太陽能電池片科普系列——(鍍膜)PECVD篇

:PECVD( Plasma  Enhanced  Chemical Vapor Deposition)等離子增強化學(xué)氣相沉積，等離子體是物質(zhì)分子熱運動加劇，相互間的碰撞會導(dǎo)致氣體分子產(chǎn)生電離，物質(zhì)就會變成自由運動并由相互作用的正離子、電子和中性粒子組成的混合物。

據(jù)測算，光在硅表面的反射損失率高達35%左右，減反膜可以極高地提高電池片對太陽光的利用率，有助于提高光生電流密度，進而提高轉(zhuǎn)換效率，同時薄膜中的氫對于電池片表面的鈍化降低了發(fā)射結(jié)的表面復(fù)合速率，減小了暗電流，提升了開路電壓，提高了光電轉(zhuǎn)換效率；在燒穿工藝中的高溫瞬時退火斷裂了一些Si-H、N-H鍵，游離出來的H進一步加強了對電池的鈍化。

由于光伏級硅材料中不可避免的含有大量的雜質(zhì)和缺陷，導(dǎo)致硅中少子壽命及擴散長度降低，從而導(dǎo)致電池的轉(zhuǎn)換效率下降，H能與硅中的缺陷或雜質(zhì)進行反應(yīng)，從而將禁帶中的能帶轉(zhuǎn)入價帶或者導(dǎo)帶。

一、PECVD原理

PECVD 系統(tǒng)是一組利用平行板鍍膜舟和高頻等離子激發(fā)器的系列發(fā)生器。在低壓和升溫的情況下，等離子發(fā)生器直接裝在鍍膜板中間發(fā)生反應(yīng)。所用的活性氣體為硅烷SiH4和氨NH3。這些氣體作用于存儲在硅片上的氮化硅?？梢愿鶕?jù)改變硅烷對氨氣的比率，來得到不同的折射指數(shù)。在沉積工藝中，伴有大量的氫原子和氫離子的產(chǎn)生，使得晶片的氫鈍化性十分良好。

在真空、480攝氏度的環(huán)境溫度下，通過對石墨舟的導(dǎo)電，使硅片的表面鍍上一層SixNy。

3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2

二、Si3N4

Si3N4膜的顏色隨著它的厚度的變化而變化，一般理想的厚度是75—80nm之間，表現(xiàn)為深藍色，Si3N4膜的折射率在2.0—2.5之間效果最好，通常用酒精來測其折射率。

優(yōu)良的表面鈍化效果、高效的光學(xué)減反射性能（厚度折射率匹配）、低溫工藝（有效降低成本）、生成的H離子對硅片表面鈍化.

三、鍍膜車間常見事項

膜厚。沉積時間的不同膜厚也是不一樣的要根據(jù)鍍膜的顏色來適當?shù)脑黾踊驕p少它的沉積時間，片子發(fā)白要減少沉積時間，如偏紅則要適當?shù)脑黾?。每一舟片子要全面的確認，不允許把不良品流入到下道工序，如色斑、水印鍍膜不良，應(yīng)及時挑出

產(chǎn)線最常見的表面發(fā)白、色差、白點，其中表面發(fā)白主要由于氮化硅膜較厚導(dǎo)致，可通過調(diào)節(jié)膜沉積時間來調(diào)整；色差片主要由于氣路堵塞、石英管漏氣、微波故障等導(dǎo)致；白斑主要由于前道小黑點導(dǎo)致。

反射率、折射率等的監(jiān)測、特殊氣體的安全等。

表面發(fā)白色差片白斑

PECVD是太陽能電池片中比較重要的工序，也是體現(xiàn)一個企業(yè)太陽能電池片效率的一個重要指標，PECVD工序一般較忙，每一批電池片都需要監(jiān)測，且鍍膜爐管較多，每一管一般幾百片（視設(shè)備而定），更改工藝參數(shù)后，驗證周期較長。鍍膜技術(shù)是整個光伏行業(yè)比較重視的技術(shù)，太陽能電池的效率提升可以通過鍍膜技術(shù)的提升來實現(xiàn)，太陽能電池領(lǐng)域的科學(xué)家們也樂此不疲，未來太陽能電池表面技術(shù)或許有可能成為太陽能電池理論效率的突破口。

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