Запис Детальніше

Фізико-хімічні процеси при виготовлені великогабаритних фотоелектричних перетворювачів в умовах серійного виробництва

DSpace at NTB NTUU KPI

Переглянути архів Інформація
 
 
Поле Співвідношення
 
Title Фізико-хімічні процеси при виготовлені великогабаритних фотоелектричних перетворювачів в умовах серійного виробництва
 
Creator Мариненко, Олександр Анатолійович
 
Description Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за
спеціальністю 05.27.01 – твердотільна електроніка. – Національний технічний
університет України “Київський політехнічний інститут”. Київ, 2010.
Дисертація присвячена комплексному дослідженню фізико-технологічних
процесів виготовлення великогабаритних фотоелектричних перетворювачів
(ФЕП) на базі кристалічного кремнію в умовах серійного виробництва.
Проведено дослідження впливу на ефективність ФЕП: 1) параметрів
вихідних кремнієвих пластин; 2) параметрів текстурованої поверхні (показано
вплив параметрів текстурованої поверхні не тільки на щільність струму
короткого замикання, а й на послідовний опір ФЕП); 3) режимів формування
емітерного шару (встановлені значні відмінності від класичної теорії Фіка та
залежність параметрів шарів від стану підготовки поверхні пластини, наведені
рекомендації щодо режимів формування емітерного шару); 4) умов формування
плівки АВП (для покращення стану приповерхневого шару запропоновано
використання процесу обробки пластин в плазмі аміаку, що передує процесу
осадження нітриду кремнію, для більш глибокого насичення кремнію атомами
водню, що покращує пасивацію поверхні ФЕП). Наведено теоретичні та
практичні результати дослідження механізму формування ізотипного переходу.
Запропоновані фізико-технологічні процеси та засоби їх оптимізації дозволили
отримати ККД для ФЕП площею 155…243см2 на рівні: 17,4% для
монокремнієвих ФЕП та 15,5% для мультикремнієвих ФЕП, що відповідає
рівню кращих світових аналогів.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по
специальности 05.27.01 – твердотельная электроника. – Национальный
технический университет Украины «Киевский политехнический институт».
Киев. 2010.
Диссертация посвящена комплексному исследованию физико-химических
процессов изготовления крупногабаритных фотоэлектрических
преобразователей (ФЭП) на базе кристаллического кремния в условиях
серийного производства.
19
По результатам анализа тенденций развития мировой солнечной
энергетики, наиболее перспективным установлено дальнейшее развитие ФЭП
на кристаллическом кремнии. Определены основные физико-технологические
процессы изготовления высокоэффективных кремниевых фотоэлектрических
преобразователей.
Проведено исследование, как влияют на эффективность ФЭП:
1. Параметры исходных кремниевых пластин и установлено значительное
влияние такого параметра, как удельное объемное сопротивление. Для
минимизации деградационных механизмов в ФЭП при освещении и
недопущения снижения напряжения холостого хода ФЭП на этапах
изготовления, целесообразным является использование кремниевых пластин р-
типа проводимости, имеющих удельное объёмное сопротивление на уровне
1,5÷2,5 Ом×см.
2. Текстурирование поверхности пластин (показано влияние параметров
текстурированной поверхности не только на ток короткого замыкания ФЭП, но
и на последовательное сопротивление). На основании результатов проведённых
исследований показано, что для получения минимального последовательного
сопротивления ФЭП (и, как следствие, максимальной эффективности ФЭП)
высота текстурированной поверхности должна быть на уровне 4÷5 мкм.
3. Режимы формирования эммитерного слоя (установлены значительные
отклонения процесса диффузии фосфора от классической теории Фика и
зависимость параметров эмиттерного слоя от уровня подготовки поверхности
пластин). С целью минимизации эффекта «температурного старения» объема
пластин (т.е. уменьшения времени жизни неосновных носителей заряда в
объеме полупроводника при высокотемпературной обработке) предложено и
обосновано использование низкотемпературных режимов формирования
эмиттерного слоя, которые близки к температуре пластичности кремния.
Исходя из полученных экспериментальных данных, для получения
максимальной эффективности ФЭП, параметры эммитерного слоя должны быть
следующими:
- поверхностная концентрация донорной примеси N=5·1019… 5·1020 см-3;
- глубина залегания n+-p-перехода xn= 0,2 …0,5 мкм.
Принимая во внимание ограничения, которые накладывают имеющиеся
токопроводящие пасты, по возможности создания контакта с минимальным
переходным сопротивлением, для дальнейшего рассмотрения выбрано значение
поверхностной концентрации донорной примеси на уровне (1,5…2,3)·1020см-3.
4. Условия осаждения плёнок нитрида кремния. Проведена оптимизация
процесса для использования нитрида кремния в качестве одновременно и
антиотражающей и пассивирующей плёнки в цикле изготовления
крупногабаритных высокоэффективных фотоэлектрических преобразователей.
Из результатов проведённых работ следует, что для использования
плёнки нитрида кремния в качестве и антиотражающей и пассивирующей,
следует формировать плёнку с коэффициентом преломления 2,15-2,2 (что
20
достигается соотношением NH3/SiH4 близким к 4-5) и при температуре в зоне
осаждения плёнки 400°С÷450°С.
Для улучшения пассивации поверхности кремниевых пластин (особенно в
случае мультикристаллического кремния) предложено и показаны результаты
проведения предварительной (перед осаждением плёнки нитрида кремния)
обработки пластин в плазме аммиака, что позволяет производить более
глубокое насыщение кремния атомами водорода.
5. Приведены теоретические и практические результаты исследования
механизма формирования изотипного перехода. Показано, что значительной
стабилизации основных электрофизических параметров ФЭП удается достигнуть
после формирования на его тыльной поверхности изотипного перехода.
Разработанные физико-технологические процессы и методы их
оптимизации позволили получить КПД для ФЭП площадью 155…243 см² на
уровне: 17,4% для монокремниевых и 15,5% для мультикремниевых ФЭП, что
соответствует уровню лучших мировых аналогов.
Thesis for obtaining the scientific degree of the candidate of technical sciences
with the specialty 05.27.01 – solid state electronics. National technical university of
Ukraine “Kyiv polytechnic institute”. Kyiv, 2010.
Thesis is devoted to the complex study of the physical-technology processes of
manufacturing the big-size solar cells based on crystalline silicon under the
conditions of batch production.
The study of influence upon the solar cells efficiency has been carried out
which refers to: 1) output silicon wafers parameters; 2) textured surface parameters
(influence of the textured surface parameters not only upon the short circuit current
density, but on the series resistance of solar cells as well has been shown); modes of
formation of emitter ball (substantial differences from the classical Fik theory as well
as dependence of balls parameters upon the wafer surface treatment condition have
been established, recommendations for emitter ball formation modes have been
given); 4) ARC film formation conditions (for improvement of the near-surface ball
conditions the usage of processing wafers in the ammonia plasma has been proposed
which improves passivation of the solar cells surface). The theoretical and practical
results of the isotype junction formation mechanism study have been demonstrated.
The proposed physics-technology processes and means of their optimization made it
possible to obtain efficiency for solar cells with size 155…243 cm2 at the level of
17,4% for monosilicon solar cells and 15,5% for multisilicon solar cells which
corresponds to the level of the best world analogues.
 
Publisher НТУУ "КПІ"
 
Date 2011-02-07T15:31:53Z
2011-02-07T15:31:53Z
2010
 
Type Thesis
 
Identifier http://library.kpi.ua:8080/handle/123456789/687
 
Language uk