PECVD方法制備硅太陽電池及SiN薄膜工藝的研究進展

　　盡量減少硅太陽電池中的少子復(fù)合和光的反射損失 ， 對于提高太陽電池的效池有很大的幫助。目前適合于硅太陽電池的減反射膜主要有 SiO2、 TiO2、SiN等薄膜 ， 但是 SiO2 的折射率 （1146） 太低 ， 不利于光學(xué)減反射 ; TiO2 的折射率雖接近硅太陽電池的最佳光學(xué)減反射膜的折射率 ， 但沒有表面鈍化作用 ［ 1 - 2 ］ ; SiN 薄膜的折射率為 210～212， 透明波段中心與太陽光的可見光光譜波段 （ 550 nm） 吻合 ， 且具有表面和體鈍化的作用 ［ 3 ］ ， 此外 ， SiN還有介電常數(shù)高、堿離子阻擋能力強、質(zhì)硬耐磨等優(yōu)點 ， 是太陽電池比較理想的減反射及鈍化膜。制備 SiN薄膜的方法主要是化學(xué)氣相沉積 ， 又分為常壓化學(xué)氣相沉積 （APCVD， 反應(yīng)壓強為 1 bar， 溫度為 700 ～1 000℃） ， 低壓化學(xué)氣相沉積 （LPCVD， 反應(yīng)壓強為 011 mbar， 溫度為 750℃） ， 等離子增強化學(xué)氣相沉積 （PECVD， 反應(yīng)壓強 1 mbar， 溫度 500℃）。由于 PECVD 的沉積溫度低 ， 對硅太陽電池中的少子壽命影響較小 ［ 2 ］ ［ 4 ］ ， 生產(chǎn)能耗低等 ， 因此在太陽電池減反射膜的制備方面有很大的優(yōu)勢 ， 得到了很廣泛的應(yīng)用射頻頻率和功率射頻頻率的高低直接影響等離子體的頻率和能量 ， 當(dāng)時頻頻率低于 4 MHz時 ， 離子的頻率能跟上射頻激發(fā)頻率 ， 離子在電場的作用下具有較大的能量 ， 從而對襯底表面造成較大的轟擊損傷 ， 而且其表面鈍化在紫外線照射下不穩(wěn)定 ; 在頻率高于 4 MHz時 ， 由于離子的加速時間短 ， 不至于獲得很大的能量 ， 不會對襯底表面造成大的轟擊損傷 ［ 2 ］。通常用直接 PECVD 沉積 SiN 薄膜時都用 13156 MHz的高頻率 ， 制備的薄膜有很好的鈍化效果 ， 并且具有很好的抗紫外性能 ［ 12 ］。 G. Santana 等人 研究 發(fā) 現(xiàn) ， 用 二 氯 甲 硅 烷 （SiCl2 H2 ） 和氨氣沉積 SiN 薄膜 ， 射頻功率在 30 W 時 ， NH3 /Sicl2 H2 的比例從 10減小到 215的過程中 ， Si- H鍵依然可以形成 ， 而 N - H鍵濃度卻在降低 ， 當(dāng)比例降到 1時 ， N - H鍵濃度、折射系數(shù)和沉積速率都增加。而射頻功率大于 60 W 時 ， Si - H鍵、N - H 鍵都隨能量的增加而減少 ［ 13 ］。因此用此方法制備 SiN薄膜時 ， 射頻功率最好在 30到 60W 之間。用硅烷 （SiH4 ） 的氨氣制備 SiN 薄膜時 ， 射頻功率因設(shè)備而異 ， 在 30 W 到 315 kW 的范 圍 都 有 應(yīng) 用 ， 并 都 能 制 備 高 質(zhì) 量 的 薄膜 ［ 7 ］ ［ 9 ］ ［ 14 - 16 ］ ， 但總的來說 ， 射頻的功率不宜過低 ， 太低影響反應(yīng)氣體的充分分解 ， 過高又會對襯底和薄膜表面造成轟擊損傷 ， 影響薄膜的質(zhì)