抽象性

研究中ALO_X级硅PERC后端消能层由热氧化3nmxxm氧化过程在400摄氏度满载氧气炉内持续10分钟,然后在700摄氏度连续3分钟安眠,并堆栈SiN_X级电影背面其后,二度退火过程在400摄氏度持续10分钟修复消能层反射离子生成的缺陷热氧化法应用后,我们确认存在ALO_X级消毒层负电荷密度 m^-2与退火样本对比 m^-2取非静默样本

开工导 言

为促进太阳能电池转换效率,PERC(空投发射机和后机电池)吸引了许多研究人员和制造商的广泛关注。编织p型PERC消能层,通常是 AlO_X级层沉入硅电池后端提供负荷,产生战地效果消能今日ALO_X级分层由ALD或PECVD设施沉积编织PERC太阳能电池,转换效率约20~21%一号-6..具体说来,Kotipalli等填充密度 m^-2并 m^-2使用等离子增强ALD和热ALD设备2中兴等ALD氧化铝薄膜使用二步后退并实现电荷密度 m^-2[3..相对于ALD,PECVD设备可提供相对高沉积率并常为业界使用4..负电荷密度 m^-2据报安眠ALO_X级/SiN_X级栈存储使用PECVD5..但这些真空设施代价高昂,有时会阻抗电池制造商向PERC行业过渡

高成本效益涂层 AlO法_X级薄膜开发像喷射软胶法 AlO_X级打印和氧化7-10..和Cuevas寄存 AlO_X级消能层使用rf磁波喷射法,铝目标喷射到氧环境,获取负电荷密度约 m^-2[7..García-Valenzuela等上报改善消能结果 基于磁体用 Al喷射₂O级₃陶瓷目标使用8..极优表敏化 AlO层_X级负电密度 m^-2合成软胶法九九..Lin等可打印ALO_X级粘贴成静态层太阳电池后端并实现20%转换效率10..

AlO_X级钝化层也可以通过沉入太阳能电池后端的铝薄膜氧化形成刘等人研究[11使用臭氧将铝薄膜氧化成 AlO_X级P型太阳能电池后端图层负面电荷密度 m^-2.并引入二次退火 AlO_X级层后演化_X级发现这种分层法提高消能效果和太阳能电池效率在随后的研究中,我们进一步发现热氧化使用可产生更好的消能效果,从而进一步提高太阳能电池效率[12..本文展示实验结果使用热氧化法并比较这两种氧化法

论文组织如下内段2引入细胞编译过程并随后进行多项测量,包括少数载量生命周期测量以寻找最优处理条件,TEM/EDS/XPS组成解析ALO_X级/SiO_X级层并测量CV确定负电荷密度太阳能电池性能通过IV测试和IQE测量分节评价3.现场还简单比较分块法和热氧化法接下分队4论文结语

二叉实验

2.1.工序太阳电池制造

研究中使用伪方程(100面向200华府m-thick单晶素单晶子子组织造太阳能电池一号PERC太阳电池和AL-BSF电池出现二分数_X级沉积完成商业 毫米²微粒先清洗SC1后纹组成两侧的金字塔,后由POCl₃扩散形成前方n层后端用湿化推理法清除后侧和长叉边缘的磷层反反射涂层二元化二元化_X级)由等离子化物沉降设备嵌入这些裂纹前侧西南市_X级包装长毛图下文称蓝长毛图

蓝毛片切成小样本 m²后加清扫过程加丙酮和SC2混合开始组成 AlO_X级下方层割样数度生命周期和CV测量以优化细胞性能组成 AlO_X级层层,我们存二片集3NM,尽管实厚度在薄膜沉降中可能更大11..寄存样本放入满载氧以氧化的炉子后铝薄膜氧化成ALO_X级粒子堆中退火 生成 AlO负荷_X级/Si接口归根结底,样本用准稳态光导法(WCT-120设备)测量查找其少数载波寿命应当指出,本研究的寿命测量是在少数载波密度下进行的 m^3级.ALO四面形结构需要退火过程_X级区域右侧SiO_X级层中留有铝空缺_X级ALO_X级接口11,13..注意ALO理论厚度_X级大于金属铝1.7倍 因氧原子合并

消能层形成后,我们堆叠了100nm-thickSin_X级后面胶片保护消能层并置入交火炉 完成第二个退火过程发现这种退火对恢复存续时间至继raffer首次退火后所得水平十分必要照片文版过程后用成线状开口模式光化粘贴和银粘贴分别印制在卷曲前后侧,随后通过传送器带炉共火过程形成后侧局部表层图案和前端电网触摸图案接二连三切成片 m².

图一号进程流显示PERC控制单元的编译,后者是无消能层后侧刻有铝粘贴屏幕的单元(由 Al-BSF细胞表示)。图2显示图层结构PERC控制单元

2.2.寿命度量

优化时间长度和温度热氧化依次执行步骤1中测试瓦子的少数载量周期在ALO前测量_X级层组成第二步分5分10分3分后继,这些以静默方式穿孔的生命周期(即那些与ALO并存者)_X级后端积层)再次测量寿命放大率两存值之比,然后发现每一样本与 AlO消能效果提高性能相关联_X级层层图解3(a)并3(b)显示带反向ALO的长片寿命放大_X级各种氧化温度生成层,分别为5分钟和10分钟氧化持续时间在每个氧化温度案例中测试2个样本5分钟或10分钟氧化持续时间从此图中可以看出,anneed动画最大放大值>8.0,该动画在400摄氏度氧化10分钟并随后在700摄氏度退产3分钟注意终生阅读最大值为42.4华府s为此最优案例我们还将氧化持续时间修改为20分钟,同时将氧化温度保持在400摄氏度和相同的退火条件放大寿命只能达 <7.4最大值,对应<40华府s.因此,我们选择了400摄氏度和10分钟的氧化温度和氧化持续时间注意寿命测算前ALO_X级生成层范围均在5.2至5.6华府s.

并找到最优条件 第一次退火, 我们试四度退火温度, 即500摄氏度,600摄氏度,700摄氏度和800摄氏度图4显示生命周期放大度和时间长度 第一次退火 各种退火温度从图中发现,700摄氏度首次退火可达8.9最大放大度3分钟注意此放大匹配使用周期为45.7华府s.在其他退火温度下,寿命放大率会降低,表示这些案例寿命提高幅度不够大,原因是非最优退火注意退火重排 AlO原子结构_X级邻近Si/ALO_X级接口等 AlO_X级邻近SiO_X级四行几何,留下不足的铝原子并产生负荷我们认为,低退温(如500摄氏度或600摄氏度)和/或短时段导致热耗不足可不完全生成ALO₄^-几何学5..从图中可以看出,800摄氏度退火持续3分钟或700摄氏度延长提供超热预算也不会产生足够的负电费通过数列测量后发现热氧化和后退最优条件迄今最优条件为400摄氏度10分钟氧化和700摄氏度3分钟后续退火后台SiN发现生命周期下降50++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++_X级寄存式我们测量了6条静默动画的存续时间(见表首度退火后生命周期列一号)从二列左侧Sin_X级PECVD沉积层对薄 Al造成损害₂O级₃层层这样一个问题可以通过应用二次退火来克服寻找最优退生恢复原创式时,我们将6片划分为三组,每组分2片,然后分别在400摄氏度、500摄氏度或600摄氏度退位在每个退火温度下,2片退火分别为10分20分和20分后继循环表显示一号第二右列)恢复百分率接近统一值,因为瓦斐在400摄氏度退火10分20分高温退火则变为68%至84%值得指出的是恢复百分比在700摄氏度时恢复为55%,时间较短,如30秒或60秒最佳温度和时间长度分别为400摄氏度和10分钟高温退火可能释放氢联结以消解后方悬浮联结,减少界面陷阱密度_中城负电密度会下降 因为氢键正电荷14..因此,有适当的退火温度和时间优化寿命上报日期为[15450摄氏度反射最小D_中城.这样一个退火温度与这里发现优化完全一致

2.3AlO组成分析_X级图层

图5(a)显示图EM图层结构4.59nm-thickSiO_X级层边生长6.22nm-thickAiO_X级层大于金属铝厚度 并有前所解释的理由图中显示5(b)成分能X射线光谱测量所得元素组成图EDS图中Sin_X级顶层介于0至15纳米区域,而15至26纳米区域含ALO_X级和辽_X级.值得注意的是,氧化层厚度11纳米显示图图显示TEM测量显示5(a).不同层间边界不清晰,在整个氧化物区发现大量硅原子和少量氮原子观察理由可能出自使用离子波束割裂线,留下两个元素转归AlO_X级/SiO_X级层接层

组成分析还使用X-射线光谱仪测量图6显示原子组成前剖面6(a)和后退6(b))可见ALO_X级编译程序 等于1.25接近表面,在退火前总小于1.5表示没有从表层到 AlO生成四面结构_X级/Si接口前退算法退解后 氧对铝之比变为1.5 表示 Al的存在₂O级₃近水面氧保持到~60%,而铝原子内部开始下降数深层,取值时间从0秒上升至40秒,表示有ALO_X级^-证明产生负控件有理5..

2.4.确定负电密度

图7(a)显示CV测试结果此处非静态样本指带ALO瓦斐_X级和辽_X级由上述热氧化法形成最优条件(即400摄氏度和持续时间10分钟)而不随后执行退火,而退火样本指后在700摄氏度3分钟内执行退火发现扁平带电压 从CV关系中确定负电密度 ¹²m^-2退火样本 m^-2非静默样本

方程中一号) 介质函数差 即氧化层电容 电子充电 区域电容

退火样本CV曲线与非退火样本右侧位置,理由解释如下自非静态样本有稀疏氧化层后(见图二)7(b)对比图5(a)并相应提高Cox值比退火,平带电压会增加,因为样本按关系退火16.. 去哪儿 有效固定氧化电荷,研究中为负值并由此将退火样本的CV曲线移向右侧 非退火样本的CV曲线

3级太阳能电池性能

PERC太阳能电池编译消毒层建议方法,并全部在最优条件下实现氧化和退火,即400摄氏度时10分钟氧化,700摄氏度前3分钟退火,400摄氏度后4分钟退火除PERCs外,另外两组细胞编译一组为AL-BSF电池,另一组为PERC编译首发退火非最优条件,后一条件为500摄氏度退火6分钟注意在500摄氏度6分内退步可能导致寿命为10.25华府s比对使用周期45.7华府sfer退精最优条件

表22显示标准测试条件下为这三组单元测量电转换效率(每组3个单元)。显示 Al-BSF细胞(见#1至#3)比Jsc和Voc低FF平均值比PERC退火最优条件高(见#A1至#A3)。PERCs非最优条件下的细胞性能比AL-BSF细胞高但它们的性能比最优PERC差最优PERCs平均转换效率>17%

Al-BSF2手机和PERC#A3手机显示BSF数字8a)和8BSF的厚度表示>4华府m二分从图中可见8线战壕宽度~75华府m.注意两端直线战壕中间对中间距为1200华府m研究中,线接触面积为整个后表面积的6.3%内部量子效率函数波长显示图九九.PERC比AL-BSF波长小于500纳米,特别是波长长长大于900纳米高

我们知道臭氧氧化法用于组成 AlO_X级消能层可提供高水平消能刘等人作品[11证明这种氧化法继之以600摄氏90秒退火(无二次退火)导致少数载波寿命41.15华府s和相联负电荷密度 m^-2.3个PERC转换效率从16.73%升至16.92%,而2个AL-BSF电池则取约16.3%。在随后的臭氧氧化法研究中,进行了第二个退火过程,恢复寿命恢复到自首次退火后所得水平,即40.19华府s.注意第一次退火最优条件为700摄氏度并持续一分钟,第二次退火最优条件为400摄氏度并持续20分钟此类经臭氧处理的动画片随后用于制造3PERCs,转换效率介于16.86%至17.09%之间,而3 Al-BSF电池转换效率达16.67%至16.76%很明显,二次退火对裂谷的影响可以从转换效率提高中看出。

4级结论

热氧化过程将铝薄膜氧化入ALO_X级层后方硅片TEM/EDS/XPS测量确认ALO_X级和辽_X级后方观察少数载波寿命提高现场效果消能进一步证明与Si/ALO负电荷密度相联_X级接口实现最长寿命时,我们发现过程温度和时间长度方面最优氧化和退火条件在这种过程条件下,我们实验性确认多寿命提高, 提高转换效率小分点1%与经臭氧处理的裂变相比,热氧化裂变处理似乎支持了略佳的消能作用,因为少数载波寿命稍长(cp.45.7华府s热氧化和41.15华府s表示臭氧氧化)此处研究的PERC转换效率比带ALOPERC转换效率高_X级消能层由臭氧处理组成

所报告的细胞性能可能不如 AlO应用ACD或PECVD设施编造细胞性能_X级沉积原因可能多维第一,教育实验室没有像电池厂商应用那样精密的流程线设施。第二,由某些商家提供的细胞编译片并不如电池制造厂商使用第三,教育实验室可能使用适切小步进程法,机切或激光切片可损耗细胞然而,我们已经证明,先前使用分块法和本研究中热氧化法都是有效方法,可提供足够好的消能,从使用两种氧化法中的任一法生成负荷中可以看到这些有效方法研究中表面电荷密度 m^-2通过热氧化法达标,而分层法则引出表面电荷密度 m^-2.更重要的是,人们不使用有毒化学物组成 AlO_X级消能分层氧化法

数据可用性

原始/处理数据目前无法分享,因为数据还构成持续研究的一部分

利益冲突

作者声明此论文的发布不存在利益冲突

作者贡献

Ching-huiHsu负责炉氧化实验和定性大老挝负责提供数据与第二个退火技术比较臭氧氧化连川为方法学和手稿编译提供大量资料

感知感知

此项研究得到了国家科学技术委员会MST111-2221-E-007-025赠款的资助,R.O.C