シリコンウェーハPV–アプリケーションディスカッション

アプリケーションノート

シリコンウェハー太陽電池は、 太陽光発電産業世界のPVの約90%を供給しています。 10代半ばのセル効率はかなり単純な技術を使って広く普及しており、20代前半の企業ではより複雑な技術を使っています。 PV Si原料の不足がなくなり、薄膜PVとの競合が大規模に実行可能になるにつれて、Si太陽電池技術の課題は、グリッドパリティ価格設定を達成するための効率の向上とコストの削減です。

上の一般的なSi太陽電池構造の概略図は、表面分析が助けとなる方法のいくつかを示しています。 20%の範囲の効率を持つセル構造には、重要な違いがあります。

上の一般的なSi太陽電池構造の概略図は、表面分析が助けとなる方法のいくつかを示しています。 20%の範囲の効率を持つセル構造には、重要な違いがあります。

回路図の左側中央に、厚さ180ミクロン、またはそれより薄いSiソーラーウェハがあります。 この基板は、低XNUMXのホウ素でドープされている。16原子/ cm3 補償がない場合は範囲​​、補償がある場合は高レベルです。 Si原料がグレードアップした冶金グレードのSiであり、Siウェハを製造するプロセスが直接凝固設計である場合、基板中に高レベルの窒素、炭素および酸素、そしておそらく高レベルの金属が存在するであろう。

ウェハの上面(光を受ける面)はテクスチャ加工されている。 実際のテクスチャ構造は、特に多結晶基板については異なるが、単結晶基板についても異なる。 リンがテクスチャード加工表面に添加され、窒化ケイ素が反射防止コーティング(ARC)として堆積される。 金属製の接点が前面と背面に追加されます。 熱処理を使用して、リンをホウ素ドープ基板に拡散させ、表裏にオーミックコンタクトを形成し、金属不純物を再結合中心から遠ざける。 原則として、リンはテクスチャードシリコン表面にコンフォーマルに拡散し、SiNからの水素は基板中に拡散して欠陥を不動態化する。 これらすべての影響に対する熱プロセスの最適化は、主要な工学的課題の1つです。

回路図の右側には、下部金属接点の故障解析が次のようにサポートされていることがわかります。 (例:XPS, FTIR とXPS。 シリコンウェハの場合、ドーピング誤差は次のように決定されます。 SIMS。 [O]、[C]、[N]のバルク総濃度はSIMSで測定できます。 FTIR 総濃度は示していません。 バルク欠陥は、によって分析することができます。 /EDSそして、バルク金属調査はによってすることができます GDMS.

シリコンウェハの上層については、テクスチャードSiの頂部におけるP濃度は、以下によって決定され得る。 FEオーガーすなわち、p / n接合深さは、断面SCM(走査型容量顕微鏡)によって決定され得る。 後者はEAGで開発中です。 テクスチャ自体は、場合によっては非常に複雑で予想外のものになる可能性があり、より微細な空間分解能のためにプロフィロメトリーまたは断面SEMによって特徴付けることができる。 金属のゲッタリングは、SIMSまたはSTEM / EDSによって分析することができる。

ARCは、FTIRによってHについて分析することができる。 ARCとテクスチャードSiとの間に酸化物層がある場合、断面SEMは厚さを測定することができ、断面STEM /EELS 層中のOの存在を検証することができます。 ARC層が平坦なSiサンプル(テクスチャなし)上に堆積される場合、 RBS そしてHFSは化学量論を提供することができる。

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