Al2O3及SiNx-Al2O3薄膜對c-Si表面鈍化機制的研究.pdf

1、提高硅基太陽能電池的效率是人們目前面臨的主要問題。減少電池表面的光反射是提高電池效率的主要途徑之一。通常減少表面的光反射是通過制備SiNx減反射膜和在其表面制成金字塔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。目前這種工藝已經(jīng)十分成熟。表面鈍化則是另一種提高硅基太陽能電池效率的方法，它對于電池效率的提高一直是該領域的研究熱點。表面鈍化是通過在表面生長鈍化膜的方式實現(xiàn)的。在眾多的鈍化膜材料中，Al2O3由于其界面處存在的大量固定負電荷和低的界面態(tài)密度，以及其優(yōu)異的熱穩(wěn)定

2、性和透光性，被認為是太陽能電池天然的表面鈍化材料。其中影響Al2O3薄膜鈍化效果的因素有很多，本文主要研究退火條件對Al2O3薄膜鈍化效果的影響及其內(nèi)在的物理機制。SiNx膜中存在大量的氫，這些氫在退火的過程中能夠擴散到Al2O3與Si接觸的界面處，進一步提高界面的鈍化效果。因此本論文采用原子層沉積技術(shù)，在單晶制絨硅表面制備了Al2O3薄膜，研究了熱處理條件（溫度、時間）對單晶硅表面鈍化效果的影響規(guī)律，同時又在Al2O3薄膜的基礎上使用

3、等離子增強化學氣相沉積（PECVD）技術(shù)來生成SiNx薄膜，通過調(diào)節(jié)退火的溫度，來探究退火對SiNx/Al2O3疊層膜鈍化效果的影響，獲得了如下研究結(jié)果：
　?。?）利用原子層沉積技術(shù)（ALD），采用H2O和O3分別作為前驅(qū)體源，在CZ-Si表面制備了高質(zhì)量的Al2O3薄膜，通過改變退火時間和溫度獲得了最佳的Al2O3鈍化膜的制備條件，使界面載流子壽命提升了40倍以上，最高為85.41μs。并通過計算擬合獲得了界面處的固定電荷密度

4、、缺陷態(tài)密度以及界面處H的活化能EA，給出了Si/Al2O3界面處化學鈍化及場鈍化的根本來源。
　?。?）在此基礎上利用PECVD技術(shù)，制備了SiNx/Al2O3疊層鈍化膜，研究了疊層鈍化膜對不同導電類型的單晶硅材料的鈍化機制。通過改變退火溫度，有效的提高了界面處的載流子壽命。此外疊層膜的鈍化效果比單層膜的鈍化效果好，而且疊層膜的鈍化效果在高溫（800℃）退火時沒有明顯的減弱。以上結(jié)果具有普適性，可有效的應用到其他硅材料太陽能電池