毕业论文题目晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究目录摘要 (1)绪论 (3)第一章 PECVD淀积氮化硅薄膜的基本原理 (6)1.1化学气相淀积技术 (6)1.2 PECVD原理和结构 (6)1.3 PECVD薄膜淀积的微观过程 (8)1.4 PECVD淀积氮化硅的性质 (9)1.5表面钝化与体钝化 (9)第二章实验 (11)2.1 PECVD设备简介 (11)2.2 PECVD设备操作流程 (13)2.3 SiN 减反射膜PECVD淀积工艺流程 (13)2.4最佳薄膜厚度和折射率的理论计算 (13)2.5 理论实验总结 (15)结束语 (16)参考文献 (17)晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究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Roth&Rau的SiNA设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ABSTRACTSiN Film plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is widely used in P-V industry as an antireflection thinfilm on the surface of crystal silicon solar cell. In addition this process takes advantage of an exellent passivation effect. Both the thickness and refractive index of the SiN film make important influences to the performance of solar cells. So it is very important to find the best process parameters to deposit the best film. In this paper, the experiment of SiN film deposition was completed with the equipment named SiNA produced by Roth&Rau. The influence of the parameters to the gowth of the film was introduced based on the experiment, and the best parameters to produce the top-quality SiN film were obtainted. The Spectroscopic ellipsometry was used to test the thickness and refractive index of the samples during the experiment.Key words:PECVD, SiN film, solar cell, photovoltaic effect, passivation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。

1.1 太阳能光伏产业发展现状和未来人类历史上从未有如2009年底哥本哈根会议那样的事件，会使“节能减排”、“低碳”等字眼如此深入人心，全球经济的发展方向和导航标也已然转向了低碳经济。

太阳能作为一种清洁的可再生能源，是未来低碳社会的理想能源之一，当下正越来越受到世界各国的重视。

CSIA最新研究报告称[1]，目前太阳能电池主要分为单晶硅电池、多晶硅电池和薄膜电池三种。

单晶硅电池技术成熟，光电转换效率高，但其生产成本较高，技术要求高；多晶硅电池成本相对较低，技术成熟，但光电转换效率相对较低；而薄膜电池成本低，发光效率高，但目前其在技术稳定性和规模生产上均存在一定的困难。

随着技术的进步，未来薄膜电池会有更好的发展前景在各国政府的大力支持下，太阳能光伏产业得到了快速的发展。

2006年至2009年，太阳能光伏电池产量的年均增长率为60%。

由于受到2008年金融危机的影响，2009年前两个季度光伏电池产量的增长速度有所放缓，但随着2009年下半年市场需求的复苏，2009年全年的太阳能电池产量达到了10431MW，比2008年增长42.5%。

目前太阳能光伏发电的成本大约是燃煤成本的11—18倍，因此目前各国光伏产业的发展大多依赖政府的补贴，政府的补贴规模决定着本国的光伏产业的发展规模。

目前在政府的补贴力度上，以德国、西班牙、法国、美国、日本等发达国家的支持力度最大。

2008年，西班牙推出了优厚的光伏产业补贴政策，使其国内光伏产业出现了爆发式发展的态势，一度占据了世界光伏电池产量的三分之一强。

2009年德国光伏组件安装量高达3200MW，占全球安装量的50.4%。

目前，中国已形成了完整的太阳能光伏产业链。

从产业布局上来看，国内的长三角、黄渤海、珠三角及中西部地区已形成各具特色的区域产业集群，并涌现出了无锡尚德、江西赛维、天威英利等一批知名企业。

截止到2009年年底,全球太阳能电池累计安装量已达到24.5GWp，而中国太阳能电池产量为9300MW，占全球总产量的40%以上，已成为为全球太阳能电池生产第一大国。

1.2 晶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[2]，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[3]。

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370μm降到240μm，很多厂家已减薄到220μm，仍能保持较高的成品率。

现在已开始试制200μm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100μm[4]。

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156×156（mm）单晶硅片生产上，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。

然而，在次展望中国光伏产业发展的未来，道路坎坷但前景不可估量。

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PESC电池（发射结钝化太阳电池）、表面刻槽绒面PESC电池、背面点接触电池（前后表面钝化电池）和PERL电池（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（24.7%）的单晶硅和多晶硅电池（19.8%）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PERL电池实现的。

但由于工艺复杂，应用于工业生产成本过高。

以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29％。

近年来由于一系列新技术的突破，硅太阳能电池转换效率产业化水平单晶16%～18％、多晶15%～17％，按目前的晶体硅电池效率路线图与电池技术，提升效率的难度已经非常大。

因此有人预言硅电池的市场生命周期，但产品市场生命力的决定因素是其性价比，就如半导体集成电路一样近一个世纪了仍然离不开硅基，晶体硅太阳能电池作为光伏发电主要材料的现状不会改变，市场主导地位将继续延续！其特征将会是向着高效率、大尺寸、超薄化、长寿命方向发展。

随着我们对半导体材料与光伏技术研究的不断深入，必将会不断诞生一些突破性的技术来巅覆传统、提升太阳能电池的效率、降低系统发电成本，实现光伏发电从补充能源向主流能源的跃进！只是以前这些技术都由国外企业与机构产生。

可以预见通过中国广大“光伏人”的努力，今后这些革命性的技术突破将会在我们中国本土企业与科研机构中产生！1.3 本课题的主要内容目前众多光伏企业都采用PECVD的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。

本课题主要讨论其中的PECVD淀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。

第一章 PECVD淀积氮化硅薄膜的基本原理用PECVD的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。

1.1 化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[5]。

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。

CVD(Chemical Vapor Deposition)技术是使用加热、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。