太阳能电池PECVD工作工艺原理

1、目录,PECVD,的作用,PECVD,的原理,PECVD,工艺参数的调整,安全,定义,等离子体：由于物质分子热运动加剧，相互间,的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就,会变成自由运动并由相互作用的正离子、电子,和中性粒子组成的混合物。,PECVD,：,Microwave Remote Plasma Enhance,Chemical Vapour Deposition,微波间接等离子增强化学气相沉积,PECVD,的作用,在太阳电池表面沉积深蓝色减反膜,-SiN,膜。其还具有卓越的抗氧,化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸汽,扩散的能力；它的化学稳定性也很好，除氢氟酸和热磷酸能

2、缓慢,腐蚀外，其它酸与它基本不起作用。,除,SiN,膜外，,TiO,2,，,SiO,2,也可作为减反膜,PECVD,的作用,氮化硅颜色与厚度的对照表,颜色,硅本色,褐,色,厚度（,nm,）,0-20,20-40,40-50,55-73,颜色,很淡蓝色,硅,本,色,淡,黄,色,黄,色,厚度,（,nm,）,100-110,110-120,120-130,130-150,颜色,蓝,色,厚度（,nm,）,210-230,230-250,250-280,280-300,蓝绿色,浅绿色,橙黄色,黄褐色,红,色,深蓝色,蓝,色,73-77,77-93,93-100,橙,黄,色,红,色,150-180,180

3、-190,190-210,红,色,300-330,淡蓝色,深,红,色,PECVD,的作用,在左图中示出了四分之一波长减反射膜,的原理。从第二个界面返回到第一个界面的,反射光与从第一个界面的反射光相位相差,180,度，所以前者在一定程度上抵消了后者。,即,n,1,d,1,=,/4,空气或玻璃,n,0,=1 or 1.5,SiN,减反膜的最佳折射率,n,1,为,1.9,或,2.3,硅,n,2,=3.87,PECVD,的作用,PECVD,的作用,0.70,0.60,0.50,R,e,f,l,e,c,t,a,n,c,e,(,0,-,1,),0.40,0.30,0.20,0.10,0.00,300,40

4、0,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,Wavelength(nm),化学清洗后硅片反射率,沉积,SiN,膜后的反射率,PECVD,的作用,PECVD,的作用,钝化太阳电池的受光面,钝化膜,(,介质,),的主要作用是,保护半导体器,件表面不受污,染物质的影响，,半导体表面钝,化可降低半导,体表面态密度。,PECVD,的作用,钝化太阳电池的体内,在,SiN,减反射膜,中存在大量的,H,，在烧结过,程中会钝化晶,体内部悬挂键。,PECVD,的原理,PECVD,的原理,PECVD,工艺参数的调整,参数,沉积腔压力,总气体流量,范围,0.05,0.1-,0.2,0.5

5、mbar,150,300,500,sccm/PS,对,SiN,膜的作用,超过,0.25mbar,降低沉积率；低压增加,H,钝,化效果,备注,沉积率随着总气体流量增加（在,1000sccm/PS,时饱和），但在高流,量时等离子体分裂态少,较多的,SiH4,会导致较多的,Si,含量、,更高的折射率,速度的调整用作对膜厚的最终调整,随着温度增加轻微减少沉积率,调整,P-peak,可改变等离子源的扩散,长度，沉积率随着,P-mean,轻微增加,（通过,Ton,，,Toff,控制），如果不,均匀通过左,/,右微波功率调节左,/,右,沉积率。,在每一个过程,中左右使用略,微不同的脉冲,周期（相差,1-,2

6、ms,）,高的硅含量,（低于,1.2,）开,始在,SiN,膜中产,生光吸收,最佳值为,80cm/min,工作气体比,（,QNH,3,/QSiH,4,),承载框传输速度,1.5,2.0,4,15,20,30cm/min/PS,250,325,400,反应温度,P-,peak=2500,3200,36,00W,Ton=3,8,12ms,微波功率,Toff=12,18,25ms,（对一个微波源）,Mean,power=750,1000,15,00W,SiN,膜对太阳电池参数的影响,参数,范围,SiN,膜的作,用,备注,膜的厚度,70,75,80 nm,对最大的光,在烧结后膜,吸收为最佳,的光学特性,

7、的减反膜参,有一些改变,数,折射率,对最大的光,在烧结后膜,1.9,2.0,2.1,2,吸收为最佳,的光学特性,.2,的减反膜参,有一些改变,数,+-1,+-3,+-5%,膜的均匀性,氢对硅表面的钝,化,氢对体内的钝化,强烈依赖烧,结工艺,强烈依赖硅,片的体材料,安全,无水氨气是一种刺激性、无色、可燃的储存于钢瓶的液化压,缩气体。其存储压力为其蒸汽压,14psig(70,),。氨气会严重灼,伤眼、皮肤及呼吸道。当它在空气中的浓度超过,15%,时有立,即造成火灾及爆炸的危险，因此进入这样的区域前必须排空。,进入浓度超过暴露极限的区域要佩戴自给式呼吸器。大规模,泄露时需要全身防护服，并应随时意识到

8、潜在的火灾和爆炸,危险。暴露在氨气中会对眼睛造成中度到重度的刺激。氨气,强烈地刺激鼻子、喉咙和肺。症状包括灼伤感、咳嗽、喘息,加重、气短、头痛及恶心。过度暴露会影响中枢神经系统并,会造成痉挛和失去知觉。上呼吸道易受伤害并导致气管炎。,声带在高浓度下特别容易受到腐蚀，下呼吸道伤害会造成水,肿和出血，暴露在,5000ppm,下,5,分钟会造成死亡。,紧急救助,眼睛接触：用大量的水冲洗，立即进行医疗处理。,吸入：将人员移到空气清新处，若呼吸困难，则输氧，并迅,速进行医务处理。,皮肤接触：用大量水冲洗，立即脱掉被污染的衣服，并立即,进行药物处理。,安全,火灾扑救,灭火剂：干粉、二氧化碳或水,从泄漏区疏

9、散所有的人，切断氨气泄漏源，然后根据燃烧,的物质进行灭火。由于受热钢瓶内压力会升高，如果泄压装,置功能失灵，会引起钢瓶爆炸。,硅烷是一种无色、与空气反应并会引起窒息的气体。该气体,通常与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色无定型二氧化,硅烟雾。它对健康的首要危害是它自燃的火焰会引起严重的,热灼伤。如果严重甚至会致命。如果火焰或高温作用在硅烷,钢瓶的某一部分会使钢瓶在安全阀启动之前爆炸，如果泄放,硅烷时压力过高或速度过快，会引起滞后性的爆炸。泄漏的,硅烷如没有自燃会非常危险，不要靠近，不要试图在切断气,源之前灭火。,硅烷会刺激眼睛，硅烷分解产生的无定型二氧化硅颗粒会引,起眼睛刺激。吸入高浓度的硅烷会引起头痛、恶心、头晕并,刺激上呼吸道。硅烷会刺激呼吸系统及粘膜。过度吸入硅烷,会引起肺炎和肾病。硅烷会刺激皮肤、硅烷分解产生无定型,二氧化硅颗粒会引起皮肤刺激。,安全,紧急救助,由于硅烷泄漏引起人员灼伤应由受过培训的人员进行,急救，并立即寻求医疗处理，眼睛接触：应立即用水冲洗至少,15,分钟，水流不要太快，同时翻开眼睑，使受难者为“,O”,形眼，,立即寻求眼科处理；吸入：将患者尽快移到空气清新处，如有,必要由受过培训的人员进行输氧或人工呼吸。皮肤接触：用大,量的水清洗至少,15,分钟，脱掉已暴露在硅烷中被污染的衣服，,小心不要接触到眼睛，如果患者有持续的刺激感或其他进一步