Комплексне дослідження фізико-технологічних процесів виготовлення великогабаритних фотоелектричних перетворювачів (ФЕП) на базі кристалічного кремнію в умовах серійного виробництва. Вплив параметрів текстурованої поверхні. Формування емітерного шару.
Аннотация к работе
Національний технічний університет України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукОфіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Осінський Володимир Іванович, Державне підприємство Науково-дослідний інститут мікроприладів Науково-технічного комплексу "Інститут монокристалів" НАН України, заступник Директора з оптоелектронних технологій кандидат фізико-математичних наук Голенков Олександр Генадійович, Інститут напівпровідників НАН України, науковий співробітник Захист відбудеться "9" листопада 2010 р. о 1600 годині на засіданні спеціалізованної вченої ради Д 26.002.08 Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" (03056, м. З дисертацією можна ознайомитись у Науково-технічній бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" (03056, м. Проведено дослідження впливу на ефективність ФЕП: 1) параметрів вихідних кремнієвих пластин; 2) параметрів текстурованої поверхні (показано вплив параметрів текстурованої поверхні не тільки на щільність струму короткого замикання, а й на послідовний опір ФЕП); 3) режимів формування емітерного шару (встановлені значні відмінності від класичної теорії Фіка та залежність параметрів шарів від стану підготовки поверхні пластини, наведені рекомендації щодо режимів формування емітерного шару); 4) умов формування плівки АВП (для покращення стану приповерхневого шару запропоновано використання процесу обробки пластин в плазмі аміаку, що передує процесу осадження нітриду кремнію, для більш глибокого насичення кремнію атомами водню, що покращує пасивацію поверхні ФЕП). На основании результатов проведенных исследований показано, что для получения минимального последовательного сопротивления ФЭП (и, как следствие, максимальной эффективности ФЭП) высота текстурированной поверхности должна быть науровне 4?5 мкм.Існуючі методи підвищення ККД ФЕП на кристалічному кремнії (такі технології як селективний емітер, ФЕП з тильними контактами та ін.) призводять до необхідності використання більш дорогих, очищених матеріалів, застосування додаткових обробок під час виготовлення ФЕП, що призводить до подорожчання фотоенергетичних систем, і, як наслідок, робить їх неконкурентноздатними для широкого застосування. Існуючі моделі оптимізації структури ФЕП або прийнятні при застосуванні тільки високоякісного кремнію (з часом життя н.н.з. більше ніж 50 мкс), або не враховують ряд чинників, що супроводжують виготовлення ФЕП в умовах серійного виробництва (як то зниження часу життя н.н.з. в кремнієвій пластині при високотемпературній обробці, стан поверхні кремнієвої пластини, інше). Наведені результати досліджень дозволяють проводити розробку нових і оптимізацію вже існуючих технологій виробництва ФЕП на кристалічному кремнії на етапах створення емітерного шару методом дифузії фосфору, формування антивідбивальної плівки та контактної системи з урахуванням якості кремнієвих пластин (в тому числі структури мультикристалічних пластин); отримувати ФЕП з ККД при використанні низькоякісних монокремнієвих (час життя н.н.з. близько 10-15 мкс) і мультикремнієвих пластин (час життя н.н.з. близько 2 мкс). Робота відповідає основним науковим напрямкам діяльності Національного технічного університету України "КПІ", Науково - дослідницького інституту Прикладної електроніки НТУУ "КПІ", закріплених його Статутом, і виконувалася у відповідності з наступними програмами і темами: 1.Державна науково-технічна програма 5.44 "Розробка і впровадження нового покоління сенсорів на базі напівпровідникових матеріалів", Державна науково-технічна програма "Електроніка - 2004", Державна науково-технічна програма "Сонячна енергетика-2000", Національна космічна програма України - 2002 - 2007 року ("Мікросупутник", "Либідь", "Січ-1м"). Встановити основні механізми формування текстурованої поверхні на кристалічному кремнії, визначити вплив умов формування текстурованих поверхонь на параметри ФЕП.Основним матеріалом для ФЕП наземного призначення, що виготовляються у промислових масштабах, є кремній р-типу провідності, вирощений за методом Чохральського, що має нижчу вартість у порівнянні з іншими матеріалами. Встановлена протилежність впливу деяких параметрів шарів ФЕП на рівень фотоелектричного перетворення (як то: при збільшенні концентрації легуючої домішки в емітері збільшується напруга холостого ходу ФЕП але зменшується струм короткого замикання, збільшення концентрації домішки у базовому шарі призводить до збільшення напруги холостого ходу ФЕП, але збільшує деградаційні ефекти в ФЕП і т.д.). Для використання в якості антивідбивального покриття (далі плівка АВП), визначено плазмохімічний нітрид кремнію, що осаджується на поверхні пластини в плазмохімічному розряді при розкладі в плазмі аміаку та моносилану при додатковому нагріві.