晶體硅太陽電池減反射膜的研究
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2 減反射薄膜的材料
要想將光電池對光反~射引起的損失減至最小，因此必須使反射系數(shù)ρ最小，如上分析，對單層減反射薄膜必須滿足：
對硅光電池來講，如果光直接從空氣射入電池，n0=1，nSi=3．8，則折射率為1．9時(shí)的介質(zhì)膜為最佳，但是它僅僅對特定波長的單色光為最佳，對于一般的復(fù)色光源，鄰近特定波長的光，在確定的介質(zhì)材料和厚度下，由于條件不完全滿足，反射光只可能部分地被抵消，雖然ρ有所增大，但對波長較遠(yuǎn)的光，起不到減反射作用，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)選取適當(dāng)?shù)膎1材料和制作合適的膜厚t，才能使其波長落在光源輻射最強(qiáng)的波長附近。
幾種能夠作為減反射薄膜的材料和它的折射率列在表1中，可供參考：本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/178831.htm
由于氮化硅的折射率為1．9，是很理想的減反射膜材料，所以研究中采用的就是這種材質(zhì)的減反射膜。氮化硅薄膜的折射率高，其中晶態(tài)氮化硅薄膜的折射率為2．0；非晶態(tài)氮化硅薄膜的折射率會(huì)在其左右一定范圍內(nèi)波動(dòng)。氮化硅薄膜的厚度和顏色有對應(yīng)關(guān)系，如表2所示。
厚度可用橢圓偏振儀精確測量。在能夠估計(jì)厚度范圍的情況下，可根據(jù)氮化硅薄膜的顏色和表中所列的顏色進(jìn)行比較，以此來確定氮化硅膜的大約厚度。圖2～圖4分別為鍍膜前、80 nm左右SiN薄膜和65 nm左右的SiN薄膜圖示。
3 實(shí)驗(yàn)與討論
本研究使用德國ROTHRAU科學(xué)儀器研制中心制造的PECVD-SiNA1型設(shè)備制備不同厚度的SiN薄膜。
測試設(shè)備用：SENTECH生產(chǎn)SE-400ADV的激光偏振儀；SEMILAB生產(chǎn)的WT-2000的少子壽命測試儀。
實(shí)驗(yàn)材料：材料采用P型(100)的直拉的125 mmx125 mm單晶硅片，電阻率約為0．5～3 Ω·cm，厚度200+50μm。在實(shí)驗(yàn)前經(jīng)過硅片清洗和制絨，磷擴(kuò)散，等離子刻蝕，去除磷硅玻璃等工藝。
實(shí)驗(yàn)用到的氣體有SiH4，NH3，N2。腐蝕溶液為HF酸。SiH4和NH3氣體分別用于等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積法沉積SiN薄膜，為安全起見，SiH4由氮?dú)庀♂屩?0％，NH3濃度為99．999％。N2主要用于在沉積完薄膜后清洗氣路和反應(yīng)室，它們的純度都為99．999％。
PECVD系統(tǒng)主要工藝參數(shù)包括射頻功率、反應(yīng)氣體組分、氣體總流量、襯底溫度和反應(yīng)壓力等，這些參數(shù)對SiN薄膜的性能有很大影響。
由于影響PECVD系統(tǒng)淀積效果的參數(shù)很多，如氣體流量和流量比，工藝腔溫度，射頻功率，沉積氣壓等等，而且對不同的PECVD設(shè)備會(huì)有不同的最佳參數(shù)，我們有必要就主要的控制參數(shù)進(jìn)行研究，摸索出在這臺(tái)PECVD設(shè)備上淀積氮化硅薄膜的最佳工藝參數(shù)組合。
在此一共選取了沉積壓強(qiáng)(6組)、微波功率(5組)、氣體流量比(11組)、工藝腔溫度(4組)四個(gè)變量。采取改變其中的變量其他三個(gè)變量不變的實(shí)驗(yàn)方法，最后得出各個(gè)變量主要對電池片哪些參數(shù)有影響，提出一個(gè)可行的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案。
通過查閱相關(guān)資料，我們總結(jié)出SiN薄膜較好的各參數(shù)范圍：薄膜厚度在70～80 nm之間，膜厚差應(yīng)小于5 nm，折射率2．0～2．1之間，4 nd在630 nm左右，少子壽命越大越好，腐蝕速率越小。
評(píng)論