双层氮化硅薄膜对晶硅太阳电池性能的影响

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1、双层氮化硅薄膜对晶硅太阳电池性能的影响121111111贾河顺，王明利，任现坤，张黎明，刘鹏，姜言森，程亮，徐振华，李刚，1张春艳(1.山东力诺太阳能电力股份有限公司，济南250103；2.燕山大学理学院，秦皇岛066004)摘要：利用管式PECVD在晶硅太阳电池上制备3种不同结构的SiNx:H减反射膜：第一子层（靠近基底硅）折射率大于第二子层的双层减反射膜、第一子层折射率小于第二子层的双层减反射膜、单层减反射膜。通过光学和电学性能的比较可以看出，第一种类型太阳电池的短路电流、开路电压和电池效率的分布区间均相对集中，其短路电

2、流和开路电压均高于其他样品。该结果主要归结于该类型双层SiNx:H减反射膜不但光学匹配性好，而且对太阳电池的表面及体钝化效果最优。关键词：太阳电池；PECVD；氮化硅；减反射膜；钝化；光学匹配中图分类号：TM914.4+文献标识码：AtheSisubstrate,layer2isthesub-layerfarfromtheSisubstrate0引言另外，由于一般的板式PECVDplasma数量较少且沉积腔体只有一个，不适宜用于双层甚至多层早在1996年，Kyocera公司用SiNx:H做为太阳电池的减反射膜，使多晶硅太阳电

3、池的效率达到了SiNx:H减反射膜的沉积。所以本实验利用管式17.1%[1]。现在，用离子增强化学气相沉积（PECVD）PECVD来制作双层SiNx:H减反射膜，其工艺相对简单，较适宜于量产。制备SiNx:H已经成为传统太阳电池的标准工艺之本文讨论了两种形式的双层膜对太阳电池的影一，主要有三点作用：作为减反射膜降低太阳电池表面的反射率；表面钝化，降低表面复合速率响：n1>n2和n1n2双层膜的太阳电池更有利

4、于效率分档的集中和效率的提高。应用中，为了提高减反射效果，往往会损失钝化效果:如果SiNx:H的折射率更高些(例如2.2~2.3之间)1实验的SiNx:H薄膜具有更高的Si-H键密度，可以有效地降低反向饱和电流，具有更好的钝化效果，但是本实验采用0.3~3.0Ω•cm、<100>晶向、125.0SiNx:H薄膜的折射率过大时会导致严重的吸收损失mm×125.0mm×0.2mm的p型单晶在同一产线进行[5]。所以只能通过调节Si、N、H比例得到合适的厚制绒、扩散工艺和PSG清洗及边缘隔离工艺。为了度和折射率达到光学效果和减反射

5、效果的最佳搭减少来料及前段工艺对实验结果的干扰，对清洗后配。不少学者考虑到SiOx薄膜比SiNx:H薄膜具有更的实验品进行混合交叉再重新分成3组，每组195好的钝化效果，因而用SiOx/SiNx:H双层膜结构提高片。然后每组试验品在Centrotherm(CT)低频晶体硅太阳能电池的钝化效果[6,7]。但是由于这种(40kHz)管式PECVD设备内，用对应的工艺参数在结构应用起来成本增加比较多，多应用于n型晶硅基底上制备SiNx:H减反射膜，其折射率和厚度如表[8]太阳电池，因此对于p型晶硅太阳电池可以考虑1所示，其中，n1

6、、n2、nt分别为第一子层、第二子到用双层SiNx:H膜同时达到降低光学吸收和增强钝层、等效薄膜折射率；d1、d2、dt分别为第一子层、化效果的目的，如图1所示，n1、n2和d1、d2分别第二子层、等效薄膜厚度。之后3组试验品在同一为两层膜的折射率和厚度值。条生产线上，按照相同工艺条件进行网印、烧结和分检。在本实验中，通过调整SiH4/NH3的流量比和沉积时间制备具有不同折射率和厚度的双层膜的各个子层，而腔体压强、衬底温度、射频功率、频率和开关时间比等工艺参数保持不变。在调试过程中，可以很容易得到厚度/折射率为d1/n1的第

7、二子层的图1双层膜示意图，层1是紧挨Si基底的子层，层2为远工艺参数，但厚度/折射率为d2/n2的第一子层的工艺离Si基底的子层参数通过部分计算得到（先制备厚度/折射率为80Fig.1Double-layersdiagram,layer1isthesub-layerclosedto收稿日期：2012-08-09基金项目：国家高技术研究与发展（863）计划（2012AA050303；2011AA050504）；山东省自主创新成果项目（2010ZHZX1A0702；2011ZHZX1A0701）通信作者：贾河顺(1983—)，男

8、，硕士，研发工程师，主要从事太阳电池技术研发方面的研究。：jiaheshun@163.comnm/n2的薄膜，再在该SiH4/NH3的流量比一定的条入射光的吸收。件下通过调节时间比例制备需要膜厚/折射率为2）双层膜样品1比样品2在小于720nm波段d2/n2的薄膜）。在双层膜的制备过程中，