
漢可公司推出“HoFCVD法制備:本征a-Si:H+SiNx:H(or SiNxOy:H)復合膜層”作為硅片邊緣鈍化的技術方案。從膜層性能上和制備的便捷性、性價比等各方面綜合考慮,這可能是目前的最優(yōu)解決方案:
由上海交通大學沈文忠教授團隊報告中的圖表數(shù)據可知,作為鈍化最好的材料是非晶硅(a-Si:H)層,然后是SiO2和SiNx。而作為鍍膜方法,HoFCVD因為沒有等離子體,所以其鈍化效果要優(yōu)于PECVD。所以,鈍化最好的材料應該是HoFCVD法制備的a-Si:H薄膜。
但,眾所周知,a-Si:H膜暴露在大氣環(huán)境下很容易與水汽、氧氣等反應,進而導致鈍化效果下降,因此,在其表面做一層耐候性好的材料將其保護起來,就顯得尤為必要。SiOx和SiNx便是良好的選擇。另外,優(yōu)質的SiNx還是組件抗PID非常重要的保障,即使硅片邊緣也應亦是如此。為確保a-Si:H膜不被破壞,在制備SiOx和SiNx薄膜時,硅片的溫度不能超過250℃。漢可公司的HoFCVD可以在室溫-200℃范圍內成功制備SiOx和SiNx膜。而且制備的膜層折射率可以達到:SiNx膜1.7-2.1連續(xù)可調;SiNxOy膜更是可以低至1.5。這說明HoFCVD法制備的膜層致密性很好。
多輪打樣低溫制備SiNx/SiONx的數(shù)據
表1. HoFCVD設備制備不同折射率SiNx/SiOxNy的數(shù)據
圖1.拋光片上沉積不同厚度的氮化硅和氮氧化硅
2、邊緣鈍化效果:
使用HoFCVD設備在TOPCon半片電池的切割邊進行沉積a-Si:H+SiNx:H(or SiNxOy:H)復合膜層,HoFCVD對電池切割邊進行鈍化可有效提升電池效率和半片組件輸出功率。
圖2. 半片電池片進行邊緣鈍化后
為更充分展示“無繞鍍”特性,對半片硅片的切割邊緣進行生長超厚的-140nm的非晶硅和氮化硅后,一摞硅片可以輕松展開,沒有硅片與硅片粘連的情況。另外,單片硅片的切割邊的正背面都沒有觀察到顏色差異和非必要薄膜。說明使用HoFCVD進行邊緣鈍化既沒有粘片也沒有繞鍍情況的發(fā)生。而切割邊鍍Al2O3,會發(fā)生粘片和繞鍍是ALD熱場結構和TMA及其他氣體反應原理所帶來的,無法完全消除,對量產良率的影響非常大。另,少了SiNx的保護,只是單純的Al2O3鈍化,在組件使用過程中,封裝玻璃以及EVA老化過程中產生的鈉離子會加速Al2O3的鈍化失效。而HoFCVD使用非晶硅疊加氮化硅的工藝中,氮化硅膜層致密,可以有效保護非晶硅,防止鈍化失效。各種膜層的對比見下表2.
表2. 非晶硅、氮化硅、非晶硅+氮化硅疊層、三氧化二鋁膜層性能對比
圖3. 半片電池片鈍化前和鈍化后的PL圖
我們對進行邊緣鈍化的片子進行PL表征,PL結果表明進行鈍化工藝后,切割邊的灰度值呈現(xiàn)上升的情況(同一測試條件參數(shù)下,PL越亮表明缺陷復合越小)。
圖4. 不同鈍化工藝的△pFF箱線圖
圖4是不同膜層及復合膜層對切割邊的鈍化效果對比,△pFF是Suns-Voc設備測試的鈍化后與鈍化前的電池片pFF的差值(△pFF=鈍化后的pFF - 鈍化前的pFF)。從圖中可以看到,邊緣鈍化后的pFF整體都是上升的,邊緣鈍化后,pFF可以提高0.5%。
3、設備方案方面:
我們可以實現(xiàn)在一臺設備上不破真空的情況下連續(xù)沉積:本征a-Si:H+SiNx:H(or SiNxOy:H)復合膜層。設備的基本示意如下圖所示??梢詫崿F(xiàn)連續(xù)化生產。
圖5:設備方案示意:各腔體實現(xiàn)不同工藝、膜層
圖6. HoFCVD邊緣鈍化量產設備
綜上所述,HoFCVD法可以制備鈍化性能最好的本征a-Si:H膜,且可以在不破壞a-Si:H膜性能的基礎上,實現(xiàn)低溫制備致密的SiNx:H和SiOxNy:H等膜層,實現(xiàn)很好的保護。在設備構造方面,漢可可實現(xiàn)兩種膜層在一臺設備上不破真空真空的情況下連續(xù)制備。再結合HoFCVD無粉塵無繞鍍的特性,這應該是電池片邊緣鈍化的最優(yōu)解。
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