僅供參考~

　　制備氮化硅（Si3N4）減反射膜是制造高效率太陽(yáng)能電池的重要環(huán)節(jié)。氮化硅膜通常采用PECVD技術(shù)生成。PECVD又稱等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積，淀積過(guò)程中，硅烷氨氣流量比、射頻功率、溫度、淀積時(shí)間等工藝參數(shù)的變化對(duì)氮化硅薄膜的生長(zhǎng)均有影響。

1氮化硅膜在太陽(yáng)能電池中的作用

　　通常SiNx中的Si/N值為0.75，即Si3N4，而實(shí)際PECVD淀積氮化硅的化學(xué)計(jì)量比會(huì)隨工藝的不同而變化，Si/N變化的范圍在0.75～2之間。PECVD的氮化硅薄膜中，除了含有Si和N元素，一般還包含一定比例的氫，即SixNyHz或SiNx︰H。

　　利用PECVD技術(shù)在硅片表面淀積的氮化硅薄膜，可以使薄膜前后兩個(gè)表面產(chǎn)生的反射光相互干擾，從而抵消反射光，達(dá)到減反射的效果，增加對(duì)太陽(yáng)光的吸收，提高光生電流密度，從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，氮化硅膜中的H降低了表面復(fù)合速率，帶來(lái)更小的暗電流和更高的開(kāi)路電壓，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。另外高溫瞬時(shí)退火會(huì)斷裂一些Si-H、N-H鍵，游離出來(lái)的H與缺陷及晶界處的懸掛鍵結(jié)合，減少了界面態(tài)密度和復(fù)合中心，達(dá)到對(duì)電池的鈍化效果。

2氮化硅膜的PECVD法制備

　　CVD（全稱為ChemicalVaporDeposition）即化學(xué)氣相沉積。CVD技術(shù)主要有以下幾種：APCVD（常壓，700℃～1000℃）、LPCVD（低壓，750℃）、PECVD（等離子體增強(qiáng)型，300℃～450℃）。氮化硅是在半導(dǎo)體技術(shù)中常用的一種鈍化材料。制作氮化硅的方法很多，其中PECVD技術(shù)由于反應(yīng)氣體簡(jiǎn)單、靈活性高、溫度要求低、淀積速率快等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。制備Si3N4薄膜的化學(xué)反應(yīng)方程式為：SiH4＋NH3→Si3N4＋H2↑。

　　氮化硅薄膜的基本制備方法是：采用低溫等離子體作能量源，將樣品置于低壓輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體SiH4和NH3，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下，使用這種等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積的方法淀積的薄膜厚度在80nm左右，這樣厚度的薄膜具有良好的光學(xué)特性。

3影響氮化硅膜生長(zhǎng)的工藝參數(shù)

　　PECVD生長(zhǎng)氮化硅薄膜涉及到的主要工藝參數(shù)有：時(shí)間、溫度、氣體流量、壓力、射頻功率、脈沖開(kāi)關(guān)時(shí)間。下面主要針對(duì)氣體流量比、射頻功率、溫度、淀積時(shí)間、壓強(qiáng)五個(gè)因素進(jìn)行分析：

　　3.1NH3與SiH4流量比

　　當(dāng)NH3流量增加，薄膜生長(zhǎng)速率加快，但隨著膜層中H含量的上升，膜層中Si-H鍵、N-H鍵的數(shù)量也隨之增多，氮化硅膜質(zhì)地變得疏松。如果提高氨氣流量，則會(huì)使膜中富含N元素，從而導(dǎo)致膜的絕緣性下降。同樣，硅烷流量的增大將提升膜中Si元素的含量，這也會(huì)使膜的絕緣性變差。若氣體流量比過(guò)大，會(huì)使反應(yīng)室內(nèi)氣體濃度增加，氣體分子平均自由程變小，淀積到表面的反應(yīng)生成物減少，導(dǎo)致淀積速率隨流量增加反而減少。

　　3.2射頻功率

　　隨著射頻功率的增大，反應(yīng)加速，氮化硅薄膜生長(zhǎng)速率加快。射頻功率繼續(xù)加大，極板間的電壓更大，基片上的氮化硅膜在轟擊作用的影響下變得更加結(jié)實(shí)和致密，隨著功率再進(jìn)一步提高，就出現(xiàn)了類似“濺射”的現(xiàn)象，阻礙了氮化硅膜的繼續(xù)生長(zhǎng)。高射頻功率將帶來(lái)高腐蝕速率。因此適當(dāng)降低功率不僅可以減少基片表面損傷，獲得均勻且致密的膜層，也使得反應(yīng)更易于控制。

　　3.3溫度因素

　　在PECVD生長(zhǎng)氮化硅薄膜的過(guò)程中，基片表面存在等離子體的沉積和揮發(fā)兩種機(jī)制，隨著溫度的升高，沉積機(jī)制占主導(dǎo)，但隨著溫度繼續(xù)升高，兩種機(jī)制逐漸平衡，當(dāng)溫度繼續(xù)升到某一臨界值以后平衡被打破，揮發(fā)大于沉積，導(dǎo)致高溫下淀積生長(zhǎng)薄膜的速率有所下降。

　　3.4淀積時(shí)間

　　淀積時(shí)間通常應(yīng)結(jié)合其他工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，淀積時(shí)間太短，膜厚及折射率達(dá)不到要求，淀積時(shí)間太長(zhǎng)，則會(huì)造成工藝氣體的浪費(fèi)，增加工藝成本，同時(shí)也會(huì)影響淀積膜的質(zhì)量，而由于膜層中存在的機(jī)械應(yīng)力問(wèn)題，當(dāng)膜厚過(guò)厚時(shí)，薄膜會(huì)開(kāi)裂甚至剝落。

　　3.5反應(yīng)壓強(qiáng)

　　過(guò)低的壓強(qiáng)將導(dǎo)致薄膜淀積速率變慢，生長(zhǎng)出的氮化硅膜的折射率也較低。較大的壓強(qiáng)可以增大薄膜的淀積速率，但是會(huì)造成均勻性差的問(wèn)題，容易產(chǎn)生干涉條紋。

4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

　　基于上文分析，為了在不降低淀積速率的基礎(chǔ)上獲得較好的氮化硅膜的厚度、質(zhì)量、反射率等特性，我們采用淀積兩層膜的方法。這樣不僅減少了對(duì)基片表面的損傷，而且雙層膜可以減少氫離子的溢出，從而獲得更好的鈍化效果，這對(duì)太陽(yáng)能電池片的電性能有較大改善。

　　以156×156mm型號(hào)多晶硅太陽(yáng)電池片為片源，取40片樣品，淀積前的工序均采用正常工藝，為了消除前段工序影響，采用混批處理分成兩組，每組約20片，膜厚控制在85nm、折射率為2.07。測(cè)試數(shù)據(jù)如下：

　　雙層膜：反射率5.06%、最低點(diǎn)波長(zhǎng)708nm、Uoc0.607mV、Isc8.384mA、FF76.98、Eta16.09。

　　單層膜：反射率6.00%、最低點(diǎn)波長(zhǎng)710nm、Uoc0.605mV、Isc8.342mA、FF76.75、Eta15.93。

　　從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看來(lái)，雙層膜比單層膜反射率高約0.09%，雙層膜對(duì)短波的減反射效果比單層膜好。（說(shuō)明：Uoc表示開(kāi)路電壓，Isc表示短路電流，填充因子FF為UmaxImax與UocIsc的比值，Eta表示入射太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為有效電能的效率。）

5結(jié)語(yǔ)

　　采用PECVD技術(shù)生長(zhǎng)太陽(yáng)能電池氮化硅減反射膜時(shí)，影響氮化硅膜生長(zhǎng)的工藝參數(shù)有氣體流量比、射頻功率、溫度、鍍膜時(shí)間、壓強(qiáng)等。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)薄膜淀積速率隨氣體流量比的增大而增大；隨射頻功率的增大先增大后減??；隨溫度的升高先升高后下降；反應(yīng)氣體必須處于低真空下，而且其真空度只允許在一個(gè)較窄的范圍內(nèi)變動(dòng)；淀積時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)，否則易造成膜層開(kāi)裂剝落。通過(guò)雙層膜樣品的淀積、測(cè)量和分析，發(fā)現(xiàn)雙層膜工藝不僅可以降低氮化硅膜的反射率，還可以獲得更好的鈍化效果。

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