单晶硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究

南通大学毕业设计（论文）立题卡 课题名称 单晶硅太阳能电池表面 积 反射膜工艺研究 出题人 施 敏 课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件、成果形式等） 近年来， 太阳能等可再生能源发展迅速， 一些 国内光伏企业也跻身世界先进行列。其中晶体硅电池占有 90%以上的市场。利用 方法在晶体硅太阳能电池的表面淀积氮化硅减反射薄膜可以明显提高电池的性能。本课题基于 离子增强化学气相淀积薄膜设备，对淀积氮化硅薄膜的工艺 条件进行重点研究。 主要内容： 使用和工作原理； 3. 研究 积氮化硅薄膜的工艺条件。 完成课题条件： 备、多种气源、检测设备等。 成果形式：工艺数据、毕业论文。 课题来源 科研 课题类别 毕业设计 该课题对学生的要求 适合电子科学与技术专业的学生。 教研室意见 该课题侧重半导体器件制造工艺，工作量及难易程度适中，符合专业培养目标和要求。 教研室主任 签名： _ _年 _月 _日 学院意见 同意立题（ ） 不同意立题（ ） 教学院长签名： _ _年 _月 _日 注： 1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指 ： 3. 其他。 3、课题类别是指： 4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。 5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。 课题的内容和要求 （研究内容、研究目标和解决的关键问题） 本课题基于 离子增强化学气相淀积薄膜设备，对淀积氮化硅薄膜工艺条件进行重点研究。 主要内容： 1. 了解单晶硅太阳能电池的原理； 2. 了解 使用和工作原理； 3. 研究 积氮化硅薄膜的工艺条件。 研究目标：薄膜重要参数（淀积速率、膜厚度、折射率）与微波功率、衬底温度、淀积时间、 量比 和淀积腔压力 等因素的关系。寻找最佳的工艺方案。 关键问题：获得最佳质量膜的工艺条件的选择。 课题的研究方法和技术路线 研究方法：在熟悉掌握 备的工作原理、结构基础上，利用该设备进行 氮化硅薄膜淀积，探 索最佳淀积工艺方案。 技术路线： 1. 熟悉设备结构，掌握设备使用； 2. 熟悉 工作原理； 3. 通过调研及查找资 料，获得成熟的工艺方案； 4. 获得实验样品，通过测试，再探索最佳淀积工艺方案。 基 础 条 件 备： 源： 试设备： 椭偏仪 材料：六英寸单晶硅抛光片 参考文献 1 施敏著半导体器件物理与工艺（第二版） M苏州： 苏州大学出版社，2004， 359 366 2 关旭东硅集成电路工艺基础 M北京：北京大学出版社， 2003， 122 156 3 电子制造科学原 理 M北京：电子工业出版社， 2003，326 352 4 陈力俊微电子材料与制程 M上海：复旦大学出版社， 2005， 350 370 5 导体制造技术 M 北京：电子工业出版社， 2003， 220 230 6 7 0 (2000) 135142 8 . on a 1 (2002) 169179 本课题必须完成的任务： 1. 完成一套 积氮化硅薄膜工艺方案。 2. 完成样品的测试分析。 成果形式 工艺数据、毕业 论文 进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 阅中外参考文献，翻译一份英文资料。 化吸收参考文献及资料，撰写毕业设计开题报告。 3 月 30 日 上交开题报告 解 备的工作原理及使用。 成开题答辩 备毕业设计中期检查。 5 月 11 日前 完成中期检查 索工艺条件，完成实验样品的制作和测试。 写毕业论文。 6 月 3 日 交毕业论文草稿 改完善毕业论文，进行毕业设计成果演示和验收。 6 月 8 日前 毕业论文定稿 备和进行毕业论文答辩。 学生姓名 吴超 学 号 0313046w 专业 电子科学与 技术 课题名称 单晶硅太阳能电池表面 积 反射膜工艺研究 阅读文献 国内文献 6 篇 开题日期 况 国外文献 4 篇 开题地点 文峰校区西 632 一、 文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献） 如今世界各国都在大力鼓励太阳能光电产业的发展。据报道，日本 1992年启动了新阳光计划，到 2003年日本光伏组件生产占世界的 50%，世界前 10大厂商有 4家在日本。德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。太阳能之所以引起全世界的关注，除了因为全球化石能源价格的不断上涨外，另一个重要原因是：由 于这些年来人们对太阳能光电池所做的努力，使得太阳能电池的光电转换效率提高到比较实用范围。实验室制得的多晶硅光电池转化率达到 19%，单晶硅光电池转化率是 25%，砷化镓光电池是25%，在实验室中特制的砷化镓光电池甚至已高达 35% 然而众多高效电池只能在实验室中制得，工业化生产的电池转换效率只有15%日本一家知名光伏企业利用超浅结扩散制得的电池转换效率达 18%。业内人甚至称这已经接近工业生产的极限。 使用 高半导体对 光的吸收。同时，氮化硅中含有的氢可以对半导体进行良好的表面钝化和体钝化，这样可以降低载流子的复合率达到增加短路电流的目的。 实践证明，经过 0%以上，而电池的短路电流也增加了 30%以上。 目前，众多国际标准都对太阳能电池质量做出了严格的规定。而世界光伏市场也都是以发电功率对电池进行定价。光伏市场 90%以上都是晶体硅电池产品。随着电池厂家产能的迅速扩大，使得太阳级的单晶硅和多晶硅供应紧张，甚至已成为行业发展的瓶颈 ， 这也增加了生产成本。 所以，不断提高电池的转化效率和质量对降低生产成本和提高企业竞争力有着重要的意义。 在电池表面淀积氮化硅减反膜可以提高电池对光的吸收，从而提高效率。由于其稳定的化学性质又可以对电池提供长期的保护，使电池不会失效。但是，由于设备之间的差异和老化等原因，使得制备的薄膜质量存在许多不稳定性。 所以，在生产之前要对设备进行工艺条件的实验，得到最佳的工艺参数。在生产中还要对产品质量进行跟踪，并根据实际情况对工艺参数进行优化。通过这些努力希望能够得到尽可能质量稳定可靠而又高效的电池 。 本课题将以 统为基础来完成设计。 德文 ） ）理系统）的缩写。它是专门利用 初 要用于太阳电池减反膜的沉积。 1 施敏著 半导体器件 物理与工艺（第二版） M苏州： 苏州大学出版社， 2004，359366 2 关旭东硅集成电路工艺基 础 M北京：北京大学出版社， 2003， 122156 3 电子制造科学原理 M北京：电子工业出版社， 2003，326352 4 陈力俊微电子材料与制程 M上海：复旦大学出版社， 2005， 350370 5 导体制造技术 M 北京：电子工业出版社， 2003，220230 6 赵亮 . 减反射膜和 7 何祚庥 . 太阳能 引起全世界关注 . 中国新 能源网 . 8 9 0 (2000) 135142 10 . on a 1 (2002) 169179 二、 课题的基本内容，预计解决的难题 本课题基于 离子增强化学气相淀积薄膜设备，对淀积氮化硅薄膜工艺条件进行重点研究。 主要内容： 使用和工作原理； 3. 研究 积氮化硅薄膜的工艺条件。 研究目标：薄膜重要参数（淀积速率、膜厚度、折射率）与微波功率、衬底温度、淀积时间、 量比和淀积腔压力 等因素的关系。寻找最佳的工艺方案。 关键问题：获得最佳质量膜的工艺条件的选择。 三、 课题的研究方法、技术 路线 研究方法：在熟悉掌握 备的工作原理、结构基础上，利用该设备进行氮化硅薄膜淀积，探 索最佳淀积工艺方案。 技术路线： 握设备使用； 工作原理； 得成熟的工艺方案； 过测试，再探索最佳淀积工艺方案 。 四、 研究工作条件和基础 备： 气源： 测试设备： 椭偏仪 ； 材料：六英寸单晶硅抛光片 。 题目 ： 单晶硅太阳能电池表面 积 反射膜工艺研究 南通大学毕业设计（论文） I 摘 要 等离子增强化学气相淀积氮化硅减反射薄膜已经普遍应用于光伏工业中，其目的是在晶体硅太阳能电池表面形成减反射薄膜，同时达到了良好的钝化作用。氮化硅膜的厚度和折射率对电池性能都有重要的影响。探索最佳的工艺条件来制备最佳的薄膜具有重要意义。本课题是利用 备进行 淀积 氮化硅 薄 膜的实验， 介绍 了几种工艺参数对 薄 膜生长的影响 ， 获得了生长氮化硅 薄 膜的最佳工艺条件，制作出了高质量的氮化硅 薄 膜。 实验中使用 了 椭偏仪 对样品进行 膜厚以及折射率的测量。 关键词： 等离子增强化学气相 淀积，氮化硅薄膜，太阳能电池，光伏效应，钝化南通大学毕业设计（论文） iN is -V as an on of In of an of iN to of So it is to to In iN of to of on to iN to of 通大学毕业设计（论文） 录 摘 要 . I . 一章 绪论 . 1 阳能光伏产业发展现 状和未来 . 1 体硅太阳能电池技术的发展 . 1 课题的主要内容 . 2 第二章 单晶硅太阳能电池的原理与工艺 . 3 电池 的 基本结构 . 3 电池 的 基本原理 . 3 单晶硅太阳能电池工艺流程 . 5 第三章 积氮化硅薄膜的基本原理 . 8 学气相淀积技术 . 8 原理 和结构 . 9 膜淀积的微观过程 . 10 积氮化硅的性质 . 11 面钝化与体钝化 . 11 第四章 实验 . 13 备简介 . 13 备操作流程 . 14 反 射 膜 制工艺 流 程 . 15 佳薄膜厚度和折射率 的理论计算 . 16 验数据及分析 . 17 验总结 . 19 第五章 结束语 . 20 参考文献 . 22 致 谢 . 23 南通大学毕业设计（论文） 1 第一章 绪论 从 2003 年开始，全球化石能源的缺乏引发了能源价格不断攀升，可再生能源 也 因此得到了更多的重视，太阳能光伏行业迎来了发展的春天。 阳能光伏产业发展现状和未来 近年来 ， 光伏产业一直保持着 40%以上的高增长率 1。 2006 年 权威分析师 其 最新 的 光伏行业报告中预测： 2010 年底前太阳能电池及组件生 产增长 6 倍 ，太阳能电池及组件的产量在 2010 年底前至少将达到 10对于 2005 年增长 530%)，而这大部分仍为 晶体 硅太阳能电池及组件 。 在 2008间 光伏市场的 需求将大大的超出产能所能提供的供给 ， 并且需求比供给增长快的多 。 目前全球对价格在 $ 之间组件的需求大约为 5远远大于 2006 年的产量 ( 这 导致 组件价格提高了 15%及全行业税前 30%的平均利润率。 光伏产业的快速发展得益于世界上许多国家 和 政府有力的政策支持。 我国现在也在大力支持新能源事业的发展，制定了 许多扶植的政策和法规。 可再生能源法在 2006 年 1月 1 日起实施 ， 2005 年 4 月份国家能源领导小组会议已批准国家发改委提出的我国太阳能发电的中长期发展规划、发展重点和目标。国家发改委还同时发布了可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法 。 国家的这些扶植政策和措施将大力促进我国太阳能光电产业的发展。 近几年 我国太阳能电池制造业 已经凸显了快速发展的势头 ，尤其是江浙地区涌现了许多优秀企业，如无锡尚德电力有限公司，江苏林洋新能源有限公司，常州天合光能有限公司等。据国家发改委 /全球环境基金 /世界银行中国可再生能源发 展项目办公室估计， 2006 年底 我国太阳能电池 产量将达到 280而 生产能力可达 1450。 体硅太阳能电池技术的发展 晶体硅太阳电池是光伏行业的主导产品 3， 占市场份额的 90%，尤其是多晶硅太阳电池的市场份额已远超过单晶硅电池的市场份额 ， 自从六十年代太阳能电池作为能源应用于宇航技术以来，太阳能电池的技术得到非常迅速的发展，单晶硅太阳能电池的转换效率已接近 25%（单晶硅电池理论上极限转换效率为 27%） ，多晶硅太阳能电池的转换效 已接近近 20%。 由于太阳能光伏电池的高制造成本使得它的发 展和应用受到了一定的影响 4。而如果太阳能光发电的成本能够下降到 10 美分 /千瓦时，将有巨大的经济效益！所以现在所有的南通大学毕业设计（论文） 2 光伏企业以及研究机构都在努力研究更加先进的太阳能电池制作工艺和寻找更好更加廉价的电池材料，以达到提高转化效率，降低成本的目的。 对 晶体硅电池 的研究 应遵循以下工艺原则 ，即 低成本、大批量和高效化。 薄片化 具有双重目的。 薄片化可以降低成本 ，同时薄片电池可以降低载流子的体内复合从而提高光电转化效率 。目前硅片厚度已普遍地从 370m 降到 240m，很多厂家已减薄到 220m，仍能保持较高的成品率。现在已 开始试制 200m 的薄硅片产品。所以不断减薄硅片厚度，同时又保持高的成品率、产率和转化效率可以大幅降低成本。预计到不久的将来薄片电池可以做到 100m5。 大片化符合大批量的原则，目前多数光伏企业已能批量生产六英寸和八英寸晶圆硅片。而根据预测，中国有可能在未来 156156（ 晶硅片生产上，占有让国际光伏圈内不可小视的一席之地。因为中国有批量生产 8 吋单晶炉设备的厂家 ， 很多硅片厂家也在上 8 吋单晶生产线 ， 这些都将大大促进中国光伏产业的发展。 通过设计优化太阳电池生产工艺和电池结构，已经研制出了许多高效 电池。其中包括池（发射结钝化太阳电池） 、 表面刻槽绒面 池 、 背面点接触电池（前后表面钝化电池） 和 池（发射结钝化和背面点接触电池）。由这些电池设计和工艺制造出的电池的转换效率均高于 20%，其中保持世界记录（ 的单晶硅和多晶硅电池（ 的转换效率均是由著名的澳大利亚新南威尔斯大学设计的 池实现的。但由于工艺复杂，应用于工业生产成本过高。 课题的主要内容 目前众多光伏企业都采用 方法在太阳能电池表面 淀积 一层氮化硅减反 射薄 膜。 这除了可以大大减少 光线的反射率外 ，它还 起到了良好 的表面钝化和体钝化效果 ，达到 了 提高电池 的光电转换效率和 短路电流的目的。而氮化硅稳定的化学性质起到了抗腐蚀和阻挡金属离子的目的 ， 能够为电池提供长期的保护。所以，高质量的氮化硅薄膜对提高电池性能和质量都有重要作用。 本课题主要内容包括对单晶硅太阳能电池的基本原理和基本工艺的介绍，重点讨论其中的 积氮化硅减反射薄膜工艺。然后通过实验的方法对淀积薄膜的工艺条件进行研究，根据实验结果对工艺条件进行分析比较，从而获得最佳的工艺参数。 南通大学毕业设计（论文） 3 第二章 单晶硅太阳能电池的原理与工艺 半导体太阳能电池是基于 的光伏效应发电的。目前发展比较成熟的有晶体硅太阳能电池（单晶 硅 和多晶 硅 ）、砷化镓电池、非晶硅电池。晶体硅电池因为具有较高的转化效率和比较 成熟 的制造工艺被广泛的采纳 （因为已有成熟的硅集成电路工艺可以应用于晶体硅电池制造）。 以下主要介绍单晶硅太阳电池的原理及工艺流程。 2.1 电池 的 基本结构 图 一基本 电池 结构 图 6。正面为利用晶体表面的各向异性腐蚀原理形成的金字塔 形 减反射结构；条状物为 印刷的 正电极； n+为形成欧姆接触的重掺杂； n+为发射极扩散 ，以形成 ；背面为 印刷 背电场金属层形成背电极； p+为形成欧姆接触的重掺杂。 图 2.1 电池基本结构 2.2 电池的基本原理 假 设入射光垂直 面 7， 如果结较浅，光子将进入 区，甚至更深入到半导体内部。能量大于禁带宽度的光子，由本征吸收在结的两边产生电子 在光激发下多数载流子浓度一般改变较小，而少数载流子浓度却变化很大，因此应主要研究光生少数载流子的运动。 南通大学毕业设计（论文） 4 图 伏效应 原理 由于 势垒区内存在较强的内建电场（自 n 区指向 p 区），结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动 ， p 区的电子穿过 进入 n 区 ， n 区的空穴进入 p 区，使 p 端电势升高， n 端电势降低，于是在 两端形成了光生电动势，这就是的光生伏特效应。如图 由于光照在 两端产生光生电动势，相当于在 ，使势垒降低为 生正向电流 在 开路的情况下，光生电流和正向电流相等时， 两端建立起稳定的电势差 p 区相对于 n 区是正的），这就是光电池的开路电压。 如图 如将 与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断 的电流通过电路， 起了电源的作用。这就是光电池的基本原理。 图 电池 的原理图 南通大学毕业设计（论文） 5 晶硅太阳能电池工艺流程 图 当前比较流行的单晶硅太阳能电池的工艺流程，利用此工艺生产的电池的光电转换效率可达 图 晶硅电池的工艺流程图 1. 一次清洗 由于硅片表面有硅粉，金属离子等污染物，还有在切片过程中留下的损伤层，一次清洗就是为了消除这些影响。主要流程如 图 示。 图 次清洗 工艺流程 一次清洗 的 另一个主要目的是在电池表面形成绒面，利用 液 在 （ 100） 面上各向异性腐蚀在硅表面形成倒金字塔结构，使光线在硅片表面多次反射，增加阳光的吸收。在反应的过程中需要加入一定量的硅酸钠和异丙醇，以减慢反应速度，防止硅片在反应以后变得很薄，导致碎片率上升。 2. 扩散 和 等离子 体 刻蚀 扩散的作用就是在硅片表面形成 ，采用 P 型衬底，在表面扩散 N 型杂质，扩散源为 主要的反应如下： 5 2 （ 40 （ 2P+5 （ 南通大学毕业设计（论文） 6 扩散是太阳能电池工艺中最为关键的一部， 深度大致控制在 500是由生产线的设备和工艺条件所决定的。理论上，较浅的 有利于对光的吸收。但是浅结更容易受到后面工艺的破坏而导致电池性能大幅下降，这是相当危险的。结深是通过测量电池的方块电阻来间接控制的，一般在 3545 /。日本的一家较为先进的光伏企业可以将方块电阻控制在 90 /，同时可以保持高达 18%的光电转化效率。 扩散完成以后，进行等离子体刻边，主要是使用高能离子束将电池边缘清除。把有磷扩散在硅片边缘去除，防止电池的边缘漏电。 3. 二次清洗 在刻蚀完成以后，进行二次清洗，主要目的是去除硅片表面的磷硅玻璃（含有磷的, 流程 如图 示。 图 次清洗 工艺流程 表面残留磷硅玻璃的电池在镀膜时会出现白色花纹，这经常出现在电池边缘，使电池出现白边。这既影响电池性能，又影响电池的外观。 4. 淀积 减反射膜 在电池表面利用等离子增强化学气相淀积（ 化硅减反射薄膜，此工艺除了可以大大减少光线 反 射外，还可以达到良好的表面钝化和体钝化效果。这也是本文将要讨论的 主要内容。 5. 丝网印刷 丝网印刷是在电池的正反两面印制电极和电场。主要流程 如图 示。 : 图 网印刷 工艺流程 正电极印刷工艺要求栅线既高又细，目的是降低电极的体电阻以及尽量减小电极对电池的覆盖面积，从而增大受光面积。背电场印刷除了降低电池串联电阻外，还可以达到背 电 场钝化的目的。背电场印刷不可过厚，否则烧结后会使电池的弯曲度 过大。 南通大学毕业设计（论文） 7 6. 测试分选 采用国际标准规定的准稳态光源测试电池成品的转化效率、串联电阻、并联电阻、短路电流、开路电压等电学参数。另外还要控制电池的外观质量，并将电池分出等级。 成品的电池片不可以直接用来发电，因为考虑到单晶硅电池易碎，以及可能受到金属离子及水汽等外界污染会影响电池性能。通常要对电池片进行封装保护。由于单片电池的电势很小，通常将电池串联并封装成电池组件，如电池板、玻璃幕墙等。 南通大学毕业设计（论文） 8 第三章 积氮化硅薄膜的 基本原理 用 方法在晶体硅太 阳能电池表面淀积氮化硅减反射薄膜因为具有良好的减反射作用，同时达到了 良好 的表面及体钝化效果。其低温工艺又有效的控制了生产成本，而且保证了较高的产率（ 15000 片 /12h）。这些优点使得它受到了大多数光伏企业的青睐。 学气相淀积技术 半导体工艺中要使用到许多薄膜 淀积 技术 8。根据不同的用途，需要使用不同的方法来 淀 积薄膜。如栅极氧化膜和场氧化膜均需要用热氧化的方式，因为只有通过热氧化的方式才能提供具有最低界面陷阱密度的高品质氧化膜。 介电薄膜主要用来做分立器件或集成电路中金属层绝缘隔离和保护层。用化 学气相淀积的二氧化硅或氮化硅可以用来做介质膜。 术是使用加热、等离子体或紫外线等各种能源，使气态物质经化学反应（热解或化学合成）形成固态物质淀积在衬底上的方法。它与真空蒸发和溅射技术并列，是应用较为普遍的一种薄膜淀积技术。它有以下特点： (1)淀积温度低； (2)可以淀积各种电学和化学性质都符合要求的薄膜； (3)均匀性好； (4)操作简便，适于大量生产； 几种比较流行的 术 的基本工艺条件对比如下 ： 压 700； 压 750 , 300 ， 1105。 通过对比可以看出 一个基本特征是实现了薄膜淀积工艺的低温化（ 450 ）。因此带来的好处是： (1)节省能源，降低成本 ； (2)提高产能 ； (3)减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减 。 南通大学毕业设计（论文） 9 理 和结构 术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（ 或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。 法区别于其它 法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相淀积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低 膜淀积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的 程得以在低温实现。 微波 00 ， 0用高频（ 频率是 磁辐射使反应气体等离子体化，等离子体可看成由高能电子 20能粒子 中性气体 成。从宏观上看这种等离子体的温度不高，但其内部却处于受激发状态，其电子能量足以使气体分子键断裂，它们可以提供化学气相淀积过程所需要的激活能子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著减低了 膜淀积的温度范围。 膜的淀积过程 发生的化学反应式 如下： 3 + 6H+ （ 2 3 H+ （ 总反应式： 3 4 12 （ 如今， 术已经发展到比较成熟的阶段，出现了基于不同等离子体激发原理的 备。国内已经生产出了较为稳定的 可用于 生产和研究 的 设备。以下介绍两种基本的 备结构 11,12。 直接式 基片位于一个电极上，直接接触等离子体（激发源：低频放电 10如图 示。 直接式 于产生均匀浓度的等离子体，有利于 沉积 均匀的薄膜，且具有低的针孔密度，适合于制作集成电路工艺的介电层以及器件保护层。 南通大学毕业设计（论文） 10 图 接式 构 间接式 基片不接触激发电极（激发源： 波激发等离子），如图 示。 间接式 特点 ：在微波激发等离子的设备里，等离子产生在反应腔之外，然后由石英管导入反应腔中。在这种设备里微波只激发 接进入反应腔。间接 沉积速率比直接的要高很多，这对大规模生产尤其重要。 图 接式 构 膜 淀 积的微观过程 如图 示，工艺腔中的等离子基团先在电池表面形成沉积核心， 接着其他离子由于电荷吸引等作用在硅片表面不断的聚集、生长，这种过程的同时还伴随着薄膜扩张，兼并等过程的发生，最后形成均匀的 反射膜。成膜过程经历了成核阶段，成长阶段，扩张阶段和成形阶段。南通大学毕业设计（论文） 11 图 膜生长微观过程 积氮化硅的性质 在太阳能电池表面 淀积 减反射薄膜可以大大减少光线反射。 都可以作为减反射膜 9。传统太阳能电池是用 为减反射膜的， 其折射率虽然接近晶体硅太阳电池最佳光学减反射膜的理论值， 但是它对半导体没有 表面 钝化 功能 ， 折射率 (低，光学减反射效果不好，而且 不能起到阻挡 子的作用。与之相比， 优良的表面钝化效果； 高效的光学减反 射 性能； 低温工艺（有效降低成 本）； 含氢 可以对衬底提供体钝化 ； 卓越的抗氧化和绝缘性能，良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽扩散的能力； 良好的化学稳定性，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。 面钝化与体钝化 太阳能电池是一种少数载流子工作器件，当光照射到一个 在材料内的吸收产生电子与空穴对。在这种情况下，电子是少数载流子，它的寿命定义为从其产生到其与空穴复合之间所生存的时间。少数载流子在电池内的寿命决定了电池的转换效率。因此要提高电池的转换效率，就必须设法减少少数载流子 在电池内的复合，从而增加少数载流子的寿命。影响少数载流子寿命的因素有 :体内复合 、 表面复合 和 电极区复合。 正常的 i/ 是 氮化硅的化学计量比会随工艺不同而变化， 变化的范围在 了 ， 。 而 以 可通过 少电极区的复合可采用将电极区的掺杂浓度提高，从而降低少数载流子在电极区的浓度。减少载流子在此区域 的复合。 南通大学毕业设计（论文） 12 如图 10。由于晶体结构在表面突然中断，因此在表面区域产生了许多局部的能态，或是产生 些称为表面态 (能态，会大幅度增加在表面区域的复合率。 图 导体表面悬挂键 由于 有 大量的氢原子，可以很好的填补表面悬挂键，从而达到良好的表面钝化效果，大大降低了表面态密度，从而 显著 增加短路电流。 因为半导体内部总是存在许多缺陷，所以存在一定的内部悬挂键。而在后面的烧结工艺中，氮化硅减反 射 膜中存在的大量的氢被驱赶 到 半 导体内部，复合掉体内的悬挂键，从而达到了很好的体钝化效果。 1981 年， 先将等离子增强化学气相淀积 ( x : H 薄膜的技术引入晶体硅太阳电池的制作工艺中，随后便成功地开发出了转化效率为 15 %的 阳电池。自此，用 沉积的 x :H 作为晶体硅太阳电池的光学减反射及钝化膜，引起了人们极大的兴趣 ,出现了 新型结构的高效太阳电池。最近几年的发展说明， 淀积的 x :H 是获得高效晶体硅太阳电池最有效的手段之一。 南通大学毕业设计（论文） 13 第四章 实验 本实验利用 行了薄膜淀积实验，并使用 椭偏仪对薄膜的厚度和折射率进行测量，实验所用硅片为 6英寸抛光单晶硅片。 备简介 图 是专门利用 积氮化硅薄膜的系统 13。 要用于太阳电池减反射