不同沉积方式制备的氮化硅膜对多晶硅太阳电池的影响

胡洁　张宝增　王鑫波　庞海涛

摘 要：基于电阻率为1.8Ω·cm的P型多晶硅片，实验研究了管式PECVD和平板式PECVD沉积的氮化硅膜对多晶硅太阳电池的影响。利用椭偏仪、积分球式反射仪、少子寿命测试仪以及电学参数测试仪，对沉积的氮化硅膜层的厚度、折射率、反射率、少子寿命以及太阳电池片的电学参数进行测试和表征。结果表明，管式PECVD钝化的硅片少子寿命相对提高2us，而转换效率相对增加了0.07%。

关键词：管式PECVD；平板式PECVD；少子寿命

中图分类号：TM914 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0069-01

目前，用来制备氮化硅薄膜的方法主要有：等离子增强化学气相沉积法（PECVD）、低压化学气相沉积法（LPCVD）、射频等离子增强化学气相沉积法（RF-PECVD）、射频（RF）磁控反应溅射法等[3]。其中，PECVD法沉积的氮化硅膜具有沉积温度低、速度快，薄膜质量好，工艺简单易于工人操作等优点被应用于晶体硅太阳电池产业中。同时，通过调整不同的SiH4和NH3流量，可以调节氮化硅薄膜中的Si和N的比例，控制薄膜的折射率在1.8-2.3之间，以获得更好的钝化效果和减反射效果[4]。本文基于工业化生产，对比了管式PECDV和平板式PECVD两种设备沉积的氮化硅膜对多晶硅太阳电池的影响。

1 实验方法

采用电阻率为1.8Ω·cm，156*156的P型多晶硅片，在同一扩散电阻下均分为2组，每组400片。经湿法刻蚀后，分别利用管式PECVD和平板式PECVD沉积氮化硅膜作为太阳电池的减反射膜层。其中，管式PECVD沉积工艺条件为：温度为450℃下，压强为1600mTorr，SiH4、NH3气体的比例1：3-1：15，功率为6000W等；平板式PECVD沉积工艺条件为：温度300℃，NH3：SiH4气体比例1：3-1：5，带速160-200cm/min，射频功率3000W，压强0.2-0.4mbar等工艺参数下进行氮化硅膜的沉积。最后，经过丝网印刷、烧结和电学参数测试完成太阳电池的制备。

2 结果与讨论

（1）对管式PECVD和平板式PECVD沉积后的氮化硅膜的厚度、折射率和少子寿命等参数进行了测试。最终氮化硅膜层厚度均为81nm，折射率分别为2.10和2.08，反射率分别为5.30%和5.15%，而少子寿命分别为16.55us和14.75us。（2）对制成的太阳能电池片进行电学参数的测试，结果如表1所示。

結果表明，管式PECVD较平板式PECVD制备的太阳电池片的短路电流（Isc）高出了23mA，而转换效率增加了0.07%。下面对电池转换效率分布情况进行了统计，结果如图1所示，其中B代表的是平板式PECVD，C代表的是管式PECVD。

结果显示，经管式PECVD制备的太阳电池中，转换效率低于16.4%的电池片比例为3.08%，而经平板PECVD生产的比例为6.92%。因此，管式PECVD有利于提高太阳能电池的合格比例。

3 结语

当扩散电阻为60Ω/口时，管式PECVD沉积的氮化硅膜钝化效果较好，太阳电池转换效率相对提高了0.07%，同时有利于提高太阳电池转换效率合格比例。然而，管式PECVD设备昂贵、生产效率低；平板式PECVD设备价格相对便宜、产量高，有利于降低生产成本。

参考文献

[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，吴孟强，张树人.PECVD法制备氮化硅薄膜的研究进展.材料导报网刊，2008，1：36-39.