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实验与讨论 - 晶体硅太阳电池减反射膜的研究

2011年07月25日 11:30 山西电子威廉希尔官方网站 作者:赵 萍,麻晓园,邹 用户评论(0
3 实验与讨论

  本研究使用德国ROTH&RAU科学仪器研制中心制造的PECVD-SiNA1型设备制备不同厚度的SiN薄膜。

  测试设备用:SENTECH生产SE-400ADV的激光偏振仪;SEMILAB生产的WT-2000的少子寿命测试仪。

  实验材料:材料采用P型(100)的直拉的125 mmx125 mm单晶硅片,电阻率约为0.5~3 Ω·cm,厚度200+50μm。在实验前经过硅片清洗和制绒,磷扩散,等离子刻蚀,去除磷硅玻璃等工艺。

  实验用到的气体有SiH4,NH3,N2。腐蚀溶液为HF酸。SiH4和NH3气体分别用于等离子体增强型化学气相沉积法沉积SiN薄膜,为安全起见,SiH4由氮气稀释至10%,NH3浓度为99.999%。N2主要用于在沉积完薄膜后清洗气路和反应室,它们的纯度都为99.999%。

  PECVD系统主要工艺参数包括射频功率、反应气体组分、气体总流量、衬底温度和反应压力等,这些参数对SiN薄膜的性能有很大影响。

  由于影响PECVD系统淀积效果的参数很多,如气体流量和流量比,工艺腔温度,射频功率,沉积气压等等,而且对不同的PECVD设备会有不同的最佳参数,我们有必要就主要的控制参数进行研究,摸索出在这台PECVD设备上淀积氮化硅薄膜的最佳工艺参数组合。

  在此一共选取了沉积压强(6组)、微波功率(5组)、气体流量比(11组)、工艺腔温度(4组)四个变量。采取改变其中的变量其他三个变量不变的实验方法,最后得出各个变量主要对电池片哪些参数有影响,提出一个可行的最优实验方案。

  通过查阅相关资料,我们总结出SiN薄膜较好的各参数范围:薄膜厚度在70~80 nm之间,膜厚差应小于5 nm,折射率2.0~2.1之间,4 nd在630 nm左右,少子寿命越大越好,腐蚀速率越小。

  根据资料和实际经验,从以上几组实验中找出了一些实验效果比较好的参数,然后共得到8组优化参数,这8组实验做完之后,再用1:5的氢氟酸对制得薄膜进行腐蚀,实验具体参数如表3,实验结果如表4。

  

 

  

 

  图5~图8给出实验结果。采用平板式PECVD法制备氮化硅薄膜时,沉积条件对氮化硅薄膜特性的影响如下:

  

 

  (1)压强主要对折射率和腐蚀速率有影响:随着压强的升高(见图5),折射率上升而腐蚀速率下降(见图6)。压强增大时,膜的均匀性下降(见图7)。

  (2)功率主要对膜厚和膜厚差有影响:随着功率的增大,膜厚增大而膜厚差下降(见图8)。

  (3)流量比主要对折射率、膜厚和膜厚差都有影响:随着流量比的升高,折射率下降而膜厚和膜厚差都是先升后降(见图8)。

  (4)温度对薄膜的各个参数影响都不大。温度上升,折射率增大(见图5),腐蚀速度下降(见图6)。

  4 结语

  经过实验分析,在温度为430℃,压强为2.1×10-1mbar,功率为3 200 W,流量比为3.07,制备的薄膜具有良好特性,是制作减反射膜的良好的方案。

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( 发表人:叶子 )

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