太陽能電池片科普系列——(鍍膜)PECVD篇

北極星太陽能光伏網訊:PECVD( Plasma  Enhanced  Chemical Vapor  Deposition)等離子增強化學氣相沉積，等離子體是物質分子熱運動加劇，相互間的碰撞會導致氣體分子產生電離，物質就會變成自由運動並由相互作用的正離子、電子和中性粒子組成的混合物。

據測算，光在矽表面的反射損失率高達35%左右，減反膜可以極高地提高電池片對太陽光的利用率，有助於提高光生電流密度，進而提高轉換效率，同時薄膜中的氫對於電池片表面的鈍化降低了發射結的表面複合速率，減小了暗電流，提升了開路電壓，提高了光電轉換效率；在燒穿工藝中的高溫瞬時退火斷裂了一些Si-H、N-H鍵，游離出來的H進一步加強了對電池的鈍化。

由於光伏級矽材料中不可避免的含有大量的雜質和缺陷，導致矽中少子壽命及擴散長度降低，從而導致電池的轉換效率下降，H能與矽中的缺陷或雜質進行反應，從而將禁帶中的能帶轉入價帶或者導帶。

一、PECVD原理

PECVD  系統是一組利用平行板鍍膜舟和高頻等離子激發器的系列發生器。在低壓和升溫的情況下，等離子發生器直接裝在鍍膜板中間發生反應。所用的活性氣體為矽烷SiH4和氨NH3。這些氣體作用於存儲在矽片上的氮化矽。可以根據改變矽烷對氨氣的比率，來得到不同的折射指數。在沉積工藝中，伴有大量的氫原子和氫離子的產生，使得晶片的氫鈍化性十分良好。

在真空、480攝氏度的環境溫度下，通過對石墨舟的導電，使矽片的表面鍍上一層SixNy。

3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2

二、Si3N4

Si3N4膜的顏色隨著它的厚度的變化而變化，一般理想的厚度是75—80nm之間，表現為深藍色，Si3N4膜的折射率在2.0—2.5之間效果最好，通常用酒精來測其折射率。

優良的表面鈍化效果、高效的光學減反射性能（厚度折射率匹配）、低溫工藝（有效降低成本）、生成的H離子對矽片表面鈍化.

三、鍍膜車間常見事項

膜厚。沉積時間的不同膜厚也是不一樣的要根據鍍膜的顏色來適當的增加或減少它的沉積時間，片子發白要減少沉積時間，如偏紅則要適當的增加。每一舟片子要全面的確認，不允許把不良品流入到下道工序，如色斑、水印鍍膜不良，應及時挑出

產線最常見的表面發白、色差、白點，其中表面發白主要由於氮化矽膜較厚導致，可通過調節膜沉積時間來調整；色差片主要由於氣路堵塞、石英管漏氣、微波故障等導致；白斑主要由於前道小黑點導致。

反射率、折射率等的監測、特殊氣體的安全等。

表面發白色差片白斑

PECVD是太陽能電池片中比較重要的工序，也是體現一個企業太陽能電池片效率的一個重要指標，PECVD工序一般較忙，每一批電池片都需要監測，且鍍膜爐管較多，每一管一般幾百片（視設備而定），更改工藝參數後，驗證周期較長。鍍膜技術是整個光伏行業比較重視的技術，太陽能電池的效率提升可以通過鍍膜技術的提升來實現，太陽能電池領域的科學家們也樂此不疲，未來太陽能電池表面技術或許有可能成為太陽能電池理論效率的突破口。

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原創：北極星（每天不定量更新）

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