热丝温度对Cat-doping 后处理的SHJ太阳电池钝化性能的影响

热丝温度 对 Cat-doping 后处理 的 SHJ太阳电池 钝化性能的影响 李振飞，张丽平，刘文柱，吴卓鹏，刘正新， zhenf@mail.sim.ac.cn 中国科学院 上海微系统与信息技术 研究所，新能源技术中心 1 2 contents Cat-doping简介 热丝温度的影响 低温材料和电池性能 总结 B原子激活 过程 B30 +Si40 = B4− +Si3+ Cat-doping后处理方法 NMR结果显示 a-Si:H(p)中存在 四配位和三 配位 的 B原子。 8-N rule 指出 B更倾向于 3配位 原位生长掺杂效率低 ——采用后处理方法。 1.John Robertson, Phys. Status Solidi A, 1–12 (2016) 2.W. B. Jackson , Phys. Rev B. 41,17 (1990) 3. H. Matsumura et al. J. Appl. Phys. 116 11, (2014). 3× 3步 cat-doping法。 3 Cat-doping过程分析 B2H6（ 2% diluted in H2）在热丝表 面分解产物 调控热丝温度 (电流 )，固定掺杂气体流量（ B2H6），以及各步时间。 4 Doping步骤热丝温度影响处理效果。 B2H6流量 /sccm 热丝温度 /℃ 处理时间 /s 冷却时间 /s 45 变化 90 10 热丝温度对微结构影响 5 T ↑, Eg ↓, e2 ↑,材料 H含量下降而致 密度增加。 1 𝑛2 E −1 = 𝐸0 𝐸𝑑 − 𝐸2 𝐸𝑑𝐸0 截距 斜率 𝐸𝑑 = 𝛽′𝑁𝐶𝑁𝑣𝑍a a-Si:H(i) a-Si:H(p) Nv代表单位体积价带电子数， 主要由 Si原子提供 结构： i+p Tfila： 2000~1500℃ Ed ， Nv ，进一步 证明高温下材料致密化 sample Ed 1500 37.46 1750 40.13 1850 40.17 2000 40.92 S. H. Wemple and M. DiDomenico, Phys. Rev. B 3 1338 (1971) 𝑛2 E −1 = 𝐸d𝐸0𝐸 02 −𝐸2 热丝 温度提升，累积的热效应变大，钝化性 能下降，电池的 Voc下降 热丝温度对钝化性能及 SHJ电池影响 Doping电池在 1750℃ 进行处理 6 对 p-layer进行 B-doping处理 少子寿命随热丝温度的变化 p/i/c-Si(n)/i/n 低热丝温度（ 1500）材料结构 分解 后组分依靠动能扩散进入样品 H原子的扩散长度远高于 B组分 a-Si:H(i)和 a-Si:H(p)均获得 H含量提升 Li et al. J. Appl. Phys. 128, 045309 (2020) 7 低热丝温度 SHJ电池结果 B2H6流量 /sccm 热丝温度 /℃ 处理时间 /s 冷却时间 /s 45 1500 90 10 8 少子寿命较 reference明显提升，电池 Voc获得提升。 我们研究了 B-doping过程中热丝的热效应，发现累积 的热效应会严重降低电池的钝化； 针对 Cat-CVD累积的温度效应， 采用降低 处理过程中 热丝的温度， 能够 显著 降低 对钝化的 劣化； H注入过程能够提升本征层和掺杂层的 H含量，从而 提升电池的少子寿命和 Voc。 总结 9 Thanks for your attention! 10