PERC太阳电池背面SiNx折射率的优化

提高背反射率、降低背表面复合速率是提高太阳电池转换效率的重要研究方向之一。SiNx薄膜因其良好的钝化特性不仅应用在传统太阳电池发射极钝化,也同时应用在局部背接触太阳电池(PERC)背表面,起到背面钝化及增加背反射的作用。为增强PERC太阳电池背钝化、提高电池背面长波光子的反射率,在背表面AlOx/SiNx叠层膜模型基础上,提出并研究了不同折射率的双层SiNx对PERC太阳电池性能的影响,实验结果表明:采用折射率2.4/2.0的SiNx薄膜,PERC太阳电池电性能相对较好,相对常规背钝化电池,开路电压、电流密度以及转换效率分别提高了1.8 mV,0.16 mA/cm2,0.11%。     

PECVD沉积双层SiNx对太阳电池性能的影响

提出了一种简单有效的制备双层SiNx薄膜的方法,其薄膜具有良好的减反射钝化特性。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,通过控制SiH4和NH3气体流量比,在p型多晶硅衬底上生长单层及双层SiNx膜。随后使用薄膜测试分析仪测量了薄膜的厚度、折射率及反射率,并用Semilab WT-2000测量少数载流子寿命,通过测量量子效率,对单、双层膜电池进行了比较。实验结果表明:相比单层减反射钝化膜,采用双层SiNx膜,少数载流子寿命可以得到更好的改善,开路电压可提高约2 mV,短路电流可提高约40 mA,电池效率能提高0.15%。     

晶体硅太阳电池的双层结构钝化膜研究

针对目前基于p型硅片制备的单结太阳电池进一步提高表面钝化膜生产效率,利用氮化硅(SiNx)薄膜良好的钝化效果与价格低廉的二氧化钛(TiO2)膜,降低SiNx镀膜厚度减薄对少子寿命的影响。在单晶硅片表面先用PECVD法沉积SiNx薄膜,然后用热喷涂沉积TiO2薄膜。对比测试了热喷涂沉积TiO2薄膜前后电池的性能,结果表明在SiNx膜上增加TiO2膜层后少子寿命明显提高,这可能是TiO2膜结构内存在固定正电荷所致。这种双层结构封装后的太阳电池显示出了较好的光学与电学性能,对进一步改进太阳电池性能具有重要参考价值。     

N型表面钝化晶体硅太阳电池Al2O3/SiNx减反射叠层的优化研究

减反射特性是进一步提高N型太阳电池能量转换效率的重要因素之一。研究采用Al2O3/SiNx叠层优化了N型太阳电池的减反射特性,并通过理论模拟和实验测量系统地探讨了叠层中SiNx厚度对表面反射性能的影响。研究证实在Al2O3层上增加一层SiNx,可以有效地优化表面减反射性质,从而提高N型太阳电池的光伏性质。     

PERC结构多晶硅太阳电池的研究

高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标。多晶硅太阳电池成本低,但其电性能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触,制备钝化发射极和背表面电池(PERC)结构多晶硅太阳电池。采用恒光源I-V特性测试系统测试其电性能,结果表明:较之常规铝背场多晶硅太阳电池,PERC结构电池在开路电压Voc、短路电流密度Jsc、转换效率η方面分别提高了13 mV、1.8 mA/cm2和0.67%(绝对值),其转换效率达到17.27%。PERC结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺,有利于实现高效多晶硅电池的产业化生产,具有很高的实际意义。     

钝化处理在消除多晶Si薄膜缺陷中的应用

介绍了消除多晶Si太阳电池薄膜中缺陷的各种钝化方法,主要包括利用氢等离子体、SiNx∶H薄膜、Se单原子层、二元(Al2O3)x(TiO2)1-x合金、SiO2/Si/SiO2量子阱以及湿法化学反应所实现的对缺陷进行有效钝化处理等方法;基于本研究领域的最新进展,对各种方法的优缺点进行了分析归纳。指出H钝化可获得较好的钝化效果,但在后续热处理过程中,Si—H键会由于温度过高而断裂,致使氢离子离开表面而使钝化效果变差;SiNx∶H氮化物薄膜可以有效阻挡氢的外扩散,保持钝化效果的稳定性,还可以起到对光的减反射作用。研制具有较低的光反射率、非平衡载流子的高收集效率以及低界面态密度的薄膜和提高薄膜的机械强度是当前科学工作者应该关注的课题。     

晶体硅太阳电池表面钝化技术

介绍了晶体硅太阳电池表面钝化技术的发展历程,表面钝化膜在晶体硅太阳电池中所起的作用,以及晶体硅太阳电池中各种钝化膜和表面钝化技术。阐述了国内和国际对晶体硅太阳电池表面钝化技术的最新研究动态,重点论述了SiO2,SiNx,SiCx和Al2O3,以及这些钝化膜的叠层钝化技术的优缺点。在此基础上进一步指出SiO2/SiNx叠层钝化膜将成为今后工业化生产的研究重点,Al2O3及其叠层钝化膜将成为今后实验室的研究重点,由于表面钝化是提高晶体硅太阳电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅太阳电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点问题之一。     

Si光电器件表面减反膜设计的数值分析

本文通过计算、分析在Si光电器件表面由SiO2、Si3N4及AI2O3组成的不同减反膜的反射损耗,得出了最优化的膜层组合。厚度为95nm的SiO2层是最佳的单层减反膜;进一步的优化可采用40nmSi3N4和40nmSiO2或45nm AI2O3和45nm SiO2组成的2层结构;3层或3层以上结构的反射损耗呈振荡性变化,不建议采用。     

SiO2膜的薄层化对自组织生长Si纳米量子点发光特性的影响

采用低压化学气相沉积方法,依靠纯SiH4气体的热分解反应,在SiO2表面上自组织生长了Si纳米量子点.实验研究了SiO2膜的薄层化对Si纳米量子点光致发光特性的影响.结果表明,当SiO2膜厚度减薄至6nm以下时,Si纳米量子点中的光生载流子会量子隧穿超薄SiO2层,并逃逸到单晶Si衬底中去,从而减少了光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域内发光中心的辐射复合效率,致使光致发光强度明显减弱.测试温度的变化对Si纳米量子点光致发光特性的影响,则源自于光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域附近非发光中心的非辐射复合所产生的贡献.     

SiO2膜的薄层化对自组织生长Si纳米量子点发光特性的影响

采用低压化学气相沉积方法,依靠纯SiH4气体的热分解反应,在SiO2表面上自组织生长了Si纳米量子点.实验研究了SiO2膜的薄层化对Si纳米量子点光致发光特性的影响.结果表明,当SiO2膜厚度减薄至6nm以下时,Si纳米量子点中的光生载流子会量子隧穿超薄SiO2层,并逃逸到单晶Si衬底中去,从而减少了光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域内发光中心的辐射复合效率,致使光致发光强度明显减弱.测试温度的变化对Si纳米量子点光致发光特性的影响,则源自于光生载流子通过SiO2/Si纳米量子点界面区域附近非发光中心的非辐射复合所产生的贡献.     

半导体薄膜实现Nd:YVO4 1064 nm和1342 nm双波长激光被动调Q

采用射频磁控溅射和热退火处理技术制备SiNx/Si/SiNx多层薄膜,测试了纳米硅晶粒平均尺寸、光学带隙和薄膜对1064 nm激光的非线性吸收系数。建立SiNx/Si/SiNx多层薄膜被动调Q的Nd:YVO4双波长激光器速率方程,得到双波长调Q脉冲的数值模拟结果。在激光二极管(LD)端面抽运的三镜复合腔Nd:YVO4激光器中,SiNx/Si/SiNx多层薄膜作为可饱和吸收体同时实现了双波长激光被动调Q,获得20 ns的1064 nm激光脉冲和19 ns的1342 nm激光脉冲输出。研究表明,薄膜对1064 nm和对1342 nm的双光子饱和吸收是双波长激光被动调Q的直接原因;激光器两个支腔输出损耗的差别和薄膜对两个波长的非线性吸收系数的相对值影响了双波长脉冲的宽度和时间间隔。     

半导体薄膜实现Nd∶YVO4 1064nm和1342nm双波长激光被动调Q

采用射频磁控溅射和热退火处理技术制备SiNx/Si/SiNx多层薄膜,测试了纳米硅晶粒平均尺寸、光学带隙和薄膜对1064nm激光的非线性吸收系数。建立SiNx/Si/SiNx多层薄膜被动调Q的Nd∶YVO4双波长激光器速率方程,得到双波长调Q脉冲的数值模拟结果。在激光二极管(LD)端面抽运的三镜复合腔Nd∶YVO4激光器中,SiNx/Si/SiNx多层薄膜作为可饱和吸收体同时实现了双波长激光被动调Q,获得20ns的1064nm激光脉冲和19ns的1342nm激光脉冲输出。研究表明,薄膜对1064nm和对1342nm的双光子饱和吸收是双波长激光被动调Q的直接原因;激光器两个支腔输出损耗的差别和薄膜对两个波长的非线性吸收系数的相对值影响了双波长脉冲的宽度和时间间隔。     

InGaAs短波红外探测器的偏振响应特性分析

在偏振成像和激光功率测量技术领域,凡涉及偏振光的定量测量,都会由于光束的偏振态对探测器的影响而产生显著的误差.这种现象主要是由于许多类型的光探测器存在偏振敏感响应引起的.本文对光电探测器的偏振响应进行了分析,推导了光电探测器偏振相关损耗的斯托克斯模型.分析了SiNx钝化膜对InGaAs探测器偏振响应的影响.结果表明,无SiNx钝化膜时,随着入射角度的增加,偏振响应损耗明显增加,而随着波长的增加,偏振响应损耗明显降低;采用SiNx钝化膜时,随着波长的增加,偏振响应损耗先减小后增加.由于设计的SiNx薄膜的增透中心波长为1550nm,1310nm波长处的偏振响应损耗大于1550nm处的偏振响应损耗.     

改善GaAs MESFETs硫钝化稳定性研究的新探索

硫钝化可以明显改善GaAs金属半导体场效应晶体管(MESFETs)的击穿特性,但钝化效果不稳定。我们利用硫钝化和PECVDSiNr钝化相结合的方法,使钝化的稳定性得到了提高,但同时击穿电压会出现下降。击穿电压下降的主要原因是：As-S键很不稳定,在较高温度下分解,使GaAs表面负电荷密度减小,击穿电压下降。     

Si/SiO2和SiNx/SiO2多层膜的室温光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了纳米Si/SiO2和SiNx/SiO2多层膜,得到强的可见光致发光,利用傅里叶红外吸收(FTIR)谱和光致发光(PL)谱,对其发光特性进行了研究,在374 nm和712 nm左右观察到强发光峰.用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了其可能的发光机制,认为发光可能源自于SiOx界面处的缺陷发光中心.建立了发光的能隙态(EGS)模型,认为440 nm和485 nm的发光源于N-Si-O和Si-O-Si缺陷态能级.     

PECVD制备氮化硅薄膜的研究

采用PECVD法制备了氮化硅薄膜,探讨了沉积参数对氮化硅薄膜折射率的影响和衬底温度对氮化硅薄膜形貌和成分的影响规律。结果表明,不同的NH3流量可改变反应腔体内的氮硅比,对氮化硅的折射率,即减反射性能影响较大;衬底温度是影响氮化硅薄膜形貌和成分的主要因素;在衬底温度达到400℃时,形成了白色团状或岛状的氮化硅膜。     

SiOyNx/SiNx stack: a promising surface passivation layer for high‐efficiency and potential‐induced degradation resistant mc‐silicon solar cells

A thin SiO_yN_x film was inserted below a conventional SiN_x antireflection coating used in c‐Si solar cells in order to improve the surface passivation and the solar cell's resistance to potential‐induced degradation (PID). The effect of varying the flow ratio of the N₂O and SiH₄ precursors and the deposition temperature for the SiO_yN_x thin film upon material properties were systematically investigated. An excellent surface passivation was obtained on FZ p‐type polished silicon wafers, with the best results obtained with a SiO_yN_x film deposited at a very low temperature of 130 °C and with an optical refractive index of 1.8. In the SiO_yN_x/SiN_x stack structure, a SiO_yN_x film with ~6 nm thickness is sufficient to provide excellent surface passivation with an effective surface recombination velocity S_eff < 2 cm/s. Furthermore, we applied the optimized SiO_yN_x/SiN_x stack on multicrystalline Si solar cells as a surface passivation and antireflection coating, resulting in a 0.5% absolute average conversion efficiency gain compared with that of reference cells with conventional SiN_x coating. Moreover, the cells with the SiO_yN_x/SiN_x stack layers show a significant increase in their resistance to PID. Nearly zero degradation in shunt resistance was obtained after 24 h in a PID test, while a single SiN_x‐coated silicon solar cell showed almost 50% degradation after 24 h. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

原位SiN_x掩膜生长GaN材料的应力及其对光学性质的影响(英文)

研究了以金属有机化学气相沉积方法生长在SiNx掩模层的GaN的应力状态,以及应力对光学性质的影响。通过微区拉曼光谱对应力进行了表征,结果显示,随着SiNx掩模淀积时间的增加,其上生长的GaN应力会相应地,释放。相应地,低温光致发光测试显示,施主束缚激子发光峰峰位出现明显的红移。我们认为,随着SiNx掩模淀积时间的增加,掩模覆盖度的增大,促进了侧向外延的生长,释放了压应力,进而影响了材料的光学性质。     

Characteristics of Amorphous Silicon Nitride Films Deposited by LF-PECVD from SiH_4/N_2

Amorphous silicon nitride films were deposited by low-frequency plasma-enhanced chemical vapor deposition(LF-PECVD) using silane and nitrogen as precursors. Characteristics such as deposition rate, surface morphology, and chemical composition were measured by spectroscopic ellipsometry(SE), atomic force microscope(AFM) and x-ray photoelectron spectroscopy(XPS). It was shown that amorphous silicon nitride film could be prepared by LF-PECVD with good uniformity and even surface. The XPS result indicated that ...     

SiNx插入层对Si衬底上生长GaN薄膜晶体质量和表面形貌的影响

在Si(111)衬底上采用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术外延生长GaN薄膜,对外延生长所得GaN薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征,并研究SiNx插入层对GaN薄膜的晶体质量和表面形貌的影响.结果表明,在Si衬底上生长GaN薄膜过程中引入SiNx插入层可使GaN薄膜的(10-12)面的X-射线回摆曲线的半峰宽(FWHM)值从974.01减小到602.01arcsec;表面凹坑等缺陷减少、表面平整度提高.可见,SiNx插入层对在Si衬底上外延生长GaN薄膜的晶体质量和表面形貌有着重要的影响.