e SiH 4 SiH 2 H 2 e e SiH 4 SiH 2 H 2 2e
NH3 SiH4
（H含量占15%-20%）
通过对尾气的检测，等离 子中无SixNyHz化合物（rfPECVD也是如此），而与到 达Si基底表面的NH，SiH基 团密切相关，故反应成为固 相薄膜是在基底上发生。
nd

o
n
, d

2
,d
d 2
n 1.97 2.33
d 83 69
图3.1 镀膜前后电池片的反射率
630
Voc Isc
5.54 5.52 5.50
628
626
Voc/mV
5.48 5.46 5.44
624
622
5.42 5.40
620
2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25
图3.8 各种工艺阶段的少子寿命及J0
6
carries time J0
SiN:H+firing firing again
图3.7 各种工艺阶段多晶片的少子寿命
5
no passivation
SiN:H
10 S
3
2
1
0
10 A
4
-6
NH3 passivation
-11
复合率的减少有助于提高电池片的开压：
2.1真空度--沉积压强
不同真空度分子运动：

>102Pa 10-1Pa 10-6Pa 10-8Pa
分子以热运动为主 分子间碰撞与分子容器间碰撞近似相等 分子与容器壁碰撞为主，成膜粒子直线飞行 几乎无碰撞


真空度对薄膜的影响：
1.大气中杂质的引入 成键：如Si-O 类似与“掩埋” 2.影响成膜粒子的输运及成膜过程 碰撞中能量的传递 成膜粒子在基底上的迁移
17.5 17.4
Eff/
proir17.2%/%
100 80 60 40 20 0
Eff/%
17.3 17.2 17.1 17.0
2.00 2.05 2.10 2.15 2.20 2.25 2.00 2.05 2.10 2.15 2.20
2.25
n
图3.2 单晶电池在不同折射下率：
图2.2.1 线型微波等离子体发射源功率分布及调制
3000 2.10
3200
3400
3600
3800 2.10 2.08 2.06 2.04 2.02 2.00 86 84 82 80 78 76 74 72 70
refractive index thickness
2.08 2.06 2.04 2.02 2.00 86 84 82 80 78 76 74 72 70 3000 3200 3400 3600 3800
反射 光 学 损 耗 遮挡
转 换 效 率 的 损 耗
透射
欧姆损耗
体电阻 金半接触电阻
电 学 损 耗 复合损耗
发射极区横向电阻
表面复合
体复合
减反膜的应用

原理：相干光源发出的两束光，在 某处的光程差是光源λ/2奇数倍时， 产生干涉相消。

4 n 2 SiN no nSi
system
Air/SiN/Si glass/SiN/Si

22
refractive index
2.28 2.24 2.20 2.16 2.12
24
26
28
30
32
2.28 2.24 2.20 2.16 2.12
thickness/nm
82 80 78 76 74 72 22 24 26 28 30 32 deposition pressure/Pa
82 80 78 76 74 72
Power/W
图2.2.2：微波功率与n，d关系
2.3 温度：
350
2.12
reflective index
360
370
380
390
400 2.22 2.20 2.18 2.16 2.14 82 80 78 76 74
350
360
370
380
390
400
2.22
2.12
2.20
2.10 2.08 2.06 2.04 2.10
微波PECVD技术
技术中心：胡俊涛 2010.9

1.PECVD物理基础
等离子-电离 微波-微波与物质作用 PECVD反应过程

2.工艺参数
真空度 激励源 温度 气流（比）

3.减反射与钝化
1.PECVD物理基础
1.1等离子-电离
Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
图3.9：多晶压强与Isc，Uoc, Eff
图3.10
Si-N键密度对应的Voc
图3.11 图3.8中电池片最终电压
小结：


单晶电池片关注光学匹配，主要反映在电参数 的Isc。 多晶电池片的体钝化对Uoc影响尤为重要，工 艺中先关注电压，再匹配电流。
后期工作：

1 B台稳定性，减小A台SiH4耗气量；
表面钝化:

表面钝化：SiN薄膜中的H原子占据Si基底表面中的悬挂键，从而降低 表面态密度，以达到减少表面能级，从而减少表面复合。
H
Si Si
Si
Si
图3.4 Fz-Si 不同沉积温度下的有效少子寿命
图3.3：Si原子悬挂键示意图
体钝化
图3.6 烧结+镀膜与镀膜+烧结，电池片的IQE
图3.5 PECVD钝化前后晶界处的IQE [4]
Roth&Rau设备，等离子激 励在工艺腔外，通过石英管 传导，被激励物质与样品接 触[1]，故等离子源与样品独立， 属于间接PECVD，样品表面 不会发生离子轰击。
图1.3 镀膜腔实物及剖面图
2. PECVD工艺


2.1.真空度--沉积压强 2.2.激励源--微波功率 2.3. 基底温度 2.4.气流(比)
2.18
2.08
2.16
2.06 2.04
2.14 82 80 78 76 74 350 360 370 380
O
82 80
thickness
82 80 78 76 74 72 350 360 370 380
o
78 76 74 72 390 400
deposition tem/ C
390
400
deposition temp/ C
NH3(=1900):SiH4
NH3:SiH4(450sccm)
图2.4.1：气流比与n，d关系
n
2.055
小结：

1，减压强，增功率，增加NH3流量，只要能增强NH3反应， 薄膜的折射率就会减小。

2，在较宽的温度范围内，随着基底温度的升高，薄膜中 含H量会减少，N/Si比减小，折射率增大。
3. 减反射及钝化：
图2.1.1：沉积压强与n，d关系
富Si ，n大，富N，n小，富H，薄膜疏松。
图2.1.2 （a）不同压强下Si-H,N-H键密度 （b）不同压强及N/Si比下薄膜的Si-N键密度 在微波PECVD系统中，随着压强的增大，Si-N键密度减小，高的压 强会限制NH3与等离子源的紧密接触，到达基底表面的含N类物质会 减少，薄膜富Si，折射率变大.[2]
4.10 80.8
4.15
4.20
4.25
4.30
4.35
4.40 2.065
80.0
2.060
79.2
d
d
78.5 78.0 2.050 77.5
n
78.4 2.050 77.6 2.045
77.0 2.045 76.5
76.8
76.0
3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8
2.040 4.10 4.15 4.20 4.25 4.30 4.35 4.40
1.2 微波-微波与物质作用
1mm - 1m (300MHz 300GHz) （ ）,
举例：无线电波, FM100MHz
c 3.0 * 10 8 m / s 3m 6 v 100 * 10 Hz
微波与物质的作用：微波加热中
介质材料由极性分子和非极性分子组成， 极性分子在高频电磁场下，分子取向按 交变电磁的频率不断变化，这一过程造 成分子的运动和相互摩擦从而产生热量。 H H N
2 表面钝化及体钝化的实验； 3 等离子刻蚀工艺的改进（功率，刻蚀时间）。


参考文献：



1.Armin G,Aberle.Overview on SiN surface passivation of crystalline silicon solar cells.solar energy materials &solar cells 65(2001) 239-248 2.I.G.Romijn,W.J.Soppe,H.c.Rieffe.etal. Passivation multicrystallineSi solar cells using SiNx:H.15th workshop on Crystalline Silicon Cells& Modules: Materials and Processes Vail Colorado,USA,7-10 August,2005. 3. W. J. Soppe, C. Devilé S.E.A. Schiermeier et.al. BULK AND e, SURFACE PASSIVATION BY SILICON NITRIDE GROWN BY REMOTE MICROWAVE PECVD. 17th EPVSEC, Munich, 2001. 4. M. Rinio, M. Kaes, G. Hahn, D. Borchert. HYDROGEN PASSIVATION OF EXTENDED DEFECTS IN MULTICRYSTALLINE SILICON SOLAR CELLS. 21st European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Dresden, Germany, 4.-8.09.2006.