붕소 도핑이 n-TOPCon 태양전지의 전기적 성능과 효율에 미치는 영향

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붕소 도핑이 n-TOPCon 태양전지의 전기적 성능과 효율에 미치는 영향

Nov 09, 2023

문제

B 확장 도핑 곡선이 미치는 영향 n-TOPCon 셀

1.I-V 매개변수: VOC/FF/RSER/JSC

2.최고농도

3.접합 깊이

4.포화전류밀도

5.접촉 저항률

주요 결론

1. 포화 암전류 효과

접합 깊이와 피크 농도가 증가함에 따라 패시베이션 영역 더 커집니다. 그 이유는 표면재결합과 벌크재결합이 심화되기 때문이다.

낮은 표면 농도 + 얕은 접합 방향으로 패시베이션 영역의 포화 전류 밀도를 줄입니다.

접합 깊이 0.5~0.85 μm 범위에서는 접합 깊이가 증가함에 따라 피크 농도가 증가하고 금 반접촉 면적이 증가함을 알 수 있습니다. 작아집니다. 이는 "투과 제한 이미터"(벌크 재결합에 둔감함) 개념으로 설명할 수 있습니다. 방출 영역 중 무거운 도핑 영역의 정공 농도가 매우 높고, 정공 수명이 낮으므로 정공 재결합 속도는 또한 낮습니다. 도핑 농도를 높이면 금 반접촉 영역의 포화 암전류 밀도를 줄일 수 있습니다. 접합 깊이가 1.0μm보다 크면 금 반접촉 영역의 포화 전류 밀도가 증가하는데, 이는 주로 벌크 재결합이 악화되기 때문입니다.

금 반접촉 영역의 포화 암전류를 줄이면 무거운 도핑 영역을 늘리고 도핑 농도를 높일 수 있으며 적절한 접합 깊이 ~0.8um를 얻을 수 있습니다.

SE 기술은 가벼운 확장 영역(패시베이션 영역)과 무거운 확장 영역(골드 반접촉 영역)의 장점을 결합합니다.

Ag/Al 슬러리의 부식 깊이는 0.45~0.63μm로 공핍층 폭보다 5배 이상 크다.

B 도핑 농도가 상기보다 높으면 금 반접촉 영역의 재결합이 크게 증가하게 됩니다. 결과는 0.63μm 깊이에서 B-도핑 농도의 임계점이 E+18의 임계점보다 낮다는 것을 보여줍니다.

2. 접촉저항

피크 도핑 농도가 증가할수록 접합 깊이가 증가하고 접촉 저항률이 감소합니다.

동일한 접합 깊이에서 도핑 농도를 높이면 접촉 저항률을 4.5에서 1.1mΩ/cm2로 줄일 수 있습니다.

도핑 피크 농도는 일정하며, 접합 깊이를 증가시키면 접촉 저항률을 1.1mΩ/cm2까지 줄일 수 있습니다.

3. iVoc 영향

QSSPC 방법, 값은 1E15 cm-3 초과 캐리어 농도이고 iVoc 값은 조명 조건에서 1-sun입니다.

접합 깊이는 동일하며 피크 농도가 증가할수록 iVoc은 감소합니다.

피크 도핑 농도는 동일하였고, 접합 깊이가 증가할수록 iVoc는 감소하였다.

피크 도핑 농도와 비교하여 접합 깊이는 iVoc에 더 큰 영향을 미치며 iVoc는 스웨이드 시트의 양면 붕소 팽창 + AlOx/SiNx 부동태화를 통해 710+ mV에 도달할 수 있습니다.

논의하다

n+ 폴리-Si 이미터의 가장 낮은 복합 전류 밀도는 다음과 같다고 문헌에 보고되어 있습니다.

1. 패시베이션 하에서, ~ 1.4 fA/cm2, 광택 시트

2.Gold 반접촉 영역, ~ 35fA/cm2

삼.B-도핑된 p+ 층 방출 영역 재조합:

4.비금 반접촉 영역: 11fA/cm2 150Ω/sqr로 감소 가능

5.Ag-Al 게이트 접촉 영역은 최적화 전 최대 1000fA/cm2이고 최적화 후 ~300fA/cm2까지 높을 수 있습니다.

도핑된 방출체의 제조 방법:

1.BBr3/BCl3 관형 확산

2.붕산확산

3.B 이온 주입

목표: 이미터 포화의 암전류 밀도를 줄이고 iVoc을 높입니다. 작동 방식:

1. 전면 B 확장 이미터 p+ 층, 낮은 표면 농도 + 얕은 접합

2. 금 반접점의 저항률은 접촉 성능을 보장할 만큼 충분히 낮아야 합니다.

3.Ag/Al 슬러리의 특성과 금 반접촉 영역의 높은 복합성을 어떻게 최적화할 수 있습니까?

깊은 접합 도핑으로 금 반접촉 영역의 재결합 손실 감소

높은 표면 농도 – > 낮은 접촉 저항

이전 문헌 요약:

Al2O3 유전체 필름은 고정된 음전하를 가지며 B 확장 이미터에 대한 우수한 패시베이션 효과를 갖습니다.

습식 화학 처리 후 SE 방법은 Jsc를 ~0.3mA/cm2까지 증가시킬 수 있습니다.

APCVD SE, Jsc 0.4mA/cm2 증가, 효율 0.4%(abs) 증가

양면 확산 후 실리콘 웨이퍼의 수명을 1.2~1.5ms까지 늘릴 수 있습니다.

슬러리에 Te를 첨가하면 낮은 접촉 저항률이 향상되고 온도 범위가 달성됩니다.

BCl3는 B 증폭 방출체의 확산에 사용될 수 있습니다.

더 낮은 피크 도핑 농도는 포화 전류 밀도를 증가시키고 금 반쪽 접촉 영역에서 접촉 저항률을 증가시킬 수 있습니다.

레이저 도핑은 B 확장 SE를 달성할 수 있습니다.

ALD Al2O3/PECVD SiNx는 B 확장 이미터에 대해 우수한 패시베이션 효과를 달성합니다.

확산 중 BBr3의 현장 산화는 부동태화 효과를 향상시킬 수 있습니다.

Ag-Al 페이스트를 알루미늄으로 대체-Al 페이스트는 iVoc을 높이고 등급을 낮춥니다.

AlOx 캡핑층의 두께는 B-ampfed 이미터의 패시베이션 효과에 영향을 미칩니다.

Ag/Al 게이트 아래의 금 반접촉 영역이 재결합되고 저B 도핑된 이미터가 더 심각합니다.

B RVD 도핑

B. 확산 이미터 깊은 접합은 금 반 접촉 영역의 재결합을 효과적으로 줄일 수 있습니다.

BSG의 두께와 B의 팽창 저항은 O2 흐름에 영향을 받습니다.

추진 온도와 산화 온도는 B 팽창에 가장 민감한 두 가지 영향 요인입니다.

도핑농도가 낮을 때 , 전류 전달 메커니즘으로는 열 포논 방출과 열 포논 전계 방출 효과를 고려할 필요가 있습니다.

접합 깊이가 깊을수록 접촉 저항이 낮아집니다.

접촉 저항률에 대한 소산 영역의 영향은 무시할 수 있습니다.

표면 오염 도핑 중에는 효율성이 제한될 수 있습니다.

SiOx에서 B의 용해도는 결정질 실리콘 c-Si의 용해도보다 높습니다.

B-확산 이미터의 패시베이션 후 포화 암전류 밀도

접합 깊이와 피크 농도가 증가함에 따라 패시베이션 영역 더 커집니다. 그 이유는 표면재결합과 벌크재결합이 심화되기 때문이다.

낮은 표면 농도 + 얕은 접합 방향으로 패시베이션 영역의 포화 전류 밀도를 줄입니다.

금 반접촉 영역의 포화 암전류를 줄이면 무거운 도핑 영역을 늘리고 도핑 농도를 높일 수 있으며 적절한 접합 깊이 ~0.8um를 얻을 수 있습니다.

SE 기술은 가벼운 확장 영역(패시베이션 영역)과 무거운 확장 영역(골드 반접촉 영역)의 장점을 결합합니다.

passivation area 그림 2. 하나의 일정한 접합 깊이 하에서 피크 농도 변화에 대한 ECV 프로파일 (a) 이미터 D1(d1�0.5 μm), (b) 이미터 D2(d2�0.63 μm), (c) 이미터 D3(d3� 0.8μm); 하나의 일정한 피크 농도 하에서 접합 깊이의 변화 (d) 이미터 N1(N1≒3E19 원자/cm3) 및 (e) 이미터 N2(N2≒ 2.6E19 원자/cm3).

B-doped profile 그림 3. (a) 에미터 D1, (b) 에미터 D2, (c) 에미터 D3, (d) 에미터 N1 및 (e) 에미터 N2의 부동태화 영역에서의 에미터 암포화 전류 밀도. 그리고 (f) 접합 깊이와 B 도핑 프로파일의 피크 농도에 따라 부동태화된 J0e.

$different metallization fraction$ 그림 4. 금속화 비율이 2%에서 8%까지 다른 샘플의 스크린 인쇄 패턴 사진(a) 및 대칭 샘플의 Photoluminescent(PL) 이미지(b)는 Al2O3/에 의해 붕소 확산 및 부동태화되었습니다. 전면에 다양한 금속화 부분이 있는 SiNx 필름. PL 측정 전에 금속이 에칭되었습니다. 백분율로 표시된 숫자는 금속화 비율을 나타냅니다.

B-doped profile 그림 5. (a) 이미터 D1, (b) 이미터 D2, (c) 이미터 D3, (d) 이미터 N1, (e) 이미터 N2 및 (e) 이미터 N2 및 (f) J0e의 3D 플롯, 접합 깊이의 함수로서의 금속 및 B 도핑 프로파일의 피크 농도.

금 반접촉 인터페이스 미세구조

Ag/Al 슬러리의 부식 깊이는 0.45~0.63μm로 공핍층 폭보다 5배 이상 크다.

B 도핑 농도가 다음보다 큰 경우 위와 같이 금 반 접촉 영역의 재결합이 크게 증가합니다. 결과는 0.63μm 깊이에서 B-도핑 농도의 임계점이 E18보다 낮다는 것을 보여줍니다.

Scanning electron microscopy (SEM) image 그림 6. (a) Ag-Al 접점, 유리층, 보호층 및 모든 스파이크를 에칭 제거한 후 이미터 D3 샘플(1.94 × 1019 원자/cm3) 표면의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지. 남은 스파이크는 빨간색 원으로 각인됩니다. (b)/(c) 접촉점의 SEM 단면. 부식된 피라미드의 모양이 선명하게 보입니다.