1、中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 1科 技 论 文题 目PECVD 功率对减反射膜及电池电性能的影响部 门 技术中心作者姓名 袁静完成日期 2008 年 9 月中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 2论文诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的科技论文（题目： ）是本人独立完成的。尽本人所知，除了论文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名： 年 月 日 中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 3摘 要摘要：本文对板式及管式 PECVD 中的微波和射频功率进行了调节，通过分析其对氮化硅薄膜厚度与折射率的影响，指出其对目前生产线工艺的影响，以及对最终
2、电池片电性能的帮助作用。关键词：PECVD、功率、转换效率、膜厚、折射率中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 4ABSTRACTThis paper plate and pipe PECVD in the microwave and radio frequency power to the regulation, through its analysis of the silicon nitride film thickness and refractive index of the impact that its current production line of impact and t
3、he ultimate performance of battery-electric help Role.Key words： PECVD、Power、Conversion efficiency、Thickness、Refractive index中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 5目 录摘要 .3ABSTRACT .4目录 .5第一章 引言 6第二章 实验原理 72.1 PECVD 镀膜机的原理简介 .72.2 PECVD 镀膜功率 8第三章 实验设计 93.1 实验装置 .93.2 实验样品 .93.3 实验方法 .9第四章 实验结果与分析 .114.1 板式功率对膜厚及折射率和光程
4、的影响 114.2 管式 PECVD 功率调节对镀膜的影响 124.3 功率调节对于电性能的影响 12第五章 结论 .13参考文献 14致谢 14中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 6第一章 引言太阳能电池是一种近年发展起来的新型的电池。太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件。在目前流行的晶体硅太阳能电池片工艺中，减反射膜的制备已经成为不可或缺的一环。利用 PECVD 技术制备 SixNy 减反射膜，不仅能够达到减反射的目的，而且能够利用反应中产生的 H 离子对硅片表面形成良好的钝化效果，对电池片电性能的提高有很大的帮助。目前比较成熟的 PECVD 技术
5、从设备方面主要分为管式镀膜和板式镀膜，本篇文章通过调节 PECVD 镀膜机的功率，研究在不同功率下制备的 SixNy 减反射膜的效果以及其对最终电池片电性能的影响。中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 7第二章 实验原理2.1 PECVD 镀膜机的原理简介含氢的氮化硅层具有优异的性能，在硅太阳电池的工业生产中得到广泛的应用。这得益于其能够在同一工艺步骤内完成减反膜的淀积、表面和体钝化。氮化硅层的化学、机械、光学、电性能以及表面和体钝化的效果取决于所选择的淀积工艺。最适合太阳电池生产的淀积方法是采用硅烷和氨气或氮气作为反应气体的化学气相淀积法（CVD） 。获得的氮化硅层通常是非化学计量的并含有4
6、0%的氢，文字表示为S iNx:H。工业上需要能够大规模淀积SiNx:H层的设备，各类具有高生产能力的PECVD 系统应运而生并得到了广泛的应用，如MW(microwave)-PECVD技术。图 2.1 微波等离子体源示意图板式PECVD如图中2.1中两侧的微波源产生频率为2.45 GHz的微波，微波由内置铜导管引入工艺腔，在石英管的周围形成等离子体场。系统中的永磁体产生的磁场可以减少带电粒子的损失，提高等离子体的密度和淀积速率。线性等离子体源因为带电粒子传输机理的要求而在宽度上受到限制，最佳的折中方案是等离子体源内包含1根石英管系统。微波等离子体具有较高浓度的低能（SIxNy+ 3H2.3.
7、2 实验样品本试验样品为江苏中能和锦州阳光 S125 的硅片，硅片厚度 200m,电阻率0.5-3cm。3.3 实验方法在 R&R 和 Centrotherm 设备上，用 PECVD 法，改变微波功率或射频功率分别沉积氮化硅薄膜，沉积温度，压强，气体流量，速度（时间） ，分别见下表 3.1，表 3.2。然后利用椭偏仪测试氮化硅薄膜的厚度及折射率从而计算出光程，比较随功率变化减反射膜各项参数的变化。表 3.1 R&R PECVD 沉积氮化硅的实验参数NH3(sccm) SiH4(sccm) Pessure(mbar) Temperature() Velocity(cm/min)1790 743
8、0.15 400 72表 3.2 Centrothem 沉积氮化硅的实验参数NH3(slm) SiH4(sccm) Pessure(mTorr) Temperature() Time(s)3.4 320 1700 450 -3.3.1 板式功率实验设计在 R&R 上，以表 3.1 的实验参数，在线改变功率参数分别为2500w，2700w，2900w，3100w，取同一板相同位置一横排六片，分别测量其膜厚与折射率。再取一批片子 300 片，以两板为一小组，最后三板为一组，改变每组功率 2600w，2800w，3000w，3200w，测量其膜厚与折射率，并统计每一小组最终的电性能。3.3.2 管式
9、功率实验设计中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 10在 Centrotherm 镀膜机上，取同一舟同一管分别用2700w，2900w，3100w，3300w 镀膜四次，每一管取炉口，炉中，炉尾各三片，分别测量其膜厚与折射率。再取两批片子混差，分三舟，用 2700w，2900w，3100w镀膜，测量膜厚与折射率，并统计每一小组的电性能。中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 11第四章 实验结果与分析4.1 板式功率对膜厚及折射率和光程的影响图 4.1 左图为板式功率对膜厚及折射率的影响，右图功率对光程的影响传输速度为 72cm/min从图 4.1 可以看出，随着功率升高，膜厚和光程均增加，而折
10、射率略有下降。说明微波功率对沉积速度有明显的提升作用。根据光程的定义可知，光程增加来自于膜厚的增加。微波功率/w d/nm n v/cm/min2700 78.11 2.0088 73.52900 79.55 2.0054 75.53100 79.36 2.0254 77.53300 79.47 2.0252 79.5表 4-2 微波功率对折射率的影响由于折射率随膜厚有三种可能的变化，需要在保证膜厚不变的情况下，研究微波功率对折射率的影响。由表 4-2 可知，当膜厚变化范围控制在 1.5nm 内时，微波功率升高 600W，折射率增加了 0.0166。结合图 4-1，折射率的降低是由于膜厚的增加
11、引起的。并且从表 4-2 还可以看出微波功率和传送速度等间距增长时，膜厚基本在一定范围内，调节功率 200w，传送速度相应增加 2cm/min，膜厚控制在 2nm 以内。中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 124.2 管式 PECVD 功率调节对镀膜的影响图 4.2 左图管式 HF 功率对膜厚及折射率的影响，右图管式功率对光程的影响由图 4-2 可以看出管式 HF 功率的改变对氮化硅薄膜的影响与板式基本一致。4.3 功率调节对于电性能的影响P Uoc Isc Rs Rsh FF NCell op2600 0.615 5.217 0.0050 66.35 76.44 0.1651 146 28
12、00 0.615 5.229 0.0055 70.60 76.45 0.1654 153 3000 0.615 5.222 0.0050 64.21 76.85 0.1661 160 3200 0.616 5.230 0.0053 55.72 77.22 0.1673 163 表 4.3 板式功率对电性能的影响p Uoc Isc Rs Rsh FF NCell op2700 0.622 5.200 0.0050 77.28 78.85 0.1717 143 2900 0.624 5.253 0.0057 107.27 78.57 0.1735 158 3100 0.625 5.269 0.00
13、54 88.81 78.65 0.1742 165 表 4.4 管式功率对电性能的影响从表 4.4 和 4.3 可以看出，随着功率的升高，板式、管式镀膜对电性能参数包括短路电流、开路电压、效率都有不同程度提升，而且变化趋势一致。说明高功率及较大膜厚对电性能有增益。 中电电气（南京）光伏有限公司科技论文 13第五章 结论功率对沉积速度有很大的提升作用，膜厚随着功率的增加而增大，而折射率随之膜厚的增加而缓慢减小，在线调节功率时需要相应调节传输速度。功率对电性能的提升可能来自与膜厚的增加，或者是由于功率的升高改变了气体的电离程度，对薄膜微观性能产生了影响。因此需要进一步排除膜厚对电性能的影响。中电电
14、气（南京）光伏有限公司科技论文 14参考文献1.宋玲、刘恺等，生产型管式 PECVD 设备，半导体制造设备，2005 年 10 月 31 日：34-35 页；2. 李军阳、李健志、张东艳，管式 PECVD 功率对膜性能的影响，半导体行业，2008 年 2 月：page 59-60；3.王晓泉，太阳电池用氮化硅薄膜及氢钝化研究，浙江大学硕士学位论文，2003 年 5 月致谢感谢中电电气(南京)光伏有限公司技术中心洪叶可等工艺工程师及助理工程师的帮助，以及生产部一线员工对本实验所提供的支持，也感谢公司领导在日常学习工作中给予的关怀及帮助。附 录（某些重要的原始数据、数学推导、计算程序、框图、结构图、注释、统计表、等。 ）
