進行清洗。通常采用的液態(tài)磷源為三氯氧 磷 (POCl 3)，通過 N 2將磷源攜帶進入反應(yīng)系統(tǒng)，在 800℃ 1000℃之間分解，生成 P2O 5，沉積在硅片表面形成磷硅玻璃，其反應(yīng)方程式如下： 圖 21 制絨后的硅片 SEM 圖 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 5POCl 3==P2 O5+3PCl 5 2P2O5+5Si==5SiO 2+4P 對于晶體硅太陽電池，為使到達 PN結(jié)區(qū)的光線盡可能的多， PN結(jié)的結(jié)深要盡量淺，一般為 ~，甚至更淺。由于 NaOH腐蝕具有各向異性，從而可以制備金字塔結(jié)構(gòu)絨面。每組樣品的性能參數(shù)如下表 21 表 21 樣品鍍膜前各項參數(shù)要求 晶向 硅片 pn 型 面積 mm 厚度 μm 制絨減重 g 擴散后方阻Ω /□ 100 p 125 125 200177。 本文 所做的第一個工作 通過對比兩種設(shè)備制備的氮化硅薄膜性能的差異，確認了兩種設(shè)備各自的優(yōu)劣點。這樣氫原子及氫－空位對就可在硅中快速地擴散，進而起到鈍化作用。 MIRHP是一種新發(fā)展起來的氫鈍化方法 [ 15]。 晶界和缺陷的氫鈍化技術(shù)是提高電池性能的一個重要方法。因此， 20世紀 90年代以來，采用 SiNx薄膜為晶體硅太陽電池的減反射膜已經(jīng)成為研究和應(yīng)用的重點，特別是在鑄造多晶硅太陽電池上的應(yīng)用 [ 5 ][6] PECVD對于晶體硅中少子壽命影響較小，而且生產(chǎn)能耗低；沉積速度快，生產(chǎn)效率高； SiN x薄膜的質(zhì)量好，薄膜均勻且缺陷密度較低 [ 7][8] 。因此減反射效果最好的波長范圍在 ～ m，可取λ 0 = m。 照射到硅片上的光因為反射不能全部被硅吸收。隨著我國政府對可再生能源的重視， “太陽能屋頂計劃 ”和 “金太陽 ”工程的實施， 2021 年光伏安裝量還將會成倍的增長，中國必將成為全球光伏市場的中堅力量。然而慶幸的是，到了 2021 年第三季度，光伏市場再呈活躍趨勢，第四季度更是促使光伏產(chǎn)品供不應(yīng)求，太陽電池廠商滿負荷生產(chǎn)。 1992年美國政府頒布了新的發(fā)展目標， 1997年又宣布了“百萬屋頂光伏計劃”。目前，全球總能耗的 70％以上都來自石油、天然氣、煤等化石能源。 鍍膜后鈍化效果的比較 ................................ 18 167。 實驗工藝過程 ............................................... 10 167。 能源危機 ......................................................... 1 167。研究發(fā)現(xiàn)，氮化硅最佳的沉積條件是：溫度 370℃ ， SiH4:NH3=500:1600，時間 3 min；獲得了沉積氮化硅后硅片少子壽命高鈍化效果好、膜厚 與 折射率搭配好反射率低的工藝條件。在高效太陽能電池研究中，發(fā)射結(jié)表面鈍化和減反射一直是其研究的主題。 PEC VD。 減反射介紹 ..................................................... 3 167。 設(shè)備與儀器 ................................................... 13 167。 NH3/SiH4 對 SiNx 薄膜折射率的影響 .......... 21 167。 太陽能是人類最主要的可再生資源。 我國屬太陽能資源較豐富的國家之一，國家對光伏工業(yè)和光伏市場的發(fā)展給以支持，在“七五”期間，光伏發(fā)電不但列入到國家的攻關(guān)計劃，而且列入到國 家的電力建設(shè)計劃，同時也在一些重大河南科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 工程項目中得到采用，如國家