نبذة مختصرة

لتطبيق الخلايا الشمسية، والاستقرار من واجهة التخميل الجودة لظروف في الميدان أمر بالغ الأهمية. قمنا بإجراء تجربة لاختبار مرونة مخططات التخميل على أساس أكسيد الألومنيوم المختلفة إلى الإضاءة في 75 درجة مئوية. تم إجراء العلاجات الحرارية المختلفة لتنشيط التخميل و / أو محاكاة اطلاق النار الاتصال قبل تمرغ الضوء. وأجريت التجربة على 1 Ωcm السيليكون منطقة تعويم من كل من P- ونوع المنشطات. وتظهر الدراسة أن نوعية التخميل جيدة يمكن أن يتحقق على حد سواء من قبل ترسب طبقة الذرية و بيكفد وأن إضافة نيتريد السيليكون السد طبقات يعزز إلى حد كبير الاستقرار الحراري. على رقائق P- نوع لوحظ تدهور حاد ولكن مؤقت للجودة الكهربائية من السائبة رقاقة خلال الساعات الأولى عند تطبيق هذه الطبقات السد. بالإضافة إلى هذا التأثير، لوحظ الاستقرار الزمني المعقول من عمر فعال لعينات من نوع p بينما عينات من نوع N تميزت الاستقرار على المدى الطويل ممتازة.

الكلمات الرئيسية: السيليكون منطقة العائمة؛ التخميل أكسيد الألومنيوم؛ الاستقرار؛ تمرغ الضوء

1 المقدمة

كانت التحسينات الأخيرة في كفاءة مفاهيم الخلايا الشمسية المجدية صناعيا مدفوعة

تحسينات نوعية المواد السائبة والحد من الخسائر إعادة التركيب على الأسطح. تم دعم ذلك

من خلال ظهور مخططات التخميل على أساس أكسيد الألومنيوم للتطبيق الصناعي بسبب خيرهم

خصائص التخميل. ونوعية التخميل جيدة من طبقات أكسيد الألومنيوم راسخة في الأدب و

التي أظهرتها العديد من الدراسات، على سبيل المثال. [1] والمراجع الواردة فيه. دراسات تتعلق باستقرار

مخططات التخميل عادة ما تركز على نظام واحد و / أو عامل إجهاد واحد مثل التخزين الداكن، والإضاءة أو رطبة

ظروف الاختبار الحراري [2-4]. لتعميم النتائج السابقة التي أجريناها دراسة مقارنة متعددة

مخططات مختلفة في تركيبة عامل الإجهاد الذي يحدث عند تشغيل وحدة الضوئية: الإضاءة في

حرارة عالية.

تسمية

al2o3 طبقات أكسيد الألومنيوم متكافئة كيميائية المودعة من قبل p-ألد

ألوكس طبقات أكسيد الألومنيوم المودعة من قبل بيكفد

ف فلوت-زون

ضوء خفيف وارتفاع درجة الحرارة يسببها تدهور

p-ألد البلازما تنشيط ترسب الطبقة الذرية

بيكفد البلازما تعزيز ترسيب الأبخرة الكيميائية

بلي التصوير الضوئي

رتب المعالجة الحرارية السريعة

سرف سرعة إعادة التركيب السطحية

2. التجربة

2.1. إعداد العينات أجريت جميع التجارب على أربعة بوصة تعويم منطقة (ف) رقائق السيليكون. بعد التنظيف الكيميائي الرطب، تم إجراء علاج الأكسدة في 1050 درجة مئوية لتحقيق الاستقرار في جودة السائبة رقاقة، كما اقترح من قبل منحة وآخرون. [5]. ثم تم تحريك طبقة أكسيد السيليكون الناتجة بعد ذلك. لإثبات ما إذا كانت المعالجة الحرارية أثرت على التجربة، مجموعة عينة مرجعية لم تتعرض له. تم ترسب طبقات أكسيد الألومنيوم التي تم فحصها من 20 أو 30 نانومتر سمك على كلا الجانبين رقاقة إما عن طريق البلازما تنشيط ترسب الطبقة الذرية (P-ألد) في 230 درجة مئوية أو عن طريق البلازما تعزيز ترسب الأبخرة الكيميائية (بيكفد) في 300 درجة مئوية. والتطبيق المشترك من طبقات أكسيد الألومنيوم في البيئة الصناعية طبقات رقيقة توجها طبقات عازلة أخرى. هذه الطبقات عادة ما توفر وظائف إضافية مثل التحسينات البصرية أو هيكلة مبسطة. طبقات من بيكفد أودعت نيتريد السيليكون أ-سينكس أظهرت أيضا أن تكون مفيدة لاستقرار طبقات التخميل أكسيد الألومنيوم للعلاجات الحرارية، على سبيل المثال. [6، 7]. وبالتالي، لجزء من مجموعات عينة 100 نانومتر من سينكس (معامل الانكسار 2) أودعت على أعلى طبقات أكسيد الألومنيوم. بعد الترسيب، تم تنشيط طبقات التخميل من خلال مجموعة متنوعة من العلاجات الحرارية تشبه العلاجات المحتملة في معالجة الخلايا الشمسية. كانت العينات إما صلبة في تشكيل الغاز عند 425 درجة مئوية، في الهواء المحيط على موقد عند 450 درجة مئوية أو في جو من النيتروجين في فرن المعالجة الحرارية السريعة (رتب) في 650 إلى 900 درجة مئوية. ويقدر عدم اليقين بشأن درجة حرارة العينة الفعلية لهذه العملية الأخيرة في مجموعة من تيست ± 15 كيلو من القياسات الحرارية.

تم دراسة مجموعة واسعة من مخطط التخميل ومجموعات العمليات الحرارية في الدراسة. ويرد في الشكل العام نظرة عامة على الاختلافات التي تم التحقيق فيها. 1.

2.2. وظروف الاختبار وقياسات توصيف عمر عمر الموجة الحاملة للأقليات الفعالة τ على عينات متناظرة مدى الحياة توفر مقياسا لإعادة التركيب في السائبة رقاقة وفي الوصلات البينية لتخميل السطح. تم استخدام أدوات سينتون وكت-120 اختبار مدى الحياة لقياس τeff في منطقة قطرها 4 سم حول منتصف

عينة. تم تقييم مدى الحياة عند كثافة ناقلة حاملة أقلية ثابتة قدرها 5 × 1015 سم -3 لكلا النوعين من المنشطات.

نشاط إعادة التركيب في الرقاقة والتغييرات من جودة التخميل السطح يمكن بسهولة أن تحل في هذا

ومستوى الحقن والقياس في مركز الرقاقة يقلل من تأثير معالجة الأضرار.

تم تنفيذ ثبات مخططات التخميل المدروسة للإضاءة عند درجة الحرارة المرتفعة بواسطة 1 شمس

مصباح الهالوجين المكافئ الإضاءة في 75 درجة مئوية. أجريت القياسات مدى الحياة خارج الموقع، أي كانت العينات

إزالة من مرحلة العينة التي تسيطر عليها درجة الحرارة.

درجات الحرارة في نطاق 75 درجة مئوية يمكن أن يحدث في عملية وحدة في الميدان تحت إضاءة مكثفة. هذه

ومن الواضح أن الظروف لا تنطبق بشكل مستمر. ومع ذلك، فإننا نتوقع أن تتسارع وتتكثف هذه الظروف

آثار التدهور المحتملة في حين - نأمل - يتم تشغيل أي آثار التي لن تحدث في التطبيق الفعلي. هذا

وتجدر الإشارة إلى أن إضاءة مصباح الهالوجين المستخدمة ظهرت حصة أصغر من موجات الأشعة فوق البنفسجية من الطاقة الشمسية

الطيف. من ناحية أخرى، وغالبا ما يمتص هذا الجزء من الطيف في وحدة الزجاج التقليدية والخلايا الشمسية

مواد التغليف.

3. النتائج

3.1. التخميل الجودة

نظرة عامة على أفضل القيم المقاسة τf للمجموعات العينة التي أدخلت في الشكل. 1 في الشكل. 2. و

قياس τeff على عينات يدل على أن مخططات التخميل المختلفة والعمليات الحرارية يؤدي إلى

جودة التخميل مختلفة. نلاحظ أن كلا تقنيات ترسب لأكسيد الألومنيوم يمكن أن توفر ممتازة

التخميل عندما تودع طبقة السد سينكس على القمة. فإن العينات التي تم التحقيق فيها من المجموعتين 1 و 2 تتميز بالتأثير

القيم القريبة من بارامتريزاتيون من الحد الجوهري ريشتر وآخرون. [8]. بعض عينات من نوع n حتى تتجاوز

بارامتريزاتيون، مما يدل على أداء التخميل المعلقة. بعض العينات من نوع p هي قليلا

المتضررة من تلوث الحديد التي أدخلت أثناء المعالجة الكيميائية الرطب، مما يسبب انخفاضا طفيفا في

أوقات الحياة. إلى جانب التأثيرات الناجمة عن الحديد، لوحظ تحسن في τeff على بعض العينات عند الإضاءة

عند ° 75 c، مما يشير إلى تحسن معلمات السطح البيني بمرور الوقت. العينات التي لم تخضع

1050 ° c الأكسدة الخطوة (مجموعة 3) المعرض أقل τeff من العينات يضم نفس التخميل السطح بعد

الحرارية قبل المعالجة. فإن العينات التي لا تحتوي على طبقة السد سينكس (المجموعة 4) تؤدي إلى عمر أقل

، مما يدل على فائدة هذه الطبقات.

3.2. تفعيل العيوب السائبة في p- نوع ف السيليكون.

نلاحظ أن العديد من العينات من نوع p من مجموعات 1 إلى 3 (أي يضم طبقة السد) تظهر انحطاط

تليها انتعاش τeff عند الإضاءة في 75 درجة مئوية في الساعات القليلة الأولى. ولوحظ تأثير مماثل من قبل

سبيربر إت آل. [9] كما تظهر الأمثلة في الشكل. 3. اعتمادا على درجة حرارة اطلاق النار، نلاحظ مؤقتة

تدهور لتكون شديدة. العينات التي أطلقت على درجات حرارة عالية تظهر انخفاض عمر الحقن منخفضة تصل إلى 30 μs في

منحنى الحد الأدنى، في حين أن عينات النار على درجات الحرارة المعتدلة تظهر سوى تدهور طفيف. نمط مميز

وينظر في التصوير الضوئي ودرجة حرارة الغرفة إعادة التخميل العلاج يثبت بشكل قاطع

التأثير الناجم عن عيوب إعادة التركيب النشطة في السائبة رقاقة. تحقيق شامل ومناقشة

تأثير يمكن العثور عليها في المرجع.

3.3. استقرار على المدى الطويل

وتظهر التغيرات الزمنية لل τeff المقاسة على عينات من المجموعتين 1 و 2 في الشكل. 3. ن- نوع

عينات ميزة الاستقرار ممتازة طوال التجربة. تطور العينات من نوع p هو

التي تهيمن عليها العيوب السائبة التي نوقشت في القسم 3.2 (و المرجع [10]) في العشرة الأولى إلى عشرين ساعة. بعد ذلك،

وعمر مستقرة على مستوى عال لمدة 1000 ساعة، تليها تدهور طفيف. العينات التي تم التخلي عنها بواسطة

(مجموعة 4) أظهرت انحطاط طفيف ولكن ثابت من τ إف قياس (غير مبين).

ومع ذلك، كشفت التصوير بل تدهور أن تنشأ من التعامل مع عينة الأضرار السطحية ذات الصلة من

طبقات رقيقة. ويرجع ذلك إلى انخفاض مستوى العمر الإجمالي، لا يمكننا استبعاد تأثير لوحظ على عينات P- نوع توج

لتحدث على طبقات أكسيد الألومنيوم العارية، حتى الآن. والتقديرات المقاسة لجميع مجموعات العينة ومفصلة

ويمكن الاطلاع على المناقشة في المرجع.

4. الخلاصة

أجرينا تجربة مع مجموعة متنوعة من مخططات التخميل على أساس أكسيد الألومنيوم المودعة على 1 Ωcm p- و n- نوع ف رقائق السيليكون. فقد تم إخضاعهم لمعالجات تنشيط حرارية مختلفة لدراسة جودة التخميل الناتجة واستقرارها في الإضاءة عند درجة حرارة مرتفعة. وتبين العمر الفعال المقاس أن طبقات أكسيد الألومنيوم يمكن أن توفر نوعية التخميل جيدة جدا. والأعمار المقاسة على بعض العينات من نوع ن حتى تتجاوز بشكل منهجي المعلمة الحالية من إعادة التركيب الجوهري التي قدمها ريشتر وآخرون. [8]. وهذا يدل على جودة التخميل ممتازة ويقترح أن تكون المعلمة المحافظة للغاية.

تم إجراء اختبارات الاستقرار من خلال إضاءة مصباح الهالوجين مع شدة الشمس الواحدة المكافئة عند 75 درجة مئوية لعدة آلاف من الساعات. وقد لوحظ استقرار ممتاز للعينات من النوع n التي تم تخميلها بأكسيد الألومنيوم ومحمية بطبقة السد. عينات من نوع p معالجتها على حد سواء ظهرت تدهور كبير ولكن مؤقت من العمر السائبة وتدهور طفيف لمدد الإضاءة تتجاوز 1000 ساعة. فإن الظروف التجريبية (أي في الغالب درجة الحرارة العالية الثابتة) تؤدي إلى تسارع كبير للآثار عند مقارنتها بالتطبيق في الميدان. ولذلك فإن النتائج تحاكي التطبيق في الميدان لعدة سنوات، وبالتالي فإن التدهور الملاحظ لا يتوقع أن يكون ضارا جدا بالنسبة لتشغيل الوحدة. ومع ذلك، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار الأثر لتفسير الدراسات التي تجرى في ظل هذه الظروف، على سبيل المثال. دراسات ليتد أو استقرار الدولة عيب بو استقرت.

ويناقش الاستقرار على المدى الطويل من مخططات التخميل التحقيق بالتفصيل في المرجع. [11]. ويرتبط تدهور لتشكيل عيوب في السائبة رقاقة هو الموضوع الرئيسي لل ريف.

شكر وتقدير

وقد دعم هذا العمل من قبل الوزارة الاتحادية الألمانية للشؤون الاقتصادية والطاقة بموي وشركاء الصناعة داخل مجموعة البحث سولارليف بموجب عقد رقم. 0325763a. المؤلفين هي المسؤولة عن المحتوى.

المصدر: موقع ScienceDirect

لمزيد من المعلومات، يرجى زيارة موقعنا على الانترنت: http://www.semiconductorwafers.net ،

ترسل لنا البريد الإلكتروني في angel.ye@powerwaywafer.com أو powerwaymaterial@gmail.com .