不同沉積方式制備的氮化硅膜對(duì)多晶硅太陽電池的影響

胡潔　張寶增　王鑫波　龐海濤

摘 要：基于電阻率為1.8Ω·cm的P型多晶硅片，實(shí)驗(yàn)研究了管式PECVD和平板式PECVD沉積的氮化硅膜對(duì)多晶硅太陽電池的影響。利用橢偏儀、積分球式反射儀、少子壽命測(cè)試儀以及電學(xué)參數(shù)測(cè)試儀，對(duì)沉積的氮化硅膜層的厚度、折射率、反射率、少子壽命以及太陽電池片的電學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和表征。結(jié)果表明，管式PECVD鈍化的硅片少子壽命相對(duì)提高2us，而轉(zhuǎn)換效率相對(duì)增加了0.07%。

關(guān)鍵詞：管式PECVD；平板式PECVD；少子壽命

中圖分類號(hào)：TM914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）08-0069-01

目前，用來制備氮化硅薄膜的方法主要有：等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）、低壓化學(xué)氣相沉積法（LPCVD）、射頻等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（RF-PECVD）、射頻（RF）磁控反應(yīng)濺射法等[3]。其中，PECVD法沉積的氮化硅膜具有沉積溫度低、速度快，薄膜質(zhì)量好，工藝簡單易于工人操作等優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于晶體硅太陽電池產(chǎn)業(yè)中。同時(shí)，通過調(diào)整不同的SiH4和NH3流量，可以調(diào)節(jié)氮化硅薄膜中的Si和N的比例，控制薄膜的折射率在1.8-2.3之間，以獲得更好的鈍化效果和減反射效果[4]。本文基于工業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)比了管式PECDV和平板式PECVD兩種設(shè)備沉積的氮化硅膜對(duì)多晶硅太陽電池的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法

采用電阻率為1.8Ω·cm，156*156的P型多晶硅片，在同一擴(kuò)散電阻下均分為2組，每組400片。經(jīng)濕法刻蝕后，分別利用管式PECVD和平板式PECVD沉積氮化硅膜作為太陽電池的減反射膜層。其中，管式PECVD沉積工藝條件為：溫度為450℃下，壓強(qiáng)為1600mTorr，SiH4、NH3氣體的比例1：3-1：15，功率為6000W等；平板式PECVD沉積工藝條件為：溫度300℃，NH3：SiH4氣體比例1：3-1：5，帶速160-200cm/min，射頻功率3000W，壓強(qiáng)0.2-0.4mbar等工藝參數(shù)下進(jìn)行氮化硅膜的沉積。最后，經(jīng)過絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)和電學(xué)參數(shù)測(cè)試完成太陽電池的制備。

2 結(jié)果與討論

（1）對(duì)管式PECVD和平板式PECVD沉積后的氮化硅膜的厚度、折射率和少子壽命等參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。最終氮化硅膜層厚度均為81nm，折射率分別為2.10和2.08，反射率分別為5.30%和5.15%，而少子壽命分別為16.55us和14.75us。（2）對(duì)制成的太陽能電池片進(jìn)行電學(xué)參數(shù)的測(cè)試，結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明，管式PECVD較平板式PECVD制備的太陽電池片的短路電流（Isc）高出了23mA，而轉(zhuǎn)換效率增加了0.07%。下面對(duì)電池轉(zhuǎn)換效率分布情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖1所示，其中B代表的是平板式PECVD，C代表的是管式PECVD。

結(jié)果顯示，經(jīng)管式PECVD制備的太陽電池中，轉(zhuǎn)換效率低于16.4%的電池片比例為3.08%，而經(jīng)平板PECVD生產(chǎn)的比例為6.92%。因此，管式PECVD有利于提高太陽能電池的合格比例。

3 結(jié)語

當(dāng)擴(kuò)散電阻為60Ω/口時(shí)，管式PECVD沉積的氮化硅膜鈍化效果較好，太陽電池轉(zhuǎn)換效率相對(duì)提高了0.07%，同時(shí)有利于提高太陽電池轉(zhuǎn)換效率合格比例。然而，管式PECVD設(shè)備昂貴、生產(chǎn)效率低；平板式PECVD設(shè)備價(jià)格相對(duì)便宜、產(chǎn)量高，有利于降低生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]Aberle A G. Overview on SiN surface passivation of crystalline silicon solar cells [J].Solar Energy Materials and Solar Cells，2001，65（1-4）：239 .

[2]Nagel H，Aberle A G，Hezel R. Optimised Antireflection coatings for planar silicon solar cells using remote PECVD silicon nit ride and porous silicon dioxide [J].Progress in Photovoltaics， Research and Applications，1999，7：245.

[3]王育梅，吳孟強(qiáng)，張樹人.PECVD法制備氮化硅薄膜的研究進(jìn)展.材料導(dǎo)報(bào)網(wǎng)刊，2008，1：36-39.