晶體硅電池的氧化硅氮化硅雙層薄膜特性研究

晶體硅電池的氧化硅氮化硅雙層薄膜特性研究第1頁/共13頁隨著太陽電池采用的硅片厚度越來越薄，硅片的比表面積也越來越大，對硅片表面的鈍化效果的要求也越來越高，為了降低硅片表面的復合損失，有兩種主要的鈍化方法：化學鈍化：如用H原子飽和表面的懸掛鍵、在表面生長一層SiO2的方法降低表面缺陷密度場效應(yīng)鈍化（field-effectpassivation）：通過鈍化膜內(nèi)的固定電荷在硅片表面形成內(nèi)建電場，降低表面的電子或空穴的濃度，從而降低載流子復合速率采用SiO2/SiN疊層膜可以有效綜合這兩種鈍化方法第2頁/共13頁一、SiO2/SiN疊層膜鈍化效果好的原因

由于SiN膜具有很高的正電荷密度，場效應(yīng)鈍化效果較好，且內(nèi)含豐富的H原子，但其沉積在硅片表面后，界面缺陷密度較高SiO2膜的場效應(yīng)鈍化效果不如SiN，但是生長完SiO2的硅片表面缺陷密度較低

所以采用SiO2/SiN疊層膜結(jié)構(gòu)可以有效綜合兩種膜的優(yōu)點得到較好的鈍化效果！第3頁/共13頁SiN膜的優(yōu)缺點優(yōu)點一：場效應(yīng)鈍化效果好。左圖為SiN/Si界面示意圖，(氮化硅膜內(nèi)的固定正電荷主要來自反應(yīng)過程中生成的懸掛鍵，如N3≡Si?，Si3≡Si?，Si2N≡Si?等)第4頁/共13頁SiN膜中的固定正電荷可與硅片內(nèi)的載流子相互作用形成場效應(yīng)鈍化，（固定正電荷可排斥空穴，從而在界面處形成內(nèi)建電場，最終將電子和空穴分離）

優(yōu)點二:SiN膜含有大量氫原子，可在在燒結(jié)過程中釋放至硅片內(nèi)飽和懸掛鍵，從而降低表面復合速率，提高載流子壽命。

缺點：相對于SiO2其與硅片的界面態(tài)密度較大。第5頁/共13頁SiO2膜的優(yōu)缺點優(yōu)點：SiO2/Si界面的界面缺陷密度較低。

SiO2在硅片表面的生長模型如左圖所示，氧氣在硅片表面發(fā)生反應(yīng)生成SiO2第6頁/共13頁

由于在硅片表面處晶格不連續(xù)通過在硅片表面熱生長一層SiO2,可以有效飽和硅片表面的Si3≡Si?鍵，從而降低硅片表面的表面缺陷密度（見下圖Qit）第7頁/共13頁

缺點：場效應(yīng)鈍化效果不如SiN

左圖為SiO2/Si界面示意圖（固定正電荷主要來自懸掛鍵，諸如O3≡Si?），由于SiO2中固定正電荷的密度低于SiN,場效應(yīng)鈍化效果相對較弱。第8頁/共13頁

所以采用SiO2/SiN疊層膜既可以利用SiO2降低界面態(tài)密度，又可以利用SiN中的正電荷形成良好的場效應(yīng)鈍化(SiN中的固定正電荷密度大于SiO2)，同時利用SiN中的氫鈍化硅片表面，是一種優(yōu)良的鈍化膜。第9頁/共13頁二、實驗論證

通過在擴散爐中用濕氧在900度左右高溫下熱生長了一系列厚度在20nm左右的SiO2膜，在SiO2膜表面再PECVD沉積SiN（65nm）,各步驟的少子壽命比較如下圖所示：第10頁/共13頁

從圖中可以看到通過SiO2/SiN疊