天合光能PECVD经典培训.pptx

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1、1PECVD简介保密2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%以上的太阳能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意义。镀膜(PECVD)是制备高效晶体硅太阳能电池的重要步骤之一.保密概述3PECVD简介PECVD的定义、原理、作用PECVD对电性能影响PECVD的钝化作用PECVD设备结构异常处理规范产生线性微波源的机理PECVD的减反射作用(最佳光学匹配)4定义:PlasmaEnhancedChem

2、icalVaporDeposition即“等离子增强型化学气相沉积”，是一种化学气相沉积原理:PECVD是借助微波使含有薄膜组成原子(Si、N)的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的SixNy薄膜。反应式如下：SiH4＋NH3---->SixNyHzPECVD的定义、原理5PECVD作用：SixNy之所以被广泛应用是因为它具有独特的无可比拟的优点:1.介电常数高,其值为8F·m-1,而二氧化硅或二氧化钛的均为3.9F·m-1;2.碱离子(如N

3、a+)的阻挡能力强,并具有捕获Na+的作用;3.SixNy质硬耐磨,疏水性好,针孔密度低,气体和水汽极难穿透;64.减反射效果好,SixNy薄膜的折射率接近2.0,比二氧化硅(n=1.46)、二氧化钛(n=2.4)更接近太阳电池所需的最佳折射率1.96,是所有已应用的介质膜中最符合太阳电池减反射层要求的5.PECVD法制备的SixNy薄膜同时为太阳电池提供较为理想的表面和体钝化.二氧化硅只有表面钝化作用,二氧化钛没有钝化作用6.能有效地提高电池效率,对多晶硅电池等低效率电池作用尤其明显7PECV

4、D设备结构等离子体源简图8微波组件的原理图9产生线性微波源的机理10由上图可以看到:1.电荷密度：等离子体电荷密度n(z)根据两边微波输入功率的改变而改变2.对应关系：若只有左边微波源(P1)开启时,微波功率从输入端沿着石英管方向衰减;当只打开右边微波源(P2)时,同理11为什么左边偏薄调大右边微波功率?对于这个问题的第一种解释：左边的微波源有问题，不能正常工作，只能通过调右边来补偿．可这样做整体膜都应变厚，而实际是左边影响最大．另一种解释是：微波源与膜厚是左边（右边）对应左边（右边）关系，但实

5、际使用的微波功率比较大，当大到一定程度时，改变某一边的功率对该侧膜厚影响较小，对对称的那一侧膜厚影响较大，并且这种观点为多数人所认同．12PECVD的减反射作用右图为光在硅片上的反射、折射和透射．各字母表示的意思如图所示；反射率用R表示，透射率用T表示．一、无减反射膜时13忽略光吸收，光垂直入射时硅片表面的反射率:式中，n0为外界介质的折射率，在真空或大气中等于1，若表面有硅橡胶则取1.4；nsi为硅的折射率,硅的折射率对于不通波长的光数值是不同的,一般取600nm波长时的折射率3.9进行计算.

6、如果硅表面没有减反射膜，在真空或大气中有约三分之一的光被反射，即使硅片表面已进行结构化处理，由于入射光在金字塔绒面产生多次反射而增加了吸收，也有约11%的反射损失。14二、有减反射膜时如果在硅表面制备一层透明的介质膜，由于介质膜的两个界面上的反射光互相干涉，可以在很宽波长范围内降低反射率。此时反射率由下式给出：式中，r1、r2分别是外界介质-膜和膜-硅界面上的菲涅尔反射系数；△为膜层厚度引起的相位角。15其中，n0，n和nsi分别为外界介质、膜层和硅的折射率；0是入射光的波长；d是膜层的实际厚

7、度；nd为膜层的光学厚度。16当波长为0的光垂直入射时，如果膜层光学厚度为0的四分之一，即nd=0/4,则由上面的式子可得:为了使反射损失减到最小，即希望上式等于0,就应有：17对于太阳光谱,取0＝0.6微米,如果电池直接暴露在真空或大气中使用，最匹配的减反射膜折射率为n≈1.97。在实际应用中，为了提高电池的使用寿命和抗湿能力，大多采用硅橡胶封装。所以，对于减反射膜来说，外界介质是硅橡胶，其折射率约为1.4，在这种情况下，最匹配的减反射膜折射率应为:18PECVD的钝化作用为什么要进行

8、钝化?由于太阳电池级硅材料中不可避免的含有大量的杂质和缺陷,导致硅中少子寿命及扩散长度降低从而影响电池的转换效率H的钝化机理:H能钝化硅中缺陷的主要原因是:H能与硅中的缺陷或杂质进行反应,从而将禁带中的能带转入价带或者导带．19一、对硅的表面钝化:采用PCD方法测镀膜后的少子寿命制备SiO2膜后的少子寿命为4ms,制备SixNy膜后的少子寿命为6.6ms,显然SixNy膜表面钝化效果更好二、对硅的体钝化:采用PCD方法比较钝化前后的少子寿命,为了排除表面钝化带来的影响,样本的寿命都是在含HF溶液