单晶硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究 - 图文

南通大学毕业设计（论文）立题卡

课题名称 单晶硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究 出题人 施 敏 近年来，太阳能等可再生能源发展迅速，一些国内光伏企业也跻身世界先进行列。其中晶体硅电池占有90%以上的市场。利用PECVD的方法在晶体硅太阳能电池的表课题表述面淀积氮化硅减反射薄膜可以明显提高电池的性能。本课题基于Roth&Rau的SiNA等（简述课题的背景、离子增强化学气相淀积薄膜设备，对淀积氮化硅薄膜的工艺条件进行重点研究。 目的、意主要内容： 1.了解单晶硅太阳能电池的原理； 义、主要内容、完成课2.了解PECVD的使用和工作原理； 题的条件、3. 研究PECVD淀积氮化硅薄膜的工艺条件。 成果形式完成课题条件：PECVD设备、多种气源、检测设备等。 等） 成果形式：工艺数据、毕业论文。 课题来源 科研 课题类别 毕业设计 适合电子科学与技术专业的学生。 该课题对学生的要求 该课题侧重半导体器件制造工艺，工作量及难易程度适中，符合专业培养目标和教研室意见 要求。 教研室主任签名：______________ ________年________月________日 同意立题（ ） 学院意见 不同意立题（ ） 教学院长签名：______________ ________年________月________日 注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 2、课题来源是指：1.科研，2.社会生产实际，3. 其他。 3、课题类别是指：1.毕业论文，2.毕业设计。

4、教研室意见：在组织专业指导委员会审核后，就该课题的工作量大小，难易程度及是否符合专业培养目标和要求等内容提出具体的意见和建议。

5、学院可根据专业特点，可对该表格进行适当的修改。

课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题） 本课题基于Roth&Rau的SiNA等离子增强化学气相淀积薄膜设备，对淀积氮化硅薄膜工艺条件进行重点研究。 主要内容：1. 了解单晶硅太阳能电池的原理； 2. 了解PECVD的使用和工作原理； 3. 研究PECVD淀积氮化硅薄膜的工艺条件。 研究目标：薄膜重要参数（淀积速率、膜厚度、折射率）与微波功率、衬底温度、淀积时间、NH3/SiH4流量比和淀积腔压力等因素的关系。寻找最佳的工艺方案。 关键问题：获得最佳质量膜的工艺条件的选择。 课题的研究方法和技术路线 研究方法：在熟悉掌握PECVD设备的工作原理、结构基础上，利用该设备进行氮化硅薄膜淀积，探索最佳淀积工艺方案。 技术路线： 1. 熟悉设备结构，掌握设备使用； 2. 熟悉PECVD的工作原理； 3. 通过调研及查找资料，获得成熟的工艺方案； 4. 获得实验样品，通过测试，再探索最佳淀积工艺方案。 基 础 条 件 PECVD设备：Roth&Rau SiNA 气源：N2，NH3，SiH4 测试设备：SE400 型椭偏仪 材料：六英寸单晶硅抛光片 参考文献 [1] 施敏著．半导体器件物理与工艺（第二版）[M]．苏州： 苏州大学出版社，2004，359—366 [2] 关旭东．硅集成电路工艺基础[M]．北京：北京大学出版社，2003，122—156 [3] Stephen.A.Campbell．微电子制造科学原理[M]．北京：电子工业出版社，2003，326—352 [4] 陈力俊．微电子材料与制程[M]．上海：复旦大学出版社，2005，350—370 [5] Michael Quirk and Julian Serda．半导体制造技术[M] ．北京：电子工业出版社，2003，220—230 [6] Thomas Hengst Dr. Saul Winderbaum . ROTH & RAU REMOTE MW-PECVD SINA in-line systems. [7] Guillermo Santana, Arturo Morales-Acevedo .Optimization of PECVD SiN:H \[8] L.C.-K. Liau, C.-J. Huang, C.-C. Chen, C.-S. Huang, C.-T. Chen, S.-C. Lin, L.-C. Kuo* . Process modeling and optimization of PECVD silicon nitride coated on silicon solar cell using neural networks .Solar Energy Materials a Solar Cells 71 (2002) 169–179 本课题必须完成的任务： 1. 完成一套PECVD淀积氮化硅薄膜工艺方案。 2. 完成样品的测试分析。 成果形式 工艺数据、毕业论文 进度计划 起讫日期 3.5－3.18 3.19－3.30 工作内容 查阅中外参考文献，翻译一份英文资料。 消化吸收参考文献及资料，撰写毕业设计开题报告。 了解PECVD设备的工作原理及使用。 备 注 3月30日 上交开题报告 4.2－4.6 完成开题答辩 5月11日前 完成中期检查 6月3日 交毕业论文草稿 6月8日前 毕业论文定稿 3.31－4.29 4.30－5.11 5.12－5.27 5.20－6.3 准备毕业设计中期检查。 探索工艺条件，完成实验样品的制作和测试。 撰写毕业论文。 修改完善毕业论文，进行毕业设计成果演示和验收。 准备和进行毕业论文答辩。 6.4－6.8 6.9－6.15

学生姓名 课题名称 阅读文献 吴超 学 号 0313046w 专业 电子科学与技术 单晶硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究 国内文献 6 篇 开题日期 2007.4.9 情 况 国外文献 4 篇 开题地点 文峰校区西632 一、文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势，本课题研究的意义和价值、参考文献） 1.课题现状及发展趋势 如今世界各国都在大力鼓励太阳能光电产业的发展。据报道，日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。太阳能之所以引起全世界的关注，除了因为全球化石能源价格的不断上涨外，另一个重要原因是：由于这些年来人们对太阳能光电池所做的努力，使得太阳能电池的光电转换效率提高到比较实用范围。实验室制得的多晶硅光电池转化率达到19%，单晶硅光电池转化率是25%，砷化镓光电池是25%，在实验室中特制的砷化镓光电池甚至已高达35%-36%。 然而众多高效电池只能在实验室中制得，工业化生产的电池转换效率只有15%-17.5%。日本一家知名光伏企业利用超浅结扩散制得的电池转换效率达18%。业内人甚至称这已经接近工业生产的极限。 使用PECVD的方法在太阳能电池表面淀积氮化硅减反射薄膜可以降低光线的反射率，提高半导体对光的吸收。同时，氮化硅中含有的氢可以对半导体进行良好的表面钝化和体钝化，这样可以降低载流子的复合率达到增加短路电流的目的。 实践证明，经过PECVD淀积氮化硅减反射薄膜后的电池效率提高了40%以上，而电池的短路电流也增加了30%以上。 2.课题研究的意义和价值 目前，众多国际标准都对太阳能电池质量做出了严格的规定。而世界光伏市场也都是以发电功率对电池进行定价。光伏市场90%以上都是晶体硅电池产品。随着电池厂家产能的迅速扩大，使得太阳级的单晶硅和多晶硅供应紧张，甚至已成为行业发展的瓶颈，这也增加了生产成本。 所以，不断提高电池的转化效率和质量对降低生产成本和提高企业竞争力有着重要的意义。 在电池表面淀积氮化硅减反膜可以提高电池对光的吸收，从而提高效率。由于其稳定的化学性质又可以对电池提供长期的保护，使电池不会失效。但是，由于设备之间的差异和老化等原因，使得制备的薄膜质量存在许多不稳定性。 所以，在生产之前要对设备进行工艺条件的实验，得到最佳的工艺参数。在生产中还要对产品质量进行跟踪，并根据实际情况对工艺参数进行优化。通过这些努力希望能够得到尽可能质量稳定可靠而又高效的电池。

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