双层SiNx膜对单晶硅太阳电池性能提升的XPS分析

"双层SiN在单晶硅太阳电池中的应用通过XPS进行了深入研究，揭示了其对电池电学性能的改善作用。" 在太阳能电池技术中，表面钝化和减反射涂层是提高器件效率的关键因素。双层SiNx薄膜因其独特的特性，成为提升单晶硅太阳电池性能的有效手段。本文主要探讨了采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备的单层和双层SiNx薄膜对单晶硅太阳电池的影响，并利用X射线光电子能谱(XPS)进行深入分析。 首先，XPS分析显示单层和双层SiNx膜中的化学键态，其中N和Si之间的键合对于形成稳定的SiNx结构至关重要。N/Si比的差异影响了薄膜的光学和电学性质。双层SiNx膜的外层N/Si比相对较高，这有助于提高薄膜的折射指数，从而提供更好的减反射效果，减少入射光的损失，增加光吸收，从而提高短路电流。 其次，XPS分析还揭示了Si、N、C和O原子的百分比，这些元素的存在可能来源于沉积过程中的杂质或后续处理。含有H的SiNx薄膜由NH3和SiH4反应生成，氢在此起到钝化作用，可以有效地减少表面缺陷态，提高少子寿命，从而提升开路电压。 实验结果显示，双层SiNx膜的内层比单层SiNx膜更富Si，这种富Si的内层能更有效地钝化单晶硅的表面，减少表面复合，有利于提升电池的开路电压。同时，双层结构的外层由于较高的N/Si比，使得其减反射性能优于单层膜，从而增加了短路电流。 通过电学测试，对比单层SiNx膜，双层SiNx膜单晶硅太阳电池的开路电压增加了2 mV，短路电流提升了47 mA，整体转换效率提高了0.17%。这一改进体现了双层SiNx结构在太阳电池中的优越性，尤其是在优化光吸收和表面钝化方面。 双层SiNx薄膜结构通过其独特的化学组成和层次设计，有效地提升了单晶硅太阳电池的电学性能，为太阳能电池技术提供了新的优化方案。该研究不仅深化了对SiNx薄膜性质的理解，也为未来高效太阳能电池的设计提供了理论支持。