PECVD方法制备硅太阳电池及SiN薄膜工艺的研究进展

　　尽量减少硅太阳电池中的少子复合和光的反射损失 ， 对于提高太阳电池的效池有很大的帮助。目前适合于硅太阳电池的减反射膜主要有 SiO2、 TiO2、SiN等薄膜 ， 但是 SiO2 的折射率 （1146） 太低 ， 不利于光学减反射 ; TiO2 的折射率虽接近硅太阳电池的最佳光学减反射膜的折射率 ， 但没有表面钝化作用 ［ 1 - 2 ］ ; SiN 薄膜的折射率为 210～212， 透明波段中心与太阳光的可见光光谱波段 （ 550 nm） 吻合 ， 且具有表面和体钝化的作用 ［ 3 ］ ， 此外 ， SiN还有介电常数高、碱离子阻挡能力强、质硬耐磨等优点 ， 是太阳电池比较理想的减反射及钝化膜。制备 SiN薄膜的方法主要是化学气相沉积 ， 又分为常压化学气相沉积 （APCVD， 反应压强为 1 bar， 温度为 700 ～1 000℃） ， 低压化学气相沉积 （LPCVD， 反应压强为 011 mbar， 温度为 750℃） ， 等离子增强化学气相沉积 （PECVD， 反应压强 1 mbar， 温度 500℃）。由于 PECVD 的沉积温度低 ， 对硅太阳电池中的少子寿命影响较小 ［ 2 ］ ［ 4 ］ ， 生产能耗低等 ， 因此在太阳电池减反射膜的制备方面有很大的优势 ， 得到了很广泛的应用射频频率和功率射频频率的高低直接影响等离子体的频率和能量 ， 当时频频率低于 4 MHz时 ， 离子的频率能跟上射频激发频率 ， 离子在电场的作用下具有较大的能量 ， 从而对衬底表面造成较大的轰击损伤 ， 而且其表面钝化在紫外线照射下不稳定 ; 在频率高于 4 MHz时 ， 由于离子的加速时间短 ， 不至于获得很大的能量 ， 不会对衬底表面造成大的轰击损伤 ［ 2 ］。通常用直接 PECVD 沉积 SiN 薄膜时都用 13156 MHz的高频率 ， 制备的薄膜有很好的钝化效果 ， 并且具有很好的抗紫外性能 ［ 12 ］。 G. Santana 等人 研究 发 现 ， 用 二 氯 甲 硅 烷 （SiCl2 H2 ） 和氨气沉积 SiN 薄膜 ， 射频功率在 30 W 时 ， NH3 /Sicl2 H2 的比例从 10减小到 215的过程中 ， Si- H键依然可以形成 ， 而 N - H键浓度却在降低 ， 当比例降到 1时 ， N - H键浓度、折射系数和沉积速率都增加。而射频功率大于 60 W 时 ， Si - H键、N - H 键都随能量的增加而减少 ［ 13 ］。因此用此方法制备 SiN薄膜时 ， 射频功率最好在 30到 60W 之间。用硅烷 （SiH4 ） 的氨气制备 SiN 薄膜时 ， 射频功率因设备而异 ， 在 30 W 到 315 kW 的范 围 都 有 应 用 ， 并 都 能 制 备 高 质 量 的 薄膜 ［ 7 ］ ［ 9 ］ ［ 14 - 16 ］ ， 但总的来说 ， 射频的功率不宜过低 ， 太低影响反应气体的充分分解 ， 过高又会对衬底和薄膜表面造成轰击损伤 ， 影响薄膜的质