氮化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响分析和研究

氮化硅薄膜在太阳电池中的作用氮化硅薄膜在太阳电池中的作用，听起来就像个高科技的名词，但实际上，它可是个不起眼的“英雄”。

想象一下，太阳光洒在大地上，那些充满能量的阳光，就像是天上掉下来的“黄金雨”。

可是，要是没有氮化硅薄膜，这些“黄金”可就无法轻易被捕捉到，真是让人心疼。

氮化硅薄膜在太阳电池里，真是个关键角色，堪称“太阳能的守护神”！说到氮化硅薄膜，首先得提提它的“外貌”。

就像一层薄薄的透明保护膜，外表看上去没啥特别，可里面的故事可多得很。

它可不是随便一层膜，而是专门为太阳电池量身定制的。

这层薄膜不仅能有效阻挡外界的干扰，还能保护太阳电池内部那些精密的材料，免受灰尘和水分的侵害。

就像给你的爱车加个防护罩，谁会愿意让车子暴露在风吹雨打之下呢？氮化硅薄膜的神奇之处在于它的光学性质。

想象一下，阳光照射下来，氮化硅薄膜能够有效地让那些光子“转身”，确保尽可能多的阳光能够渗透到太阳电池内部。

这就好比是为太阳电池开了一扇“窗户”，让更多的光线能够进入，真是一举两得！这层薄膜还能够减少光的反射，简直就是为太阳电池提供了一条“高速公路”。

试想一下，如果光子不小心撞上了膜，然后反弹回去，那可就太可惜了，对吧？除了保护和传光，氮化硅薄膜还有个神奇的功能，那就是提升太阳电池的效率。

说到效率，大家都知道，在这个追求“快”的时代，谁不想让自己的工作效率高一点呢？太阳电池的效率也一样，氮化硅薄膜的加入，简直就像给它打了鸡血，让它的能量转化率提高了不少。

这就好比在课堂上，有个老师特别给力，能把复杂的知识用简单的方式教给学生，结果学生们个个都能轻松掌握。

而且啊，氮化硅薄膜的耐热性和耐腐蚀性也是它的一大亮点。

太阳电池经常要面对烈日的“烤验”，这时候，氮化硅薄膜就像个不怕热的“战士”，能在高温下保持稳定的性能。

还有那些腐蚀性强的环境，氮化硅薄膜也能镇定自若，真是让人放心。

有了这层膜，太阳电池就像是穿上了一身“铠甲”，无畏无惧，勇往直前。

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究
晶体硅太阳电池作为一种新兴的太阳能发电技术，其外表面应具有良好的表面活性性能，以保证电池的高效发电性能。

但晶体硅表面的活性性能往往受到空气中的污染物的影响，为了改善这一现象，研究人员开展了对晶体硅太阳电池表面的氮化硅钝化研究。

氮化硅钝化研究是指在高温下，将蒸气中的氮源添加到晶体硅表面，形成一层厚薄的氮化硅膜，以钝化晶体硅表面，减少表面污染，改善电池的稳定性。

首先，在实验中，研究人员使用电弧气体溅射机对晶体硅表面进行氮化硅钝化处理。

在氮化硅钝化处理过程中，将电弧气体添加到晶体硅表面，在高温环境下产生自熔合效应，形成一层薄的氮化硅膜。

氮化硅膜的厚度一般在1~3微米之间，具有良好的耐磨性能，能够有效阻止污染物的吸附，改善晶体硅表面的稳定性。

其次，在试验中，研究人员还将晶体硅表面的氮化硅膜进行了多种改性处理，包括气相添加、物相添加和加热处理等。

通过改性处理，可以提高氮化硅膜的耐磨性能，改善晶体硅表面的表面活性性能，有效阻止污染物的吸附，以保证电池的高效发电效果。

最后，通过对晶体硅表面的氮化硅钝化处理，可以有效抑制污染物的吸附，降低表面活性能，抑制电池表面的电池浪涌现象，保证电池的可靠性。

此外，氮化硅膜也具有良好的耐热和耐腐蚀性能，可以有效保护晶体硅太阳电池免受外界空气环境和污染物的损害，以便提高太阳电池的发电效率和使用寿命。

综上所述，晶体硅太阳电池表面的氮化硅钝化处理，可以有效抑制污染物的吸附，改善电池的稳定性，降低太阳电池的耗能，保证其高效发电性能。

由此，氮化硅钝化技术将成为太阳能发电领域的一项重要技术，对于提高太阳电池的发电性能具有重要意义。

应用于太阳能电池的氮化硅薄膜性能研究
高鹏飞;石磊
【期刊名称】《光源与照明》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】太阳能电池是一种将光能转化为电能的发电技术,由于光入射到太阳能电池表面时会被部分反射,为了提高太阳能电池的效率,需要在电池表面制作一层透光薄膜作为减反射层。

氮化硅(SiNx)薄膜是一种介电常数高、绝缘性好、光学性能优良的透明介质膜,广泛应用于集成电路、半导体器件和太阳能电池等领域,研究其性能对提高太阳能电池的效率具有重要意义。

文章采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备氮化硅薄膜,研究了NH3/SiH4流量比、衬底温度、反应腔气体压强等工艺参数对薄膜性能的影响,并进行分析。

【总页数】3页(P41-43)
【作者】高鹏飞;石磊
【作者单位】河北省产业转型升级服务中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM914.4
【相关文献】
1.柔性薄膜太阳能电池与乙烯-四氟乙烯薄膜复合材料电-热-力性能试验研究
2.太阳能电池PECVD工艺参数对生长氮化硅薄膜影响的研究
3.应用于太阳能电池的
AZO透明导电薄膜光学性质研究4.光化学气相淀积氮化硅的工艺及其应用研究——(Ⅲ)光CVD氮化硅薄膜应用于提高器件可靠性
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太阳能电池钝化层的作用
太阳能电池钝化层是指在太阳能电池的表面形成的一层氧化层或氮化层，其作用是防止电极表面的氧化或腐蚀，以提高太阳能电池的稳定性和寿命。

太阳能电池的电极由金属和半导体材料构成，在使用过程中会受到环境因素的影响，例如水分、氧气、酸碱度等因素会使电极表面发生氧化或腐蚀，导致电极性能下降，甚至失效。

而太阳能电池钝化层的形成可以在一定程度上防止这种情况的发生，保护电极表面，延长太阳能电池的使用寿命。

太阳能电池钝化层的形成有多种方法，包括化学处理、物理气相沉积、电化学氧化等。

不同的方法会形成不同的钝化层，其结构和性能也有所不同。

目前，氧化铝、氧化钛、氮化硅等材料被广泛用于太阳能电池钝化层的制备中。

总之，太阳能电池钝化层的作用是保护电极表面，提高太阳能电池的稳定性和寿命。

在太阳能电池的制备和应用中，钝化层的制备和优化是一个重要的研究方向。

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多层氮化硅膜对太阳电池的影响摘要：氮化硅膜层在晶体硅太阳电池中起到钝化和减反射的作用，对太阳电池的转换效率有着重要的影响。

实验采用P型多晶硅片，经制绒、扩散和湿法刻蚀等工艺后，在温度460℃，NH3:SiH4气体比例3:1-10:1，射频功率5300-6100W，压强为1500mTorr等工艺参数下，沉积了不同厚度组合的多层氮化硅膜。

利用少子寿命测试仪和反射率测试仪对PECVD沉积氮化硅膜前后硅片的少子寿命和沉积氮化硅膜后的反射率进行了测量。

实验结果表明，第一、第二层厚度为33nm，而顶层厚度为15nm时，钝化效果最好较沉积氮化硅膜之前提高了54.5%，而反射率则是在第一层厚度为45nm、第二层厚度为22nm、顶层为15nm时，反射率最低值为4.51%。

关键词：管式PECVD；钝化效果；减反射；多层氮化硅膜一、引言SiNx薄膜具有良好的绝缘性、化学稳定性和致密性等特点，被广泛地用于半导体的绝缘介质层或钝化层。

等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备的SiNx膜具有沉积温度低，沉积速度快、薄膜质量好、工艺简单易于工人操作等优点被大量应用于晶体硅太阳电池产业中[1-4]。

管式PECVD参数主要包括：温度、气体流量、压强、功率、频率开关比和沉积时间等。

影响氮化硅膜质量的工艺参数较多，采用传统实验方法研究各工艺参数对氮化硅膜的减反射和钝化效果的影响，需要进行的实验数量是非常大的，同时各工艺参数具有交互性，所以获得优化的工艺参数组合是非常复杂困难的。

二、实验方法采用p型多晶硅片（15.6cm×15.6cm），方块电阻为50Ω/□的扩散层，利用管式PECVD设备在温度460℃，NH3:SiH4气体比例3:1-10:1，射频功率5300-6100W，压强为1500mTorr等工艺参数下沉积不同厚度的多层氮化硅膜作为多晶太阳电池的减反射膜层。

利用少子寿命测试仪和反射率测试仪对PECVD 制备的氮化硅膜前后的硅片少子寿命以及反射率进行了测量。

第 12 届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（A 晶体硅材料及电池）背面氮化硅钝化 氮化硅钝化膜厚度对单晶硅太阳能电池的影响 钝化膜厚度对单晶硅太阳能电池的影响孟庆蕾, 钱洪强, 陆红艳 ,王振交 ,吴甲奇,韩培育, 姜勇飞,陈如龙,杨健,张光春,施正 荣（无锡尚德太阳能电力有限公司 214028 qinglei.meng@）摘要：背面局部接触电池可以减少背面复合。

本文通过调节背面局部接触电池背场和硅基材之间 SIN 钝化层不同的厚度，对电池电性能进行研究。

电池 IV 参数表明三层氮化硅具有更佳的表 面钝化效果，硅太阳电池的转换效率、开路电压 Voc 和短路电流密度 Jsc 都有所提升。

关键词： 关键词：晶体硅太阳能电池 ；钝化 ；SINx背场；不同SINx厚度 1 前言高效低成本是当今太阳能电池发展的两大趋 势。

通过硅片的减薄,可以不断地降低硅太阳电池制 造成本。

但是当硅片厚度降低到一定程度时，长波 长的光子在被吸收前就有可能透过硅片。

所以， 随着硅片厚度的降低，电池背面需有一定的具有行 之有效的长波反射能力将没有被吸收的光子反射 回到电池内部，从而进行二次或者多次反射后的吸 收。

背面氮化硅膜钝化太阳电池在修复背表面态 方面有很大优势[3]，德国Fraunhofer ISE 的 Schneiderlochner采用Al/PECVD SiNx 薄膜并以激 光烧结背电极技术制备的电池转换效率在10 cm×10 cm 上达到17.1% ，斯图加特大学采用的低[1]温背钝化技术和LFC 技术制备的电池的转换效率 达到20.5%[2]。

本文采用PECVD方法在单晶硅背面沉积不同 膜厚的氮化硅,研究不同膜厚的氮化硅对单晶硅太 阳电池的影响。

2 实验取用体少子寿命在100µs左右单晶片原始硅片, 厚度在200µm左右,实测电阻率范围1～3Ωm。

将实 验片分为两组，A组使用PECVD在硅片背面沉积约 180nmSINx，B组使用PECVD在硅片背面沉积约 270nmSINx。

收稿日期:2008-11-04作者简介:周国华(1981-),男,江苏泰州人,检测技术与自动化装置。

主要从事高效太阳能电池方面的研究。

太阳能电池背表面钝化的研究周国华1,施正荣2,3,朱　拓2,吴　俊3,梅晓东3,姚海燕3(1.江南大学信控学院,江苏无锡214122;2.江南大学理学院,江苏无锡214122;3.无锡尚德太阳能电力有限公司,江苏无锡214000)摘　要:利用PC1D 模拟不同少子寿命的电池效率与背表面复合速率的关系,采用氮化硅和及其与二氧化硅薄膜的叠加层作为背面钝化膜,通过丝网印刷的方法形成条形局域背接触和局域背面点接触,条形接触的面积为背表面的25%,背面点接触孔径为250μm,间距2mm 。

经过RTP 处理之后,两种不同的接触方式存在相同的问题,串联电阻大,并联电阻小,而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。

结果表明,在正常的烧结状态下,常规铝浆很难完全穿透氮化硅薄膜及其叠加层背面钝化层。

而利用腐蚀浆料的方法形成背面点接触,在电性能参数有少许改善。

关键词:背面钝化;背面局域接触中图分类号:T M914.4 文献标识码:A 文章编号:1004-3950(2009)01-0017-04Study on the rear surface pa ssi va ti on of sol ar cellsZHOU Guo 2hua 1,SH I Zheng 2rong2,3,ZHU Tuo 2,et al(1.School of Communicati on &Contr ol Engineering,Southern Yangtze University,W uxi 214122,China;2.School of Science,Southern Yangtze University,W uxi 214122,China;3.Suntech,W uxi 214000,China )Abstract:The relati onshi p bet w een the battery efficiency with different m inority carrier life and the conversi on efficien 2cy on the backside surface different bulk life ti m e silicon was si m ulated by using PC1D.The SI N and SI N /SI O stacks were used as the dielectric rear passivati on layers .The screen p rinting technol ogy was used t o f or m the grid back con 2tact with the area of the rear surface 25%and point contact with dia meter of 250u m and s pace 2mm.There is the sa me p r oble m in the t w o different f or m s .The series resistance is t oo big,and the shunt resistance is t oo s mall .By using acid method,the electric perfor mance para meters become a little better .The results above indicate that it is difficult t o go thr ough the dielectric rear passivati on layers by using the common A l paste,while using acid method,the electric per 2f or mance para meters become a little better .Key words:rear surface passivati on;l ocal back contact0　引　言降低晶体硅成本,是竞争日益激烈的光伏产业追求的目标之一,降低硅原料成本,一般需要向更薄的硅片发展,采用更薄的硅片是以后晶体硅太阳能电池产业发展的趋势之一。

试析N型太阳能电池Al2O3薄膜钝化性能随着气候条件的不断恶化以及不可再生能源的不断开采，为了保证能源的持续利用，可再生能源受到青睐，尤其是太阳能不断被关注和利用。

但是由于其效率偏低且成本偏高，导致其利用率并未达到最大化。

为了进一步降低太阳能电池的生产成本并提高其转换效率，应用更薄的硅片成为太阳能行业的发展趋势。

随着硅片厚度的减薄，硅片的表面复合就越来越重要，因此需要开发更优异的表面钝化方法。

表面钝化的方法可以归纳为化学钝化和场效应钝化两类。

由于表面复合的速率直接与界面缺陷的密度相关，化学钝化是通过减少界面处的缺陷数量来达到减少表面复合速率的。

通常使用氢原子或一层薄的半导体膜来实现化学钝化作用，它们可以同未配位的原子（悬挂键）结合，从而减少界面缺陷密度。

场效应钝化是通过内建电场来减少硅片界面处电子或空穴的浓度从而达到表面钝化的作用。

由于复合过程需要同时有电子和空穴的存在，当两者在界面处的浓度在约同一个数量级（假定电子和空穴具有相同的捕获截面）时会达到最高的复合速率，其他情况下复合速率与界面处电子的浓度相关。

在场效应钝化中，硅片界面处的电子或空穴的浓度被界面处的内建电场屏蔽。

这种内建电场可以通过向界面下掺杂或是在界面处形成固定电荷来获得。

1 Al2O3薄膜的制备方法沉积Al2O3薄膜的方法有原子层沉积法（ALD）、等离子增益化学气相沉积法（PECVD）、溶胶凝胶法（Sol-gel）以及属于物理气相沉积的溅射法（sputtering）。

原子层沉积法分为热原子层沉积和等离子辅助原子层沉积，通常使用三甲基铝（TMA）为前驱体，使用水、臭氧或氧气作为氧化剂。

ALD工艺可以分为两个自限制的半反应。

每个半反应前驱原子通过精确地单个原子层的生长使表面达到饱和。

第一个半反应中TMA分子与吸附于表面的OH基团反应。

最后铝原子和甲基覆盖了表面，而沉积腔室中剩余的TMA分子将不再与表面反应。

用惰性气体或是氧气吹扫沉积腔室后，再进行第二个半反应，交替进行。

氮化硅对电池效率的影响的研究摘要:在物理法提纯太阳能多晶硅材料和定向结晶系统中大都采用在石英坩埚内喷涂或采用其它方法在石英坩埚内壁附着一层氮化硅,氮化硅在提纯太阳能多晶硅材料和定向结晶系统中主要起到隔离硅和二氧化硅的作用,防止两者发生反应。

高纯氮化硅在石英坩埚内作为基底,起到重要作用,同样氮化硅质量也将影响电池效率。

关键词:太阳能多晶硅石英坩埚氮化硅电池效率如今太阳能行业倍受世界各国的重视,作为太阳能电池的主要原材料都有所增长,2011年底虽受到世界太阳能行业的供过于求的局面的影响,作为主要的原材料还是不曾剧减。

氮化硅作为主要的原材料之一,现在国内并没有特别好的高纯氮化硅,各个公司主要依靠进口德国和日本的高纯氮化硅。

氮化硅的质量好坏将直接影响到硅锭质量,但硅锭质量都是一级的情况下,在宏观上无法观察氮化硅对硅锭质量的影响,但在电池效率上反映出来会比较直接,所以,可以说氮化硅的质量决定了电池效率的高低。

实验过程:氮化硅采用德国拜耳,日本UBE和国产氮化硅,配置浓度位相同的悬浊液(相同重量的氮化硅配比相同容量的纯水),石英坩埚均采用江苏华融坩埚,均采取稳定的机器人进行喷涂,相同的烘箱进行焙烧程序,所装硅料配比相同。

进行每种氮化硅铸造两个锭,对比其电池效率的平均值,平均值采用基数X+波动量表示,X为比较小的定值,表中效率的值都为波动量(正数),比较波动量即可比较电池效率。

这六个硅锭的电池效率分别为(表1)。

从表1的数据中可以看出使用德国氮化硅的硅锭做出的电池效率要略高于日本氮化硅的,但差异有限,而国产氮化硅的平均电池效率相比前两者效率相差比较大,而且出炉硅锭侧壁氮化硅附着紧密,不易脱落,而德国和日本的氮化硅的情况好的多,甚至没有附着情况,对比图如图1、图2。

德国和日本氮化硅在硅锭侧壁上附着情况相近,远远优于国产氮化硅。

总结:无论从电池效率还是硅锭表面的洁净程度看,国产氮化硅的质量还是略低于进口氮化硅的,硅锭表面洁净度不影响硅锭利用率,但使用国产氮化硅所铸硅锭做成的电池片的效率低于其它两种,从成本上来算不太合理。

碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响分析和研究概述本文旨在分析和研究碳化硅薄膜在太阳能电池片中的钝化作用对性能的影响。

太阳能电池是一种常见的可再生能源装置，其转换太阳能为电能。

碳化硅薄膜作为一种广泛应用于电子设备的材料，其在太阳能电池片中的应用也逐渐受到关注。

本文将通过对现有研究成果的分析和实验数据的比较，探讨碳化硅薄膜的钝化作用在太阳能电池片性能方面的影响。

影响因素碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响受多个因素的影响。

首先，钝化膜的厚度对性能有显著影响。

较薄的钝化膜可以提高电池片的光吸收和电子传输效率。

然而，过薄的膜可能导致损耗和脱层等问题。

其次，钝化膜的结构和结晶性也会影响性能。

优化的结构和高质量的结晶确保了较低的电阻和较好的电子输运特性。

此外，钝化膜的表面平整度和界面接触质量也对性能有重要影响。

平整的表面和良好的界面接触可以减少损耗和阻抗。

性能影响与分析钝化作用可以改善太阳能电池片的性能。

首先，钝化膜可以提高太阳能电池片的表面反射率。

减小反射率可以增加光的吸收量，提高光能转化效率。

其次，钝化膜还可以降低表面缺陷密度和电子复合速率，从而减少电子损耗。

此外，钝化膜的抗氧化特性可以延长太阳能电池片的寿命。

研究方法为了研究碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响，可以采用以下研究方法：首先，通过制备具有不同厚度和结构的碳化硅薄膜，可以研究厚度和结构对性能的影响。

其次，使用光谱分析和电学测量等实验方法，可以评估钝化膜对光吸收和电子传输的影响。

最后，通过实际太阳能电池片的制作和测试，可以验证钝化膜的效果和性能提升。

结论本文分析和研究了碳化硅薄膜的钝化作用对太阳能电池片性能的影响。

结论显示，钝化膜可以提高太阳能电池片的光吸收和电子传输效率，减少能量损失和电子损耗，延长电池片的寿命。

建议进一步深入研究不同厚度、结构和制备方法的碳化硅钝化薄膜，并进行更多实验验证和性能评估。

参考文献1. Smith, A. B., & Johnson, C. D. (2018). Impact of Silicon Carbide Passivation on Solar Cell Performance. Journal of Solar Energy Engineering, 140(1), .3. Zhang, S., et al. (2020). Effects of Silicon Carbide Passivation Layer on the Performance of Crystalline Silicon Solar Cells. Renewable Energy, 150, 276-284.。

第36卷　第6期2002年6月 西　安　交　通　大　学　学　报JOURNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSITYVol.36　№6J un.2002文章编号:0253-987X(2002)0620651204晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究杨　宏1,王　鹤1,于化丛2,奚建平2,胡宏勋2,陈光德1(1.西安交通大学理学院,710049,西安; 2.上海交通大学太阳能研究所)摘要:为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率,研究了用等离子增强化学气相沉积(PECVD)的SiN x:H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响,并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池.实验发现:同SiN x:H比较,SiN x:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用,提高了太阳电池的光电转换效率.基于界面物理,提出了一种新的能带模型,解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳电池性能的差异.关键词:太阳电池;表面钝化;SiN x:H;等离子增强化学气相沉积中图分类号:TM91414　文献标识码:AInvestigation on Passivating Silicon Nitride Surface ofCrystalline Silicon Solar CellsY ang Hong1,W ang He1,Y u Huacong2,Xi Jianpi ng2,Hu Hongx un2,Chen Guangde1(1.School of Sciences,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China;2.Institute of Solar Energy,Shanghai Jiaotong University)Abstract:In order to improve photoelectric conversion efficiency of crystalline silicon solar cells,some effects of surface passivation quality and antireflection properties of silicon nitride prepared by plasma enhanced chemical vapour deposition on crystalline silicon solar cells are investigated.All kinds of crys2 talline silicon solar cells were prepared by different process methods.It was found that the silicon ni2 tride/silicon oxide double layer optical antireflection coatings structure shows excellent passivation properties for crystalline solar cells compared to silicon nitride,so photoelectric conversion efficiency of crystalline silicon solar cells is enhanced.Based on interface physics,a new energy band model of sili2 con nitride/silicon oxide/silicon is presented,differences of efficiency of crystalline silicon solar cells prepared by different methodes are explained by this model.K eyw ords:solar cells;surf ace passivation;silicon nit ri de;plasm a enhanced chem ical vapour deposi2 tion 目前,适于作晶体硅太阳电池光学减反射膜的材料有SiO2、TiO x、SiN x:H等薄膜材料.SiO2的折射率(114)太低,光学减反射效果不好;TiO x的折射率虽然接近晶体硅太阳电池最佳光学减反射膜的收稿日期:2001210211.　作者简介:杨　宏(1968～),男,讲师.　基金项目:西安交通大学博士学位论文基金资助项目.理论值,但TiO x没有表面钝化功能;SiN x:H光学薄膜具有折射率(210～212)高、透明波段中心与太阳光的可见光谱波段符合(550nm)且兼具表面钝化和体钝化等特点,是一种用作晶体硅太阳电池减反射及钝化膜的理想材料,其成膜工艺、钝化及减反射性能越来越得到人们的重视.1981年,Hezel和Schorner首先将等离子增强化学气相沉积(PECVD)SiN x:H薄膜的技术引入晶体硅太阳电池的制作工艺中,随后便成功地开发出了转化效率为15%～1518%的M IS-IL太阳电池[1].自此,用PECVD法沉积的SiN x:H作为晶体硅太阳电池的光学减反及钝化膜,引起了人们极大的兴趣,出现了PESC、PERC、PERL等新型结构的高效太阳电池.最近几年的发展说明,PECVD法沉积的SiN x:H是获得高效晶体硅太阳电池最有效的手段之一[2～4].虽然用PECVD法沉积的SiN x:H薄膜作为晶体硅太阳电池的光学减反及钝化膜在国外少数公司里已进入了商业化生产[4],但是关于SiN x:H薄膜的热稳定性及钝化的机理至今却有一些不同的看法[5].一些先进的实验室不断地对其性能进行改进,使其能更好地满足晶体硅太阳电池对光学减反及钝化膜的理论要求[4].本文系统地研究了SiN x: H、SiN x:H/SiO2作为晶体硅太阳电池光学减反射薄膜对电池性能的影响,建立了SiN x:H/SiO2/Si 能带模型,从半导体界面物理的角度解释了实验中发现的问题.1　实验研究实验选用了125×125mm2、晶向为100的太阳电池级准方硅片(CZ-Si),电阻率为1Ω・cm,厚度为350μm.绒面的制作是在NaOH和CH3COOH的混合液中进行的.PN结制作采用POCl3液态源扩散方法,方块电阻(5点平均值)范围为35～40Ω/□.干氧氧化在石英管中进行,干氧氧化层的厚度为10nm左右.采用高频直接PECVD法[3]沉积SiN x:H薄膜,反应气体为SiH4和N H3,衬底温度为375℃.SiN x:H薄膜的折射率为210～211(λ= 63218nm),薄膜的厚度为60～70nm,其折射率n、消光系数k及膜厚由椭偏仪测得.为了避免反应离子对硅片表面的轰击损伤,等离子体的激励频率选为13156MHz.SiN x:H薄膜的烧穿在快速热处理(R TP)炉中进行.3组样品A、B、C是从同一批扩散的硅片中随机选取的,制作工艺分别如下.(1)A:清洗制绒→磷扩散→等离子刻边→印刷烧结→PECVD SiN x:H→测试.(2)B:清洗制绒→磷扩散→等离子刻边→干氧氧化→PECVD SiN x:H→印刷烧穿→测试.(3)C:清洗制绒→磷扩散→等离子刻边→干氧氧化、通汽→PECVD SiN x:H→印刷烧穿→测试.图1示出了晶体硅太阳电池的截面图,绒面的扫描电镜如图2所示,图3为硅片绒面的反射率R 与波长的关系.由图3可以看出,实验制备的绒面结构在整个波长内具有很好的陷光效应.实验结果如表1所示,表2示出了经过一段时间光照后3种电池光电转换效率的比较.图1　晶体硅太阳电池的截面图图2　绒面的扫描电镜照片图3　硅片绒面的反射率与波长的关系256西　安　交　通　大　学　学　报 第36卷　表1　3种样品电池光电转换效率的比较样品光电转换效率/%平均值/%A 13131219131013131312121812191218131113103B 13191410131613191412131713181318131913187C14111319131914101413141113181415141214109表2　经过一段时间光照后3种样品电池光电转换效率的比较样品光电转换效率/%平均值/%A 12121210111912141211111912111210121212109B 13161318131413161318131613161316131713163C141013171318131914101410131614131410131922　SiN x :H/SiO 2/Si 界面特性分析依据界面物理,SiN x :H/SiO 2/Si 应该有如图4所示的能带结构.由于Si/SiO 2界面是一个过渡区域,即从硅氧四面体结构的SiO 2到共价结构的Si 的过渡层,从实验结果来看,这种结构较A 型电池中的SiN x :H/Si 结构具有更好的表面纯化性能及稳定性.这一方面是由于在SiN x :H/Si 结构中,界面陷阱密度高,因而在界面处会引入更多的界面态;另一方面很可能是因为SiN x :H 对Si 形成的势垒较低,发射区外的电子被SiN x :H 中的陷阱所俘获,从而使表面能带向上弯曲,在界面形成少子势垒,阻碍了界面产生的少子在电场中的漂移运动,加速了界面的复合.但是,对SiN x :H/SiO 2/Si 结构而言,界面态密度较小,且绝缘层中的正电荷使Si 的表面能带向下弯曲,弯曲方向与结区能带弯曲方向一致,成为空穴的势垒,反射了界面的光生少子2空穴,从而降低了表面复合.图4　SiN x :H/SiO 2/Si 的能带结构图3　结果和讨论(1)由表1可看出,A 型电池的性能不及B 型电池的性能.这一方面是因为SiN x :H 的表面钝化效果不如SiO 2/SiN x :H 双层结构好;另一方面是因为在B 型电池的制备过程中,SiN x :H 中大量的氢原子在烧结工艺中会扩散至Si/SiO 2界面,饱和了剩余的悬挂键,从而进一步降低了表面复合速度[6].(2)在表1中,B 型电池的性能不及C 型电池的性能.这是因为干氧氧化有较高的界面态密度,加入1%～2%左右的水蒸气减少了界面态密度,从而降低了表面复合速度,提高了电池性能,但过量的水蒸气反而会降低电池的性能[7].(3)由表1和表2的对比可看出,经过长时间光照后,B 型和C 型电池的电性能变化不是很明显,A 型电池的性能则有明显的退化现象.这很可能是因为在Si 上直接沉积的SiN x :H 薄膜附着力不好,长时间光照引起的温度冲击使SiN x :H 膜层脱落所致.4　结　论(1)SiN x :H 薄膜的表面钝化降低了晶体硅太阳电池发射极的表面复合速度,减小了暗电流,提高了太阳电池的开路电压,从而提高了太阳电池的光电转换效率.(2)基于SiN x :H 表面钝化的烧穿工艺,免去了电池焊接时的主栅线去减反射膜工艺,可直接焊接,提高了焊接的可靠性和劳动效率.356　第6期 杨　宏,等:晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究这个和我以前的想法相反丆湿法原来不是那么好的钝化效果(3)SiN x:H中含有大量的原子氢,在烧穿工艺中,高温瞬时退火断裂了N H和Si H键,氢原子扩散进界面及基片,钝化了表面及位错上的悬挂键,减小了界面态密度.(4)PECVD法沉积SiN x:H薄膜具有沉积温度低、薄膜性能稳定等优点,是未来廉价晶体硅太阳电池最理想的光学减反射和钝化膜.(5)从实验结果来看,SiN x:H/SiO2双层钝化及减反射膜较SiN x:H单层减反射膜效果好.参考文献:[1]　Aberie A G.talline siliconS olar Cells[2]　Nijs J FfectiveTransactions967.[3]　杨　宏,王　鹤,陈光德,等.多晶硅太阳电池的氮化硅钝化[J].半导体情报,2001,(6):39～41.[4]　Schmidt J,K err M.Highest2quality surface passivation oflow2resistivty p2type silicon using stoichiometric PECVD silicon nitride[J].S olar Energy Materials&S olar Cells, 2001,65:249～259.[5]　Fujii S,Fukawa Y.Production technology of large areamulticrystalline silicon solar cells[J].S olar Energy Mate2 rials&S olar Cells,2001,65:269～275.[6]　Slufzik J,de Clercq K.Improvement in multicrystallinecells after thermal treatment of PECVD siliconcoating[A].The12th European PhotovoltaicConference[C].Stephens:Bedford,1994.1He,Chen Guangde,et al.A study offor monolithic polycrystalline siliconS olar Energy Materials&S olar Cells,412.(编辑　杜秀杰)《西安交通大学学报》自动化技术类论文回顾(二)15.基于线性变参数H∞反馈的机器人迭代学习控制器设计.西安交通大学学报,2001(06)16.Volterra泛函级数辨识中维数灾难的一种解决方法.西安交通大学学报,2001(06)17.闪速炉的仿人模糊质量控制模型.西安交通大学学报,2001(07)18.一种基于软件寻位的数控加工技术.西安交通大学学报,2001(07)19.用于业务流设计的一种多Agent模型.西安交通大学学报,2001(08)20.具有极点配置的不确定性机器人鲁棒H∞控制.西安交通大学学报,2001(08)21.多色集合在加工系统建模与分析时的应用.西安交通大学学报,2001(09)22.基于快速成型制造技术的滴管快速制造方法研究.西安交通大学学报,2001(09)23.基于粗糙集与模糊神经网络的多级压缩机诊断.西安交通大学学报,2001(09)24.基于模糊彩色Petri网的知识表示与获取研究.西安交通大学学报,2001(10)25.基于Volterra级数模型的非线性系统的鲁棒自适应辨识.西安交通大学学报,2001(10)26.具有矩形模糊参数的大工业过程关联平衡法.西安交通大学学报,2001(10)27.混凝土生产输送浇注过程计算机综合监控系统.西安交通大学学报,2001(10)28.具有死区的饱和工业过程控制系统的迭代学习控制.西安交通大学学报,2001(10)29.含可变时延的大规模通用神经网络动力系统的吸引域.西安交通大学学报,2001(10)456西　安　交　通　大　学　学　报 第36卷　。

太阳能电池PECVD工艺参数对生长氮化硅薄膜影响的研究摘要：氮化硅膜是对提高太阳能电池光电转换效率有重要作用的减反射膜。

文章介绍了氮化硅膜的钝化作用和减反射作用，陈述了pecvd生长的氮化硅薄膜的基本性质，以156mm×156mm型号的多晶硅太阳电池片为例，结合实际测量数据，分析了在淀积过程中温度、硅烷氨气流量比和射频功率等工艺参数对氮化硅薄膜的生长及其性质的影响。

关键词：pecvd；工艺参数；氮化硅膜；太阳能电池中图分类号：tn304 文献标识码：a 文章编号：1009-2374（2013）02-0014-02太阳能是一种绿色环保的新能源，制备氮化硅（si3n4）减反射膜是制造高效率太阳能电池的重要环节。

氮化硅膜通常采用pecvd 技术生成。

pecvd又称等离子体增强化学气相淀积，淀积过程中，硅烷氨气流量比、射频功率、温度、淀积时间等工艺参数的变化对氮化硅薄膜的生长均有影响。

1 氮化硅膜在太阳能电池中的作用通常sinx中的si/n值为0.75，即si3n4，而实际pecvd淀积氮化硅的化学计量比会随工艺的不同而变化，si/n变化的范围在0.75～2之间。

pecvd的氮化硅薄膜中，除了含有si和n元素，一般还包含一定比例的氢，即sixnyhz或sinx︰h。

利用pecvd技术在硅片表面淀积的氮化硅薄膜，可以使薄膜前后两个表面产生的反射光相互干扰，从而抵消反射光，达到减反射的效果，增加对太阳光的吸收，提高光生电流密度，从而提高电池的转换效率。

同时，氮化硅膜中的h降低了表面复合速率，带来更小的暗电流和更高的开路电压，提高了光电转换效率。

另外高温瞬时退火会断裂一些si-h、n-h键，游离出来的h与缺陷及晶界处的悬挂键结合，减少了界面态密度和复合中心，达到对电池的钝化效果。

2 氮化硅膜的pecvd法制备cvd（全称为chemical vapor deposition）即化学气相沉积。

cvd 技术主要有以下几种：apcvd（常压，700℃～1000℃）、lpcvd（低压，750℃）、pecvd（等离子体增强型，300℃～450℃）。

【技术】详解钝化接触太阳能光伏电池晶硅太阳能电池的表面钝化一直是设计和优化的重中之重。

从早期的仅有背电场钝化，到正面氮化硅钝化，再到背面引入诸如氧化硅、氧化铝、氮化硅等介质层的钝化局部开孔接触的PERC/PERL设计。

虽然这一结构暂时缓解了背面钝化的问题，但并未根除，开孔处的高复合速率依然存在，而且使工艺进一步复杂。

近几年来，一种既能实现背面整面钝化，且无需开孔接触的技术成为机构研究的热点，这就是钝化接触（Passivated Contact）技术。

当电池两面均采用钝化接触时，还可能实现无需扩散PN结的选择性接触（Selective Contact）电池结构。

本文将详细介绍钝化接触技术的背景，特点及研究现状，并讨论如何使用这一技术实现选择性接触电池。

表面钝化的演进钝化的“史前时代”在90年代之前晶硅电池商业化生产的早期，太阳能电池制造商已经开始采用丝网印刷技术，但与我们如今使用的又有所不同。

主要的区别在于两点：首先当时的正面网印银浆没有烧穿（Fire-through）这一功能，因此在当时的生产线上，需要先进行网印，而后沉积当时的TiO2减反射层。

另一个区别在于当时的银浆与硅形成有效欧姆接触的能力较差，只有与高掺杂的硅才可以接触良好。

由于TiO2没有很好的钝化功能，人们在当时并没有过多的考虑钝化。

而且由于减反射层在金属电极之上，因此沉积的时候需要用模版遮挡主栅，以便后续的串焊。

虽然这一时期，在实验室中，科研人员已经采用SiO2钝化电池表面，并取得不俗的开路电压和效率。

SiNx：H 第一次进化90年代，科研机构和制造商开始探索使用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备含氢的氮化硅（SiNx：H）薄膜用作电池正面的减反射膜。

其中原因之一在于相对合适的折射率，但更重要的原因则在于氮化硅优良的的钝化效果。

氮化硅除了可以饱和表面悬挂键，降低界面态外，还通过自身的正电荷，减少正面n型硅中的少子浓度，从而降低表面复合速率。

氮化硅薄膜光学性质的研究摘要：氮化硅薄膜具有优良的光学性能，常用作太阳能电池表面的减反射材料。

采用传统的退火炉和快速热退火炉进行了不同时间和温度下的退火比较，并研究了退火对薄膜光学性能的影响。

研究发现：氮化硅薄膜经热处理后厚度降低，折射率先升高后降低。

关键词：太阳能电池；氮化硅薄膜；热处理引言由于有着良好的绝缘性，致密性，稳定性和对杂质离子的掩蔽能力，氮化硅薄膜作为一种高效器件表面的钝化层已被广泛应用在半导体工艺中。

人们同时发现，在多晶硅太阳电池表面生长高质量氮化硅薄膜不仅可以十分显著地提高多晶硅太阳电池的转换效率，而且还可以降低生产成本。

作为一种减反射膜，氮化硅不仅有着极好的光学性能(λ =6 3 2 ． 8 n m时折射率在 1 . 8 ～2． 5之间，而最理想的封装太阳电池减反射膜折射率在 2 ． 1 ～2． 2 5 之间) 和化学性能，还能对质量较差的硅片起到表面和体内钝化作用，提高电池的短路电流。

因此，采用氮化硅薄膜作为晶体硅太阳电池的减反射膜已经成为光伏界的研究热点。

1 . 氮化硅薄膜的光学性质1 .1实验本实验采用2cm×2cm×400um的单面抛光的P型<100>Cz硅片，在沈阳科仪中心PECVD400型真空薄膜生长系统中生长氮化硅薄膜。

氮化硅薄膜制备过程如下：实验前使用乙醇和丙酮超声清洗样品15min以去除油污，然后用1号液(H20：H202：NH3·H20=5：1：1)和2号液(H20：H2O2：HCl=5：1：1)清洗，最后再使用5％稀氢氟酸(HF)漂洗5min以去除氧化层，去离子水洗净烘干后放人反应室。

采用硅烷(10％氮气稀释)和高纯氨气作为反应气体沉积氮化硅薄膜，其中沉积薄膜的生长参数如下：气体流量为硅烷30sccm、氨气60sccm、工作气压30Pa、射频频率 13．5MHz、沉积时间10min。

沉积薄膜后，采用传统的退火炉和新兴的快速热退火炉进行了氩气保护下不同时间和温度下的退火比较，并测试了薄膜退火前后的厚度、折射率。

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究随着环境污染的严重，大规模应用可再生能源以减少碳排放已成为全球共识，太阳能发电作为可再生能源的主要来源之一受到了广泛关注。

太阳电池作为太阳能发电的基本组成部分，其能量转换效率直接影响发电效率，因此研究其表面抗反射技术是提高太阳能转换效率的关键。

晶体硅太阳电池是当前主要应用的太阳电池类型之一，它的表面反射率较高可达20％，这将导致太阳能发电效率降低，因此必须采取措施改善表面反射性。

氮化硅具有良好的光学特性，可以在表面形成一层抗反射膜，以达到降低反射率的目的。

针对晶体硅太阳电池的表面反射性，我们研发出一种新的氮化硅表面钝化技术，可大大改善晶体硅太阳电池的表面反射率，从而提高太阳能转换效率。

该技术的原理是在被修饰表面上用气体直接制备氮化硅抗反射膜。

在此过程中，采用等离子体将硅源物质（硅烷）和氮源物质（氮气）以一定比例混合，并利用高温等离子体条件催化气体反应，使氮气和硅烷气体分子迅速反应，形成能够在表面形成一层稳定的氮化硅反射膜。

该技术以晶体硅太阳电池为测试材料，在不同条件下，如氮气流量、反应温度、料体比例等，研究不同反应条件下氮化硅抗反射膜的覆盖面积、厚度以及反射率。

研究发现，当氮气流量达到200 sccm，反应温度达到400℃，硅烷和氮气的比例为1：1时，氮化硅薄膜覆盖面积最大，膜厚度最低，表面的反射率也最低，只有3.68％。

此外，研究还显示，氮化硅表面钝化技术可将晶体硅太阳电池表面反射率从20％降低到3.68％，极大地提高了太阳能转换效率。

总而言之，研究发现氮化硅表面钝化技术可以有效改善晶体硅太阳电池的表面反射性，增加其能量转换效率，为太阳能发电的发展提供了技术支持。

综上所述，氮化硅表面钝化技术为太阳能发电技术以及可再生能源利用提供了新思路，希望未来能有更多专家加入这项研究，共同研究在有限的环境中发挥最大的能源优势。