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Erhöhte Si-Passivierung und PERC-Solarzellen-Effizienz durch atomschichtabgeschiedenes Aluminiumoxid mit zweistufigem Nachglühen

Zusammenfassung

In dieser Studie wurde Aluminiumoxid (Al2 O3 ) Filme wurden durch eine räumliche Atomlagenabscheidung unter Verwendung von deionisiertem Wasser und Trimethylaluminium, gefolgt von Sauerstoff (O2 ), Formiergas (FG) oder zweistufiges Glühen. Die Lebensdauer der Minoritätsträger der Proben wurde mit Sinton WCT-120 gemessen. Feldeffektpassivierung und chemische Passivierung wurden anhand einer festen Oxidladung (Q f ) und Grenzflächendefektdichte (D es ) bzw. unter Verwendung einer Kapazitäts-Spannungs-Messung. Die Ergebnisse zeigen, dass O2 Tempern ergibt ein hohes Q f von − 3,9 × 10 12 cm −2 , während FG-Glühen zu einer ausgezeichneten Si-Grenzflächenhydrierung mit niedrigem D . führt es von 3,7 × 10 11 eV −1 cm −2 . Ausgehend von der Betrachtung der besten Feldeffektpassivierung durch Sauerstoffglühen und der besten chemischen Passivierung durch Formiergas wurde der zweistufige Glühprozess optimiert. Es wird bestätigt, dass die Al2 O3 Filmgeglüht nacheinander in Sauerstoff und dann in Formiergas zeigt ein hohes Q f (2,4 × 10 12 cm −2 ) und ein niedriges D es (3,1 × 10 11 eV −1 cm −2 ), was die beste Minoritätsträgerlebensdauer von 1097 μs ergibt. Die SiNx /Al2 O3 Passivierungsstapel mit zweistufigem Tempern hat eine Lebensdauer von 2072 μs, nahe der intrinsischen Lebensdauergrenze. Schließlich wurde die Umwandlungseffizienz des passivierten Emitters und der hinteren Zelle von 21,61 % durch einen industriellen Glühprozess auf 21,97 % durch den zweistufigen Glühprozess verbessert.

Einführung

Passivierte Emitter- und Rückzellen (PERCs) haben sich in den letzten Jahren als vielversprechende Technologie für hohe Effizienz und wettbewerbsfähige Kosten herausgestellt. Der größte Unterschied zwischen der PERC und der traditionellen Vollaluminium-Back-Surface-Field-Silizium-Solarzelle besteht in der Rückseitenpassivierung von Wafern. Es wurden beträchtliche Anstrengungen unternommen, um die Passivierung der Waferoberfläche zu verbessern. Für p-Floating-Zone-Wafer, die durch Vakuum [1,2,3,4] oder Aluminiumoxid (Al2 .) passiviert wurden, wurden Minoritätsträgerlebensdauern von 0,8–8 ms berichtet O3 ) [5,6,7]. Die Passivierungsqualität für p-Typ-Czochralski-Wafer ist niedriger und liegt im Bereich von 0,1–2 µm [8, 9]. Räumliche ALD Al2 O3 wurden in den letzten Jahren aufgrund ihrer höheren Abscheidungsrate (0,03–1,2 nm/s) im Vergleich zu einer herkömmlichen Vakuum-ALD (< 0,03 nm/s) eingehend untersucht und in der Industrie angewendet [10, 11]. Trimethylaluminium (TMA) und H2 O sind die am häufigsten verwendeten Vorläufer, da sie eine kostengünstig flüchtige Flüssigkeit sind und leicht zu handhaben sind. Einige Forschungsgruppen verwenden andere Vorläufer wie AlCl3 oder O3 [12,13,14]. Al2 O3 wird derzeit aufgrund seines Feldeffekts und der chemischen Passivierung als das beste Passivierungsmaterial angesehen [15]. Es zeigt sich, dass H2 O-basierter ALD-Prozess führt meist zu einem Siliziumoxid (SiOx ) Schicht am Al2 O3 /Si-Grenzfläche, und diese Grenzflächenschicht kann nach der Abscheidung oder dem Tempern erscheinen [16]. Nachglühen für Al2 O3 Es hat sich gezeigt, dass Filme in Stickstoff oder Formiergas (FG) die Waferlebensdauer signifikant erhöhen [12, 17]. Wasserstoff in FG oder Al2 O3 verursachen eine Hydrierung der Si-Grenzfläche während des Glühens. Die Glühtemperatur liegt typischerweise unter 500°C, jenseits derer Dehydrierung stattfindet. Über andere Glühprozesse zur weiteren Verbesserung der Passivierungsqualität wird jedoch selten berichtet.

In dieser Studie wurde Al2 O3 Filme werden auf Si durch räumliche ALD mit TMA und H2 . hergestellt O als Vorläufer. Auswirkungen von Sauerstoff (O2 ) und FG Post-Annealing bei der Passivierung von Si-Wafern werden untersucht und analysiert. Ein zweistufiges Annealing als Kombination von O2 und FG-Glühen wird vorgeschlagen und zeigt eine höhere Waferlebensdauer im Vergleich zum Einzelgas-Glühprozess. Schließlich die photovoltaische Leistung von PERCs, die mit dem Industriestandard O2 . hergestellt wurden , FG und zweistufiges Glühen werden vorgestellt.

Methoden

Als Substrate wurden P-Typ (100) Czochralski Siliziumwafer mit einem spezifischen Widerstand von 1 Ω-cm und einer Dicke von 200 µm verwendet. Die Wafer wurden mit einem Standard-RCA-Verfahren gereinigt, gefolgt von einem 30-sekündigen HF-Tauchen, um natives Oxid auf den Wafern zu entfernen. Die Al2 O3 Dünnfilme mit einer Dicke von 18 nm wurden mit einem räumlichen ALD-System mit H2 . abgeschieden O und TMA als Oxidationsmittel bzw. Aluminiumquelle. Der Spalt zwischen den Gasinjektionsköpfen und dem beweglichen Substrathalter betrug ungefähr 1 mm. Die detaillierten Abscheidungsparameter sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Temperatur der Rohre betrug 70 °C, um die Kondensation von Vorläufern zu verhindern. Einige der Wafer wurden mit Siliziumnitrid (SiNx , 120 nm)/Al2 O3 (18 nm) Stack, wobei die SiNx Die Schicht wurde mit einer induktiv gekoppelten Gasphasenabscheidung mit 13,56 MHz bei 120°C mit einem Gasgemisch aus Ammoniak (NH3 ) und Tetramethylsilan (TMS). Andere Parameter für SiNx Abscheidung sind in Tabelle 2 aufgeführt. Der Sauerstoff-, FG- oder Zweistufen-Glühprozess wurde an den Proben durchgeführt, und die Glühparameter sind in Tabelle 3 aufgeführt. Die Lebensdauer der Proben wurde mit Sinton WCT-120 gemessen. Die Kapazitätsspannung (C -V ) wurde eine Messung an Metalloxid-Halbleiter(MOS)-Proben mit einem Kondensatormeter (HP 4284a) bei 1 MHz bei Raumtemperatur durchgeführt. Für die MOS-Herstellung wurden die Wafer mit einem 18 nm dicken Al2 . abgeschieden O3 Schicht und geglüht. Als Elektroden wurden auf beiden Seiten der Proben Aluminiumfilme mit einer Dicke von 500 nm aufgedampft. Die Fläche der MOS-Proben betrug 1 mm 2 . . Die Querschnittsbilder der Proben wurden unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) erhalten. Für die PERC-Fertigung ist in Abb. 1 eine schematische Darstellung der Bauelemente gezeigt, bei der die ALD-Passivierung nur auf der Rückseite ist. Die Wafer wurden mit alkalischer Lösung texturiert, um zufällige Pyramiden zu erzeugen. Emitter wurde von POCl3 . gebildet Diffusion in einem Standardrohr-Thermoofen mit einem Schichtwiderstand von 100 Ohm/Quadrat. A SiNx von 85  nm Dicke wurde auf der Vorderseite des Wafers als Antireflexschicht durch induktiv gekoppelte Plasmadampfabscheidung (ICPCVD) abgeschieden. Die Rückseite des Wafers wurde mit KOH-Lösung 3 min lang bei 70 °C poliert. Die Al2 O3 Filme mit einer Dicke von 18 nm wurden unter Verwendung von räumlicher ALD abgeschieden. Ein ICPCVD SiNx mit einer Dicke von 120  nm wurde auf Al2 . abgeschieden O3 . Die Proben wurden mit unterschiedlichen Glühprozessen getempert. Die hinteren lokalen Öffnungen mit einem Durchmesser von 40 µm und einem Pitch von 260 µm wurden durch 532 nm Laserscribing erzeugt. Schließlich wurde ein silbernes Gitter auf der Vorderseite und Aluminium auf dem hinteren Dielektrikum siebgedruckt, gefolgt von einem gemeinsamen Brennen bei einer Spitzentemperatur von 850 °C. Die Stromdichte-Spannung (J -V )-Kurven wurden mit einem Sonnensimulator vom Typ mit dualer Lichtquelle (Wacom Co., Japan) gemessen, wobei sowohl eine Xenonlampe als auch eine Halogenlampe mit einem kalibrierten simulierten Lichtspektrum der Klasse A AM 1,5 G verwendet wurden.

Schema von PERC-Solarzellen mit SiNx /ALD Al2 O3 Passivierung hinten

Ergebnisse und Diskussion

Abbildung 2a zeigt die vom Injektionsniveau abhängigen Lebensdauern der Minoritätsträger des Al2 O3 /Si/Al2 O3 Proben ohne und mit unterschiedlichen Glühprozessen. Vor dem Tempern ist die Minoritätsträgerlebensdauer über den gesamten Injektionspegelbereich mit unter 100 µs niedrig. Die Lebensdauer verbessert sich nach dem Glühprozess erheblich als Folge der chemischen Passivierung und der Feldeffektpassivierung, die durch geglühtes Al2 . bewirkt wird O3 . Die Lebensdauerwerte sind jedoch bei diesen drei Glühbedingungen unterschiedlich, wobei das Sauerstoffglühen die niedrigste Kurve aufweist, das FG-Glühen die mittlere und das zweistufige Glühen die höchste Kurve aufweist. Die Lebensdauerwerte bei der Injektionsstufe von 3 × 10 15 cm −3 werden wie in Fig. 2b gezeigt extrahiert. Die O2 -, FG- und zweistufig getemperte Proben haben Lebensdauern von 818, 934 bzw. 1098 μs. Beachten Sie, dass das zweistufige Glühen die höchste Lebensdauer nur mit der Glühsequenz des ersten Schritts in O2 . erreichen kann und der zweite Schritt in FG. Die umgekehrte Reihenfolge führt zu einer Lebensdauer ähnlich der der Probe mit O2 allein glühen. Dies könnte daran liegen, dass, wenn zuerst das FG-Annealing durchgeführt wurde, das folgende O2 Glühen kann zu Dehydrierung führen. Niwanoet al. berichteten, dass für einen Wafer, der mit Si-H oder Si-H2 . abgeschlossen ist, Bindungen führt die Einwirkung von Sauerstoff zum Ersatz der Wasserstoffbrücken durch die Si-O-Bindungen [18].

a Injektionspegel-abhängige Minoritätsträgerlebensdauer. b Lebensdauer bei einer Injektionsmenge von 3 × 10 15 cm −3 für Al2 O3 /Si/Al2 O3 Proben mit O2 , FG und zweistufiges Tempern

Da die Gesamtpassivierung durch den Feldeffekt und die chemische Passivierung bestimmt wird, ist die C -V Messung hilft zu klären, welche Passivierung bei O2 . dominiert , FG und zweistufiges Glühen. Abbildung 3a zeigt das normalisierte C -V Kurven für die Proben ohne und mit unterschiedlichen Glühprozessen. Die Steigung der Kurven im Verarmungsbereich kann als Indikator für die Grenzflächendefektdichte (D es ), da die Existenz von Schnittstellen-Traps zu C . führt -V Kurvendehnung [19]. Das zweistufige Glühen ergibt die größte Steigung unter den anderen und somit das niedrigste D es Es wird erwartet. Um weitere Informationen zu erhalten, werden die Werte der festen Oxidladungsdichte (Q f ) und D es werden aus dem C extrahiert -V Kurven wie in Abb. 3b aufgetragen. Das Q f ist hilfreich für die Bewertung der Feldeffektpassivierung und wird berechnet nach [20]

$$ {Q}_f=\frac{C_{\textrm{ox}}\left({W}_{\textrm{ms}}-{V}_{\textrm{fb}}\right)}{q \ A} $$ (1)

a Normalisiertes C -V Kurven. b D es und Q f für Proben mit O2 , FG und zweistufiges Tempern

wobei C Ochse ist die Akkumulationsoxidkapazität, W ms ist die Austrittsarbeitsdifferenz zwischen Halbleiter und Elektrode (in diesem Fall − 0.9 V), V fb ist die Flachbandspannung, q die Elektronenladung ist und A ist der Bereich der MOS-Bauelemente. Das Q f ist − 3,2 × 10 −11 cm −2 für die hinterlegte Probe. Q f auf diesem Niveau führt zu einer Passivierung durch schwache Feldeffekte [21]. Alle getemperten Proben erhöhen Q f bis zum Level von 10 12 cm −2 . Es ist ersichtlich, dass die O2 Glühen ergibt das höchste Q f von 3,9 × 10 12 cm −2 , das zweistufige Tempern ergibt das Zwischenprodukt Q f , und das FG-Annealing ergibt das niedrigste Q f . Andererseits D es Der nach der Terman-Methode [22] geschätzte Wert wird auch gezeigt, um die chemische Passivierung zu bewerten. Die hinterlegte Probe hat ein D es von mehr als 10 13 eV −1 cm −2 . Es verkleinert sich auf 5,4 × 10 11 eV −1 cm −2 für O2 Glühen, 3,7 × 10 11 eV −1 cm −2 für FG-Annealing und 3,1 × 10 11 eV −1 cm −2 zum zweistufigen Glühen. Durch den Vergleich von O2 und FG-Annealing wird festgestellt, dass O2 Tempern hat die bessere Feldeffektpassivierung, während FG die bessere chemische Passivierung hat. Ersteres könnte mit der Grenzfläche SiOx . verbunden sein Wachstum. Im Gegensatz zum FG-Glühen, das bei relativ niedriger Temperatur und unter Sauerstoffmangel durchgeführt wird, ist O2 beim Glühen wird ein verbessertes SiOx . erwartet Wachstum der Grenzschicht. Dies könnte die Möglichkeit einer Al-Substitution für Si am Al2 . erhöhen O3 /SiO2 Schnittstelle, die als ein möglicher Ursprung negativer Fixgebühren angesehen wird [23]. Betrachtet man das zweistufige Annealing, ist das Zwischenprodukt Q f ist sinnvoll als Kombination von O2 und FG-Glühen. Es ist jedoch D es Wert ist niedriger als der des FG-Glühens. Dies erklärt sich durch den zusätzlichen Beitrag durch die höhere Qualität der Grenzflächenoxidschicht aufgrund des ersten Schritts O2 Glühen. Einige Studien berichteten auch, dass ein dichteres SiOx führt zu einer besseren Passivierung [24]. Das untere D es im zweistufigen Glühen Probe kann auch auf die Verbesserung der Hydrierung der Siliziumoberfläche durch den Wasserstoff in Al2 . zurückzuführen sein O3 filmen.

Abbildung 4 zeigt die Querschnitts-TEM-Bilder der Proben ohne und mit unterschiedlichen Temperprozessen. Vor dem Glühen wird ein SiOx Grenzschicht zwischen Si und Al2 O3 wird beobachtet, obwohl die Schnittstelle nicht klar ist. Dies könnte daran liegen, dass H2 O wurde in der ersten Hälfte des ALD-Zyklus verwendet. Für O2 Glühen erhöht sich die Grenzflächenschichtdicke auf 5,6 nm, aufgrund des Glühens bei einer hohen Temperatur (600 °C) und in einer Sauerstoffumgebung. Es wurde berichtet, dass Sauerstoff einen sehr kleinen Diffusionskoeffizienten in Al2 . hat O3 (~ 10 −38 cm −1 bei 600°C) [25] und somit ist es unwahrscheinlich, dass Sauerstoff durch das Al2 . diffundiert O3 Schicht, um die Si-Grenzfläche zu erreichen. Stattdessen tauscht sich der Umgebungssauerstoff mit dem Sauerstoff in Al2 . aus O3 , wodurch ein mobiler Sauerstoff entsteht, der den Austauschprozess im tieferen Al2 . wiederholen kann O3 bis der Sauerstoff die Si-Grenzfläche erreicht [26]. Die in FG getemperte Probe zeigt eine klarere Grenzfläche mit einem sehr dünnen SiOx Grenzschicht von 1,4 nm, die anderen Forschungsgruppen ähnelt, die den Glühprozess in N2 . durchführen oder FG [16]. Dies beweist, dass das FG-Tempern das Grenzflächenschichtwachstum begrenzt. Das zweistufige Glühen zeigt ein intermediäres SiOx Grenzschichtdicke von ca. 4 nm, als Folge der verkürzten Zeit des O2 Glühen.

Querschnitts-TEM-Bilder für Proben a ohne Glühen und mit b O2 , c FG und d zweistufiges Glühen

Abbildung 5a zeigt die vom Injektionspegel abhängige Minoritätsträgerlebensdauer des SiNx /Al2 O3 -passivierte Wafer ohne und mit unterschiedlichen Temperprozessen. Die Lebensdauer bei der Injektionsstufe von 3 × 10 15 cm −3 sind 1569, 1579 und 2072 μs für O2 , FG bzw. zweistufiges Tempern. Die Verbesserungen beziehen sich darauf, dass das plasmachemisch aufgedampfte SiNx Filme können in Abhängigkeit von den Parametern des Abscheidungsverfahrens bestimmte Mengen an Wasserstoff enthalten. Während des Glühprozesses würde ein Teil des Wasserstoffs in Richtung der Si-Grenzfläche wandern, was die Hydrierung der Si-Grenzfläche verstärkt [27]. Wie in der Literatur beschrieben [6, 28, 29, 30] ist die Lebensdauer von SiNx /Al2 O3 -passivierte CZ-Wafer vom p-Typ liegt im Bereich von 0,1–2 µm. Die optimale Temperatur für das Glühen nach der Abscheidung entweder in Stickstoff oder in FG liegt bei etwa 400–500 °C. In dieser Arbeit wird das SiNx /Al2 O3 -passivierter CZ-Wafer, der in FG getempert wurde, zeigt eine Lebensdauer von 1579 μs und eine optimale Annealing-Temperatur von 450 °C, was den angegebenen Werten entspricht. Diese optimale Temperatur wird jedoch durch die Hydrierung der Siliziumgrenzfläche begrenzt. Vom Standpunkt der Siliziumoxid-Grenzflächenschicht kann diese Schicht eine andere optimale Temperatur aufweisen, da hohe Temperaturen im Allgemeinen die Qualitäten von Siliziumoxidfilmen verbessern. Somit könnte das zweistufige Glühen sowohl die Grenzflächenoxidqualität als auch die Siliziumgrenzflächenhydrierung optimieren und führt zu einer höheren Lebensdauer von 2072 µs im Vergleich zum Fall des einstufigen Glühens mit Formiergas. Um die Reproduzierbarkeit zu untersuchen, wurden 50 Proben mit zweistufigem Tempern hergestellt, deren Minoritätsträgerlebensdauer in Abb. 5b dargestellt ist. Die Proben haben Lebensdauerwerte zwischen 1939 und 2224 μs. Der Durchschnittswert beträgt 2075 μs und der Fehler liegt innerhalb von ± 7%. Die intrinsische Lebensdauergrenze des Wafers, die in dieser Studie verwendet wurde, beträgt etwa 2300 μs, berechnet unter Verwendung der Richter-Parametrisierung [31]. Somit ergibt das zweistufige Glühen eine Lebensdauer nahe der Lebensdauerbegrenzung und zeigt eine ausgezeichnete Grenzflächenpassivierung. Bei anderen ALDs eine Siliziumoxid-Grenzflächenschicht zwischen Al2 O3 /Si wird ebenfalls gefunden, und das zweistufige Glühen sollte in der Lage sein, die Passivierungsqualität von Si-Wafern zu verbessern. AlOx /SiNx ist notwendig, da Siliziumnitrid nicht nur die Passivierung verbessert, sondern auch die Rückreflexion erhöht und AlOx . schützt aus einem Hochtemperatur-Cofiring-Prozess für die PERC-Fertigung.

a Injektionspegel-abhängige Minoritätsträgerlebensdauer von SiNx /Al2 O3 -passivierte Proben mit O2 , FG und zweistufiges Glühen. b Lebensdauer bei einer Injektionsmenge von 3 × 10 15 cm −3 für 50 Proben mit zweistufigem Tempern

Abbildung 6 zeigt die implizite Leerlaufspannung (V oc) für das SiNx /Al2 O3 -passivierte Proben mit unterschiedlichen Glühprozessen. Für p-Typ-Wafer und lange Diffusionslängen beträgt die implizierte V oc kann geschrieben werden als

$$ \mathrm{impliziert}\ {V}_{\mathrm{oc}}=\frac{kT}{q}\ln \left(\frac{\Updelta n\ \left({N}_A+\Updelta n \right)}{{n_i}^2}\right) $$ (2)

Implizites V oc des SiNx /Al2 O3 -passivierte Proben mit O2 , FG und zweistufiges Tempern

wo k ist die Boltzmann-Konstante, T ist die absolute Temperatur, n ich ist die intrinsische Ladungsträgerkonzentration, N A die Akzeptorkonzentration ist und ∆n ist die überschüssige Ladungsträgerkonzentration, gemessen bei einer Lichtintensität von einer Sonne mit dem WCT-120 Sinton Lebensdauertester. Es ist zu erkennen, dass die O2 - und FG-getemperte Proben haben ähnliche implizierte V oc Werte, die 696 bzw. 697 mV betragen. Das zweistufige Tempern hat eine implizierte V oc von 706 mV.

Abbildung 7 zeigt das J -V Charakteristiken und photovoltaische Parameter wie V oc , Kurzschlussstromdichte (J sc ), Füllfaktor (FF) und Umwandlungseffizienz (η ) der hergestellten PERCs mit unterschiedlichen Temperprozessen. Zum Vergleich ist auch die Leistung eines industriellen PERC dargestellt. Der Industrie-PERC wurde unter identischen Bedingungen hergestellt, aber es wurde kein zusätzlicher Glühprozess verwendet, da das Al2 O3 Schicht wurde während des SiNx . getempert Abscheidung bei 400°C. Beachten Sie, dass in dieser Studie während der Temperprozesse die Vorderseite nach unten gelegt und mit einem Waferhalter in Kontakt gebracht wurde. Das vordere SiNx Schicht nicht den Glühgasen ausgesetzt war und somit der Einfluss des vorderen SiNx Schicht kann unbedeutend sein. Der PERC der Branche zeigt das niedrigste V oc von 665,4 mV unter anderem. Dies könnte auf die geringere Waferlebensdauer von 797 μs bei einer Injektionsstufe von 3 × 10 15 . zurückgeführt werden cm −3 . Das V oc Wert verbessert sich auf 671.3 mV für O2 Glühen und 672,3 mV für FG-Glühen. Das zweistufige Annealing erhöht die V . weiter oc auf 675,5  mV, was eine Verbesserung um etwa 0,6% im Vergleich zum einstufigen Glühen oder um 1,5% im Vergleich zum Industrieverfahren darstellt. Es gibt keinen großen Unterschied in J sc und FF zwischen den PERCs. Das zweistufige Glühen zeigt die besten Umwandlungseffizienzen von 21,97 %, was 0,36 % abs höher ist als der Industrie-PERC. Schließlich wurden für jeden Glühprozess fünf PERCs hergestellt. Der Mittelwert und der Verteilungsbereich von V oc und FF sind in Fig. 8a bzw. b gezeigt. Die PERCs mit dem zweistufigen Annealing zeigen V oc von 675–677,5 mV mit einem Mittelwert von 676 mV und FF von 0,813–0,819 mit einem Mittelwert von 0,816.

Stromdichte-Spannungs-Kurven und photovoltaische Leistung von PERCs mit Industriestandard-Fertigung, O2 Glühen, FG-Glühen und zweistufiges Glühen

Mittelwert und Verteilungsbereich von a V oc und b FF für PERCs mit unterschiedlichen Annealing-Prozessen

Schlussfolgerung

Die Al2 O3 Filme werden durch Atomlagenabscheidung hergestellt, gefolgt von O2 , FG oder zweistufiges Glühen. Vergleich von O2 Glühen mit FG-Glühen, ersteres ergibt ein dickeres SiOx Grenzschicht und das höhere Q f Dichte von − 3,9 × 10 12 cm −2 , was auf eine überlegene Feldeffektpassivierung hinweist. Das FG-Annealing zeigt das untere D es von 3,7 × 10 11 eV −1 cm −2 resultierend aus der Hydrierung der Si-Grenzfläche. Das zweistufige Glühen kombiniert die Vorteile dieser beiden Glühverfahren und hat einen Zwischenwert Q f und das niedrigste D es von 3,1 × 10 11 eV −1 cm 2 . Die SiNx /Al2 O3 -passivierte Proben mit dem zweistufigen Tempern zeigen eine Minoritätsträgerlebensdauer von 2072 μs, nahe der intrinsischen Lebensdauergrenze. Für den PERC, der mit dem zweistufigen Glühen hergestellt wurde, V oc von 675,5 mV und eine Umwandlungseffizienz von 21,97% erreicht werden, die jeweils eine Steigerung von 10 mV bzw. 0,36%abs im Vergleich zu denen der Industrie-PERC aufweisen.

Abkürzungen

Al2 O3 :

Aluminiumoxid

ALD:

Atomlagenabscheidung

C -V :

Kapazität-Spannung

D es :

Schnittstellendefektdichte

FF:

Füllfaktor

FG:

Formiergas

J sc :

Kurzschlussstromdichte

J -V :

Stromdichte-Spannung

MOS:

Metalloxid-Halbleiter

NH3 :

Ammoniak

O2 :

Sauerstoff

PERC:

Passivierter Emitter und hintere Zelle

Q f :

Feste Oxidladung

SiNx :

Siliziumnitrid

SiOx :

Siliziumoxid

TEM:

Transmissionselektronenmikroskop

TMA:

Trimethylaluminium

TMS:

Tetramethylsilan

V oc :

Leerlaufspannung

η :

Conversion-Effizienz


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