掺杂非晶硅沉积过程对SHJ太阳电池界面钝化影响研究-吴卓鹏

掺杂 非晶硅 沉积过程对 SHJ太阳电池界面 钝化影响研究 西安 2018-11-10 中科院上海微系统与信息技术研究所 吴卓鹏 1 主要内容 1. 背景介绍 2. 掺杂非晶硅沉积对钝化性能影响 3. 掺杂非晶硅沉积对本征非晶硅结构影响 4. SHJ电池性能 5. 总结 2 3 背景介绍 n+ a-Si:H i-a-Si:H c-Si(n) i-a-Si:H p-a-Si:H Rear emitter SHJ 衬底温度 (℃) 氢气稀释 热丝温度（ ℃） I160 160 0.5 1700 I120 120 0.5 1700 n-type a-Si:H / 4 1900 本征非晶硅 c-Si(n) 掺杂非晶硅 HWCVD 热丝化学气相沉积 高能原子 H 掺杂非晶硅的沉积是否会影响 本征非晶硅的结构及钝化性能 ？ 4 两种本征非晶硅初始性质对比 SiHx键合 赝介电常数 Low stretching mode (LSM): 1980-2020 cm-1, isolated H High stretching mode (HSM): 2070-2100 cm-1, clustered H 微结构因子 R=HSM/(HSM+LSM) I120:高微结构因子 R，低赝介电常数 ,疏松多孔 I160:低微结构因子 R，高赝介电常数 ,结构致密 双面 i钝化性能 a-Si:H(i) a-Si:H(i) c-Si(n) I120:低钝化性能 I160:高钝化性能 5 掺杂非晶硅沉积对钝化性能的影响 如何表征掺杂层沉积过程中 本征非晶硅层的结构变化？ 双面 in钝化性能 I120I160 钝化性能的反转表明掺杂 非晶硅的沉积过程改变了 本征非晶硅的化学钝化性能 （结构特性） 6 10 nm i c-Si(n) 本征非晶硅 沉积 10 nm i c-Si(n) 10 nm i c-Si(n) 10 nm i 10 nm i c-Si(n) 6 nm n n-type非晶硅沉积 （本征非晶硅重构） 10 nm i 10 nm i c-Si(n) 10 nm n 30%H2O2/50%HF(4:1) 刻蚀速度 ~0.5 nm/min n-type非晶硅刻蚀 10 nm i c-Si(n) 10 nm i c-Si(n) 如何表征？ —— 掺杂 非晶硅的 nm级化学刻蚀 Step 3 10 nm i c-Si(n) 10 nm i c-Si(n) 10 nm i c-Si(n) as-deposited 6 nm n+ depo&etch 10 nm n+ depo&etch 表征 FTIR/SE Step 2Step 1 Step 4 7 掺杂层沉积过程中本征非晶硅的结构变化 LSM —— 高能 H对悬挂键的饱和 HSM —— 高能 H降低了孔洞数量 v 赝介电常数 —— 薄膜的致密化 8 SHJ电池结果 VOC 疏松本征层的高钝化性能 JSC 疏松本征层更宽的带隙， 降低了寄生吸收损失 疏松本征层作为前表面 钝化层的优势： Eg 1.84eV vs. 1.75eV 9 总结 •揭示了掺杂非晶硅沉积过程对于本征非晶硅化学钝化性能的影响 •通过一种精确的化学刻蚀方法，表征了本征非晶硅在后续非晶硅沉积过程中的结构演变： 微结构因子降低，薄膜质量密度提高，钝化性能提高 •在电池性能上，疏松本征非晶硅可以提高少子寿命和开路电压。 同时，由于带隙更宽，作为前表面钝化层时可以降低寄生吸收提升短路电流。