【導(dǎo)讀】陽能光伏器件的制造中。在高效太陽能電池研究中，發(fā)射結(jié)表面鈍?；蜏p反射一直是其研究的主題。電流、開路電壓以及電池效率。主要對生產(chǎn)中常使用的管式PECVD和板式PECVD. 薄膜致密性等手段對薄膜性能進行了分析和比較。研究發(fā)現(xiàn)，氮化硅最佳的沉積條件是：

　　

【正文】 50 1600/500 1550/550 1500/600 腐蝕速率（ nm/s) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 從表 31 可以看出 SiNx 薄膜中 Si 的含量越大，沉積得到的薄膜越致密。同 時，我們也可以通過調(diào)節(jié) NH3/SiH4 來調(diào)節(jié)薄膜的折射率，從而得到較優(yōu)的減反射效果。 167。 NH3/SiH 4 對 SiNx 薄膜反射率的影響 圖 3 是 SiN 薄膜反射率隨體積流量比 R=NH3/SiH4 變化的趨勢圖。 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。在不考慮光吸收的情況下，膜系的反射率可以由以下表達(dá)式給出： 221 2 1 22 2 2 21 2 1 12 c o s1 2 c o sr r r rR r r r r Δ+++ Δ++= （ 35） 010nnr nn= + 2 SiSinnr nn= + ππλ4nd△ = 其中 n0 ,n 以及 nSi分別為外界介質(zhì)，膜層和單晶體硅的折射率；λ是入射光的波長 (模擬中設(shè)為常用的 600nm)； d 是薄膜的實際厚度；nd 是膜層的光學(xué)厚度。 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。表明在流量比 R= 時有最優(yōu)的 SiNx薄膜減反射效果。 2 .4 2 .6 2 .8 3 .0 3 .2 3 .4 3 .6 3 .8 4 .0 4 .2 4 .4456789 ReflectivityNH3/S iH4 圖 37 反射率隨 NH3/SiH4 的變化 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 23 167。 NH3/SiH 4 對 SiNx 薄膜鈍化效果的影響 工業(yè)化太陽電池生產(chǎn)工藝中，正面擴磷，背面絲網(wǎng)印刷鋁背場形成的是 N+/P/P+結(jié)構(gòu)，具有 Al 背場的 N+/P/P+結(jié)構(gòu)的能帶示意如圖38 圖 3８ N+/P/P+結(jié)構(gòu)能帶圖 對于 N+/P/P+結(jié)構(gòu)來說，根據(jù)τ＝Δ n/S 我們可以得到有效少子壽命和體內(nèi)以及表面復(fù)合速度之間的關(guān)系， e ff B u lk to p b o tto m1 1 1 1= + +τ τ τ τ （ 36） 由于實驗中的有相同的硅材料以及 實驗誤差范圍內(nèi)允許的相近的硅片厚度，我們可以進行推斷 :公式中的有效少子壽命τ e f f 可以直接表征表面復(fù)合速率 S 以及 SiNx 的表面鈍化質(zhì)量。 圖 39 為實驗中的得到的不同 PEC VDSiNx 沉積條件下得到的少子壽命，少子壽命隨流量比的變化趨勢。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 2 .5 2 .8 2 3 .2 3 .6 7 4 .2 5024681012141618Minority carrier lifetime/usNH3/ Si H4 Be f o re PEC VD Af t e r PEC VD 圖 39 不同 NH3/SiH4 薄膜少子壽命對比 從上圖中可以看出， SiN x 鍍膜后所有樣片少子壽命均有明顯的提高，這已經(jīng)充分說明，相對于鍍 PEC VDSiNx 之前， PEC VDSiNx對整個結(jié)構(gòu)的表面鈍化已經(jīng)起到 了顯 著的效果。且在流量比 為 是，少子壽命提高的幅度要稍微好一點。這是因為氮化硅薄膜 為 富硅膜 [ 23]，氫含量較多，鈍化效果好一點。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。因為前表面氮化硅薄膜不僅用來做表面鈍化，而且還有減反射層的作用。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 結(jié) 論 1. 板式 PECVD的表面鈍化 質(zhì)量 要優(yōu)于管式 PECVD； 2. 從減反射來說管式的在長波段要好一點，板式的在短波段更好一點 ； 3. SiNx 薄膜折射率隨 R=NH3/SiH4 比值的增大而減小，即薄膜中 Si 的含量增加，薄膜的致密度 增加，從而引起 SiNx 薄膜折射率增加； 4. SiNx 薄膜的反射率在 R= NH3/SiH4 為 時最小。在 R 時，隨流量比 R 的增大而減小；在 R 時，反射率隨流量比的增大而增大。薄膜反射率的變化主要是由 于薄膜厚度和折射率綜合作用的結(jié)果，考慮到消光系數(shù)的影響折射率不應(yīng)太大； 5. 在 NH3/SiH4 不同流量比下，硅片少子壽命都有明顯提高，鈍化質(zhì)量明顯且隨流量比減小而增大。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 參考文獻 [1] 中國 可 再生 能 源 發(fā) 展項 目 辦 公室 , 中 國 光 伏產(chǎn) 業(yè) 發(fā) 展研 究 報告[R],2021,21(2):35. [2] 趙富 鑫 , 魏彥章 , 太 陽 電 池 及 其 應(yīng) 用 [M], 北京 : 國防工業(yè)出版社 ,1985:2527. [3] 馬 利 國 , 王虎 , 馬 亮 . 中 國 光 伏 產(chǎn) 業(yè) 發(fā) 展 研 究 報 告 . 太 陽 能 光伏 ,2021.(4):57. [4] 楊宏 , 王鶴 , 于 化 從 . 硅 太 陽 能 電 池 研 究 [J]. 太 陽 能 學(xué) 報 . 2021,23(13): 437440. [5] Fukui K,Okada development in high efficiency P V cells[J].Renewable energy,1 998,15(4):467472. [6] m M. A. Green 狄大衛(wèi)等 .應(yīng)用光伏學(xué) [M],上海交通大學(xué)出版社 ,2021:3435. [7] 史小江 ,陳東 ,王建強 .氮化硅薄膜制備及其相關(guān)特性研究 .材料導(dǎo)報 , 2021, 3(21): 23. [8] 王 曉泉 ,汪雷 ,楊德仁 .晶體硅表面鈍化研究 .21 世紀(jì)太陽能新技術(shù) .上海 :上海交通大學(xué)出版社 ,2021:4245. [9] 周良德 ,林安中 ,王學(xué)建 .低溫制備氮化硅薄膜的性能研究 .太陽能學(xué)報 ,1999,20(2):7475. [10] 周志斌 ,崔容強 ,徐秀琴 ,氮化硅薄膜在太 陽能電池中的應(yīng)用研究[J]. 太陽能學(xué)報 . 2021, 21(3): 106. [11] 馬 建 國 ,黃勇 ,馬寧 .氮化硅薄膜的制備研究 .成都大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ), 2021, 21(2): 510. [12] 王永東 ,崔容強 ,徐秀琴 . 太陽電池減反射膜系統(tǒng)的研究 . 太陽能學(xué)報 , 2021, 03(22): 317320. [13] 余思明 .半導(dǎo)體硅材料學(xué) .長沙 :長沙中南工業(yè)出版社 ,1992: 388. [14] 史濟群 ,歐海燕 ,周 京英等 .鈍化 硅太陽 電池減 反射膜 的研究 [J]. 華中理工大學(xué)學(xué)報 . 1997. 25(6): 272277. [15] 吳清鑫等 . PEC VD 法生長氮化硅工藝的研究 [J]. 功能材料 , 2021, 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 5 (38), 703705. [16] Hahn G, Jooss W. Improveme nt of mcsilicon solar cells by Algettering and hydrogen passivation. In: 26th IEEE photovolta ic specialists conference, 1997,10(6):7578. [17] Ralf Lude mann. H ydrogen Passivation of Multicrystalline Silicon Solar Cells. Materials Sci amp。 Eng, 1999, 58(2): 8687. [18] 唐元洪 . 等離子增強型化學(xué)氣相沉積氮化硅的沉積 [J]. 湖南大學(xué)學(xué)報 , 1996, 23(1): 4244. [19] 劉恩科 , 半導(dǎo)體物理學(xué) [M], 西安 : 西安交通大學(xué)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(xué)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(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)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(xué)報 , 2021, 25(5): 3437. 河南科技大學(xué)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。在此對他們表示深深的感謝 ！在此還要感謝無機非金材教研室的 許 老師、 馬 老師等教師和高溫院的周院長及其領(lǐng)導(dǎo) 下的各為老師 嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)和治學(xué)態(tài)度以及敏銳的思維等都給我留下了深刻的印象，這將成為我終生的財富。他們是我學(xué)習(xí)，做人做事的榜樣。在論文付梓之際，謹(jǐn)向兩位恩師致以崇高的敬意和誠摯的謝意。 在論文的寫作過程中，承蒙 謝賢清 博士和李教授的細(xì)心指導(dǎo)和幫助，同時在實驗過程中， 海潤光伏科技股份 有限公司的 姚謙，閆素敏，王虎等工程師 給我提出了許多寶貴的意見，還有 張若華，譚新來，郭春雷，任世影等同學(xué) 給我很大的幫助。在此對他們表示衷心的感謝！同時對所有支持和幫助我的老師，同學(xué)，同事表示深深的謝意！