太阳电池用氮化硅薄膜及氢钝化研究

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1、浙江大学硕士学位论文太阳电池用氮化硅薄膜及氢钝化研究姓名：王晓泉申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：杨德仁;阙端麟2003.5.1浙江大学硕士学位论文王晓泉X嘶3t2003年5月太阳电池用氮化硅薄膜及氢钝化研究摘要／利用太阳能电池发电是解决能源问题和环境问题的重要途径之一。目前，80％似±韵太阳电池是由晶体硅材料制备而成的，制备高效率低成本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用太阳能发电有着十分重要的备高效率的晶体硅太阳电池的非常重要工序之反射膜的制备和氢钝化是制本文在系统综述当前太阳电池

2、用氮化硅薄膜研究进展、前景和面临的问题的基础上，应用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)系统，以硅烷和氨气为气源制备了同时具有钝化作用和减反射作用的氮化硅薄膜：摸索了氮化硅薄膜相对最佳生长参数；研究了PECVD生长的氮化硅薄膜的基本物理化学性质以及在沉积的过程中，衬底温度、硅烷氨气流量比和射频功率对薄膜折射率和生长速率的影响；分别探明了氢等离子体和富氢氮化硅薄膜对太阳电池材料和器件性能的钝化作用，并就沉积薄膜后退火对电池材料和器件的影响做了初步的摸索，得到了一系列的实验结果，为开发我国自主知识

3、产权的太阳电池工艺提供了有益的参考和指导。，1f本实验利用PECVD设备．制备了氮化硅薄膜，结果证实沉积的氮化硅薄膜减一，—k反射性质良好，透射率高．折射率2．1左右；薄膜表面相当平整，粗糙度大约3nm；薄膜属于非晶态，比较难晶化；薄膜的硅氮比在1．1：1至1．4：1左右，薄膜富硅；实验还研究了氮化硅薄膜的高温热稳定性，指出原始氮化硅薄膜中含有大量的氢，但是在高温处理后这些氢会从薄膜中逸失；同时，1000℃热处理可能使氮化硅薄膜发生龟裂。实验表明，氮化硅薄膜的沉积速率随硅烷／氨气流量比增大而增大

4、，随温度升高而略有降低，随淀积功率增大而明显增加；在衬底温度300℃，射频功率20W和硅烷氨气流量比为l：3的条件下氮化硅薄膜的沉积速率大约为8．6纳米／分。氮化硅薄膜的折射率随硅烷／氨气流量比增大而增大，随温度升高而略有增加，随淀积功率增大而略为降低。通过测试氢等离子体钝化和氮化硅薄膜钝化的效果．实验还发现氢等离子体处理对多晶硅材料的少子寿命提高作用比较明显，但是这种提高作用与处理温度以{ll}汪大学壤士学经论文王骁泉及羹专淹的关系不大；氮纯硅薄貘中笺氢霹肇鑫建豹载滚予迁移率撵离毒一定{乍焉，

5、怄经过高温处理厨这种作用消失；氮化礁薄膜能提高单晶硅和多晶硅的少子寿命，蒸有表鬣链仡帮体键纯静双重律弼；氢等离子体帮氮往硅薄膜都裁有效圭

6、羹提高单鬣和多晶电池的缀路电流密度，进而使电池效率有不同程度(绝对转换效率o．5％’2．9％)的提离；先瓶积氮化硅薄膜稀氢等离予体处联能得到惩好的钝化效果。经过薄膜后退火处理发现，氮化硅薄膜经热处理后厚度降低，折射率升高，但温度达到lOOO。C时折射率急剧降低；沉积氮化破薄膜后4004c遇火可以促进氢扩激，提藏镱化效暴{超过400'C蘑氢聂始逸失，晶体硅誊

7、鞑

8、孛的少予寿命急刷下降{一／RTP(快速热处理)处理所导致氢的逸失比常规遐火处理履著。。17【关键诵】PECVD；爨馥硅薄貘：簸链纯；太强壤涟Ⅱ濒汪夫学颈士学往谤文王晓采ResearchonSiliconNitrideThinFilmforSolarCellsandHydrogenPassivationAbstractGeneratingelectricitybysolarcellsbecomesodeofthesignificantmethodstosolvetheshortageofenerg

9、yandenvironmentpollution．Currently,morethan80％solarcelIsaremadefromcrystallinesilicon，soitisveryimportanttodevelophighefficiencyandlowcostcrystallinesiliconsolarcells．Preparinganti—reflectivecoatingandhydrogenpassivationaretwokeyproceduresintheproces

10、sofhighefficiencycrystallinesiliconsolarcells．Theresearchprogress，futureandunsolvedproblemsofsiliconnitridethinfilmforsolarcellsweresystematicallyreviewedinthispaper．BythePECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)systemandthereactantsofsilaneandamm