单晶硅电池扩散薄层电阻和SiNx薄膜对电池短波响应影响

新闻

首页>> 资讯>> 晶硅技术>> 查看内容

单晶硅电池扩散薄层电阻和SiNx薄膜对电池短波响应影响

2011-09-27 10:24:00
浏览：10339 次
来自：
分享：

　　摘要：分别对不同薄层电阻的扩散片制成的单晶硅太阳电池和同样薄层电阻不同频率沉积的SiN_x薄膜的单晶硅太阳电池的光谱响应进行了比较，从理论上分析了随着薄层电阻的增大和采用低频(4okHz)的PECVD沉积SiN_x薄膜，短波响应得到提高的原因。光谱响应峰值随着薄层电阻的增大逐渐向短波方向移动。

　　0引言

　　为了提高太阳电池对太阳光各波段的吸收，太阳能工作者一直致力于提高太阳电池的光谱响应。其中提高短波响应的方法主要有扩散浅结、在电池片光照面制减反射膜。扩散浅结可以减少"死层"的影响，增加光生载流子的收集率，提高短波响应。SiN_x薄膜介电常数高(8F·m^-1)、碱离子的阻挡能力强、耐磨且疏水性好、减反射效果好，而且有很好的表面和体钝化作用，可使硅表面复合减少，从而有效地提高电池顶层的短波响应。提高长波响应的方法主要制作背场电池l，高低结减少了表面复合损失，在铝深扩散尾部的吸杂作用有助于增加体少子寿命，高温处理形成的金属问相有利于光的囚禁，从而增强了光谱近红外区的响应。国外对太阳电池的光谱响应非常重视，国内主要在光谱响应测试方法的改进上进行了一些研究，而在提高太阳电池的光谱响应上还有大量工作要做。

　　本文分别对不同薄层电阻的扩散片制成的单晶硅太阳电池和在同样薄层电阻的衬底上采用不同频率PECVD沉积SiN_x薄膜的单晶硅太阳电池的光谱响应进行了比较，得出随着薄层电阻的增大，短波响应的变化趋势有所提高，光谱响应的峰值向短波方向移动。而在其它沉积条件相同的情况下，PECVD使用低频(40kHz)比使用射频(13.56MHz)生长的SiN_x薄膜的太阳电池的短波响应要好。这与AjayUpadhyaya研究小组得出的结论一致。

　　1实验

　　本文扩散工艺采用POCl₃液态源扩散，用P型(100)Cz-Si，电阻率为3-6Ω·cm，厚度为240±20μm，扩散温度在850-950℃之间，扩散时间为l0-50min。用稀氢氟酸除去磷硅玻璃后，用四探针测试仪测试薄层电阻。每块扩散片从一边到对边分5点测试，取平均值。分别制备出33、40、46、50、54、58、75Ω/口的扩散片。用PECVD沉积SiN减反射膜，沉积温度、沉积时间、沉积压强、氨气和硅烷气体比例一定的情况下，薄层电阻为33、40、50Ω/口的扩散片用射频(13．56MHz)PECVD镀SiN_x膜，薄层电阻为46、50、58、75Ω/口的扩散片用低频(40kHz)PECVD镀SiN_x膜。然后全部进行丝网印刷电极，烧结成电池片。采用光谱响应测试设备(型号：CEP-25／CN)测试不同电池的光谱响应。

　　2结果与讨论

　　2．1薄层电阻对光谱响应的影响

　　用射频(13．56MHz)PECVD镀SiN_x膜，不同薄层电阻(33、40、50Ω/口)电池片的相对光谱响应见表1。由表1的数据分析，随着薄层电阻的变大，短波响应明显提高。用低频(40kHz)PECVD镀SiN_x膜，不同薄层电阻(46、50、58、75Ω/口)电池片的相对光谱响应见表2。由表2可以得出随着薄层电阻的增大，短波响应总体趋势提高。由上可知，虽然用不同的频率镀SiN_x膜，但得出相同结论：随着薄层电阻的增大(33～75Ω/口)，短波响应总体趋势提高。在突变结近似的情况下，

所以分析薄层电阻对短波响应的影响需要深入分析N_D。和d对短波响应的影响。薄层电阻的提高，可以是结越来越浅，也可以是磷浓度的降低。结越来越浅，提高少数载流子的寿命和收集率，特别是使高能量的光子在表面层产生的光生空穴在达到势垒区之前不被大量填隙磷原子、位错和缺陷复合掉，“死层”对太阳电池的负影响越来越小，提高了短波响应。磷和硅的共价半径分别为1．06Å和1．18Å，磷扩散进入硅晶体作为填隙原子，必然产生应力。随着磷浓度的增加，应力越来越大，当应力大到超过断裂应力，在硅单晶的<100>面上产生位错网络。磷位错网络产生了大量体非对称Shockley—Read—Hall(sRH)复合中心，体载流子寿命降低，电池光谱响应变差。

　　2．2 SiNx膜对光谱响应的影响

　　图1是分别在2片扩散片(50Ω/口)上用射频13．56MHz和低频40kHzPECVD沉积SiN_x膜所得电池片的相对光谱响应图。由图可知，低频PECVD沉积的SiN_x膜与射频的相比，电池光谱响应在300～910nm波段内要好，在910～1200lnm波段内稍差，但是从太阳光的能量相对分布来看，在300～910nm波段内能量相对分布约为84％，在910～1200nmn波段内能量相对分布约为16％，所以低频沉积比射频沉积的电池片的光谱响应要好很多。AjayUpadhyaya研究小组从光谱响应、反射率和少子寿命上进行了数值比较，得出较低频率沉积的SiN_x膜在发射结表面钝化和体钝化上优于较高频率沉积的SiN_x膜。