第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会优秀论文选登（十）PECVD法非晶硅薄膜对太阳能级n型直拉单晶硅片钝化效果的研究

南昌大学太阳能光伏学院&材料科学与工程学院

■ 龚洪勇 周浪 黄海宾 向昱任 汪已琳 张东华 高江 崔冶青

一 引言

异质结氢化非晶硅/晶硅太阳电池的关键技术之一是在氢化非晶硅/晶硅异质结界面内插入一层高质量的本征氢化非晶硅薄膜(i-a-Si:H)，以减少硅片表面复合速率和界面态密度，提高太阳电池的转换效率。掺杂非晶硅薄膜的隙态密度高达1018cm−3，与晶体硅片形成界面的悬挂键和缺陷态密度高，具有较高的复合电流，可增加暗隧穿泄漏电流。本征a-Si:H层的隙态密度仅为1015～1016cm−3，能极大地抑制隧穿电流[1]；相对掺杂非晶硅薄膜，高质量的本征非晶硅薄膜与晶体硅片形成界面的悬挂键更少，缺陷态密度更低，具有更好的界面钝化效果。本文为采用PECVD法在太阳能级n型直拉单晶(Cz)硅衬底上沉积i-a-Si:H薄膜工艺，旨在优化工艺以期得到更好的钝化效果。

二 实验

LDK提供的n型Cz-Si(40mm×40mm)厚度约185µm，电阻率约3½·cm，(100)面，体少子寿命＞1ms，以此为样品，以KOH溶液去除损伤层，减薄后厚度约150µm，再经过RCA清洗后，以氢气(H2)和硅烷(SiH4)做反应气源，用PECVD在硅片的前后表面制备i-a-Si薄膜。采用Similab的WT-2000PV少子寿命测试仪测试制备样品的少子寿命[2]，激光波长为904nm，注入硅材料深约30µm，微波频率约10GHz。

三 结果和讨论

1 不同的氢稀释比的影响

氢气的稀释比对非晶硅薄膜中的晶化率有一定的影响。如图1所示，氢气稀释较低时，硅片的少子寿命较高，钝化效果较好；氢气稀释较高时，硅片的少子寿命较低。这是因为沉积气源中氢气稀释较高时会增加晶化率，易得到微晶硅薄膜[3]，微晶硅能增加界面的粗糙度，增加悬挂键和缺陷态密度；……