非金属材料专业毕业设计（论文）外文翻译1.doc.doc

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1、河南科技大学毕业设计(论文)外文资料译文PECVD法在低阻P型硅上沉积化学计量氮化硅的高质量表面钝化作用JanSchmidt,MarkKerr摘要通过直接式高频PECVD在低阻(1Ωcm)P型硅太阳能电池片基体沉积具有表面钝化性能的氮化硅薄膜一直被研究。反应气体为氨气与硅烷和氮气的混合气体。为了找到氮化硅的最佳沉积参数，测试了不同沉积条件下的勺子寿命和结构。优化的沉积参数导致出色的低表面复合速率小于12cm/s，我们发现最低的表面复合速率是化学计量的氮化硅薄膜，此时折射率为1.9。在以前研究中同样低的表面复合速率只有用富硅氮化硅薄膜能够获

2、得。我们得到的氮化硅薄膜钝化行为根本不同点归因于反应气体中加入的氮。关键词：氮化硅；表面钝化；PECVD；硅；太阳能电池1、绪论近年，通过PECVD低温(400℃）沉积氮化硅薄膜实现晶体硅太阳能电池的表面钝化在光伏行业吸引了越来越多的注意。这些薄膜以被证明能够同时具有突出的表面钝化质量和优异的减反射性能【1.2】。已经证明在典型的P7河南科技大学毕业设计(论文)型硅太阳能电池基板上，等离子体沉积时对硅表面的离子轰击被避免。富硅的氮化硅薄膜的表面钝化效果优于高温氧化的二氧化硅【3-6】。氮化硅薄膜非常适合做双面太阳能电池的背表面顿化，并且已

3、被实现转换效率达到20%【7】。然而，这些极其富硅的氮化硅薄膜事实上也具有若干问题：1、通过激光刻蚀和化学刻蚀刻蚀速率非常低，阻碍了氮化硅的进一步发展；2、它在太阳的紫外线光谱范围内吸收率非常大，导致短路电流的减少，并且这种薄膜具有较差的绝缘性，不能被用于背面点接触太阳能电池。这些问题强烈限制了富硅氮化硅薄膜的应用。我们首次展示了化学计量氮化硅（例如，a-SiNx:H其中x=1.3)能够在P型硅片上产生与富硅氮化硅同样低的表面复合速率，只要在沉积氮化硅时向反应气体硅烷和氨气中加入氮。这些具有优良钝化性能的化学计量氮化硅薄膜易于刻蚀，不吸收

4、波长大于320nm的紫外线，并且可称作是完美的绝缘体。2、实验过程利用载流子测试系统检测在400μm厚、表面晶向为（100）的1Ωcm抛光的P型区溶硅片上沉积的氮化硅薄膜钝化行为。在经过超声波清洗的硅片上双面对称沉积厚度为约60nm的氮化硅薄膜。这种测试系统已被证明能够极其灵敏地检测因为表面复合速度的变化导致的有效载流子寿命变动【3】。氮化硅薄膜是由可用于商业的平板式反应器（Oxford等离子体技术）制备，反应气体为氨气与硅烷/氮气（4.5%硅烷，95.5%氮气）的混合气体。与纯硅烷对比硅烷与氮气的混合气体更加的安全当他直接与空气接触时不

5、易燃烧。为了避免在等离子体沉积时离子轰击硅片表面，采用了高的激发频率（13.56）远大于等离子体的移动频率。样品的有效载流子寿命采用接触式电感耦合光电导仪（辛顿咨询，WCT100），可以进行瞬态光电导衰减（PCD）和准稳态光电导（QSSPC）测量【8】。波长依赖于氮化硅薄膜的折射率n和消光系数k通过薄膜测试光谱仪F20测试的反射数据计算得来。此外，有一些薄膜通过椭偏仪进行测量。特定λ下的n，k相互依存关系通过椭偏仪测量发现能够较好地吻合反射率测量结果。3、等离子体化学气相沉积参数的优化这次研究的PECVD7河南科技大学毕业设计(论文)不同

6、参数是基体温度，气体压力，离子源功率，气体流速和硅烷/氮气与氨气流量的比[SiH4:N2]/[NH3].图1显示了两个最重要参数的影响：沉积温度和气体流量比。图1还涵盖了一些氮化硅薄膜在波长630nm下的折射率，由反射率测量得出。有效少子寿命通过PCD方法测量。在本次实验中NH3流速固定为50sccm，压力为0.2托，离子源功率为100W。当离子功率不认为对表面钝化质量产生影响时，发现减少压力能够增加少子寿命因此，我们使用可调整的最低压力在图1中。注意到有效少子寿命同样依赖于气体流量比是很重要从在图1显示的，还有一个NH3流量为100sc

7、cm，表明氮化硅沉积的关键参数事实上是气体流量比而不是实际流速。从图1还能看出，存在一个最佳气体流量比，位于4～7，决定于沉积温度。最佳气体流量比和最大有效少子寿命随着沉积温度增加。在本次研究中使用的是最高沉积温度（400℃），有效梢子寿命值为900μs被获得在最佳的气体流量比。对应着一个非常低的表面复合速度SRV<10cm/s,因此，本次所作的氮化硅薄膜表面钝化优化工作相当于迄今报告的最好的氮化硅钝化方案【3-6】。我们优化的氮化硅薄膜和那些调查的参考对象主要的不同之处在于，他们接近化学计量（表示为折射率1.9）而不是富硅的（折射率>2

8、.2).我们得到的氮化硅薄膜钝化行为的根本不同之处好像是由于在反应气体中加入了氮气。注意到图1中的富硅薄膜折射率为2.1时也具有相对优异的表面钝化质量是很重要的。相应样品的有效载流子寿命为45