不同沉積方式制備的氮化硅膜對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，實驗研究了管式PECVD和平板式PECVD沉積的氮化硅膜對多晶硅太陽電池的影響。利用橢偏儀、積分球式反射儀、少子壽命測試儀以及電學參數測試儀，對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參數進行測試和表征。結果表明，管式PECVD鈍化的硅片少子壽命相對提高2us，而轉換效率相對增加了0.07%。

關鍵詞：管式PECVD；平板式PECVD；少子壽命

中圖分類號：TM914 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0069-01

目前，用來制備氮化硅薄膜的方法主要有：等離子增強化學氣相沉積法（PECVD）、低壓化學氣相沉積法（LPCVD）、射頻等離子增強化學氣相沉積法（RF-PECVD）、射頻（RF）磁控反應濺射法等[3]。其中，PECVD法沉積的氮化硅膜具有沉積溫度低、速度快，薄膜質量好，工藝簡單易于工人操作等優點被應用于晶體硅太陽電池產業中。同時，通過調整不同的SiH4和NH3流量，可以調節氮化硅薄膜中的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]。本文基于工業化生產，對比了管式PECDV和平板式PECVD兩種設備沉積的氮化硅膜對多晶硅太陽電池的影響。

1 實驗方法

采用電阻率為1.8Ω·cm，156*156的P型多晶硅片，在同一擴散電阻下均分為2組，每組400片。經濕法刻蝕后，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0.2-0.4mbar等工藝參數下進行氮化硅膜的沉積。最后，經過絲網印刷、燒結和電學參數測試完成太陽電池的制備。

2 結果與討論

（1）對管式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進行了測試。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）對制成的太陽能電池片進行電學參數的測試，結果如表1所示。

結果表明，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，而轉換效率增加了0.07%。下面對電池轉換效率分布情況進行了統計，結果如圖1所示，其中B代表的是平板式PECVD，C代表的是管式PECVD。

結果顯示，經管式PECVD制備的太陽電池中，轉換效率低于16.4%的電池片比例為3.08%，而經平板PECVD生產的比例為6.92%。因此，管式PECVD有利于提高太陽能電池的合格比例。

3 結語

當擴散電阻為60Ω/口時，管式PECVD沉積的氮化硅膜鈍化效果較好，太陽電池轉換效率相對提高了0.07%，同時有利于提高太陽電池轉換效率合格比例。然而，管式PECVD設備昂貴、生產效率低；平板式PECVD設備價格相對便宜、產量高，有利于降低生產成本。

參考文獻

[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，張樹人.PECVD法制備氮化硅薄膜的研究進展.材料導報網刊，2008，1：36-39.