張正陽

本研究利用電漿輔助化學氣相沉積(Plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD) 製備異質接面太陽能電池表面鈍化超薄氫化非晶矽薄膜，利用 PECVD 具有穩定沉積速率、良好的覆蓋均勻性、低溫成長易與其他製程整合之特點。本實驗調變射頻功率、氫稀釋比例、基板溫度等製程參數探討對a-Si:H 薄膜鈍化特性影響。先以橢圓偏光儀來量測及分析薄膜的結構特性，再以少數載子生命週期來判斷薄膜鈍化品質好壞，以及有效提升電池開路電壓(Voc)並提升異質接面太陽能電池整體效率。 　　研究結果顯示，在50nm氫化非晶矽薄膜中，綜合所有製程參數並於少數載子生命週期(Lifetime)得知薄膜皆呈現良好鈍化品質，但是經過退火過程反而使內部Si-H鍵結成為亂序，造成鈍化品質下降。另一方面在超薄5nm氫化非晶矽薄膜中，藉由退火前後少數載子生命週期結果得知，薄膜結晶率對於表面產生的缺陷，可經由熱退火過程改善缺陷比例，增加在基板接面中的Si-H鍵將補償表面的懸掛鍵，降低薄膜中複合中心的產生進而提升少數載子生命週期，證明好的鈍化品質發生在非晶轉微晶的過渡區。我們可成功於H2/SiH4=4、射頻功率20W、基板溫度140℃條件下得到5nm 超薄氫化非晶矽薄膜最佳鈍化效果，並在熱退火條件300℃-120sec時，少數載子生命週期可達到1.2 msec； implied Voc提升至0.694 V；並使表面複合速率下降至10 cm/s。且在4吋FZ-N矽晶基板上carrier lifetime到達4.7msec、Implied Voc值0.725V，表面複合速率下降至2.98 cm/s。將此優化非晶矽鈍化薄膜實際應用於異質接面矽晶(CZ-n)太陽能電池，在電池面積1cm2時，在電池開路電壓Voc=0.66 V; Jsc = 36.71 mA/cm2; F.F. = 71.75 %時，光電轉換效率達17.26%。