En RT vätske ytpassivering teknik för att undersöka rekombinationsaktivitet av bulkkiseldefekter beskrivs. För tekniken för att vara framgångsrik, är tre kritiska steg krävs: (i) kemisk rengöring och etsning av kisel, (ii) nedsänkning av kisel i 15% fluorvätesyra och (iii) belysning för en minut.
Ett förfarande för att mäta bulk livslängd (> 100 ^ sek) av kiselskivor genom att temporärt uppnå en mycket hög nivå av ytpassivering när nedsänka skivorna i fluorvätesyra (HF) presenteras. Genom denna procedur tre kritiska steg krävs för att uppnå bulk livstid. För det första, innan nedsänkning kiselskivor i HF, de är kemiskt rengöras och därefter etsad i 25% tetrametylammoniumhydroxid. För det andra är de kemiskt behandlade skivorna placerades sedan i en stor plastbehållare fylld med en blandning av HF och saltsyra, och sedan centreras över en induktiv spole för photoconductance (PC) mätningar. För det tredje, för att hämma yta rekombination och mäta bulk livslängd, är skivorna upplyst på 0,2 solar under 1 minut med användning av en halogenlampa, är belysningen avstängd och en PC mätning omedelbart tas. Genom denna procedur kan egenskaperna hos bulkkiseldefekter bestämmas noggrant. Pälsthermore, förväntas det att en känslig RT ytpassivering teknik kommer att vara absolut nödvändigt för att pröva bulkkiseldefekter när deras koncentration är låg (<10 12 cm -3).
Hög livslängd (> 1 msek) monokristallint kisel blir allt viktigare för högeffektiva solceller. Förstå rekombination egenskaper inbäddade föroreningar har varit, och är fortfarande ett viktigt ämne. En av de mest använda teknikerna för att undersöka rekombinationsaktivitet av vuxna i defekter är av en photoconductance metod 1. Genom denna teknik är det ofta svårt att helt separat ytan från bulk rekombination, vilket gör det svårt att undersöka de rekombinationsställen egenskaper vuxna i defekter. Lyckligtvis finns det flera dielektriska filmer som kan uppnå mycket låga effektiva ytan rekombination hastigheter (S eff) av <5 cm / sekund, och därmed hämmar effektivt ytan rekombination. Dessa är, kiselnitrid (SiN x: H) 2, aluminiumoxid (Al 2 O 3) 3 och amorft kisel (a-Si: H) 4. Avsättningen och ennealing temperaturer (~ 400 ° C) av dessa dielektriska filmer anses vara tillräckligt låg för att inte permanent deaktivera rekombinationsaktivitet av den vuxna i defekter. Exempel på detta är järn-bor 5 och bor syre 6 defekter. Men nyligen fann man att vakans-syre och vakans-fosfor defekter i n -typ Czochralski (CZ) kisel kan helt deaktiveras vid temperaturer av 250-350 ° C 7,8. Likaså en defekt i float-zonen (FZ) p -typ kisel befanns inaktivera vid ~ 250 ° C 9. Därför kan konventionella passive tekniker såsom plasmaförstärkt CVD (PECVD) och atomlager nedfall (ALD) inte lämpliga för att hämma yta rekombination för att undersöka vuxna i bulk defekter. Dessutom SiN x: H och a-Si: H filmer har visats inaktivera bulk kiseldefekter genom hydrering 10,11. Därför att undersöka rekombinationsaktivitet o f vuxen i defekter skulle en RT ytpassivering tekniken vara perfekt. Våtkemisk ytpassivering uppfyller detta krav.
Under 1990-talet Horanyi et al., Visade att nedsänkning av kiselskivor i jod-etanol (IE) lösningar ger ett medel för att passivera kiselskivor, uppnå S eff <10 cm / s 12. Under 2007 Meier et al. Visade att jod-metanol (IM) lösningar kan minska ytan rekombination till 7 cm / s 13, medan det i 2009 Chhabra et al., Visade att S eff av 5 cm / s kan uppnås genom nedsänkning kiselskivor i kinhydron-metanol (QM) lösningar 14,15. Trots det utmärkta ytpassivering uppnås genom IE, IM och QM-lösningar, ger de inte tillräckligt ytpassivering (S eff <5 cm / sek) för att mäta bulk livslängd av hög renhet kiselskivor.
nt "> Ett annat sätt att uppnå en hög nivå av ytpassivering är genom att sänka kiselskivor i HF syra. Begreppet att använda HF att passivera kiselskivor infördes först av Yablonavitch et al. 1986, som visade en rekordlåga S eff av 0,25 ± 0,5 cm / sek 16. Även utmärkt ytpassivering uppnåddes på hög resistivitet skivor, har vi funnit tekniken för att vara icke-repeterbara, vilket bidrar en stor osäkerhet livstid mätningen. Därför att begränsa den osäkerhet genom att konsekvent uppnå en mycket låg S eff (~ 1 cm / sek), har vi utvecklat en ny HF passive teknik som omfattar tre viktiga steg, (i) kemiskt rengöring och etsning av kiselskivor, (ii) nedsänkning i en 15% HF-lösning och (iii) belysning för en minut 17,18. Detta förfarande är både enkelt och tidseffektivt i jämförelse med den traditionella PECVD och ALD deponeringstekniker som anges ovan.Ett framgångsrikt genomförande av livstids mättekniken bulk kisel som beskrivits ovan bygger på tre viktiga steg, (i) kemiskt rengöring och etsning av kiselskivor, (ii) nedsänkning i en 15% HF-lösning och (iii) belysning för 1 min 17, 18,19. Utan dessa steg, kan bulk livstid inte mätas med säkerhet.
Som vilken mätteknik genomföres vid RT, är ytpassivering kvalitet mycket mottagliga för ytkontaminering (metaller, organiska filmer). Således för att effektivt avlägsn…
The authors have nothing to disclose.
This program has been supported by the Australian Government through the Australian Renewable Energy Agency (ARENA). Responsibility for the views, information or advice expressed herein is not accepted by the Australian Government.
Hydrofluoric acid (48%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrofluoric-acid-48%25,MDA_CHEM-100334 | 1003340500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Hydrochloric acid 32%, AR | ACI Labscan, http://www.rcilabscan.com/modules/productview.php?product_id=1985 | 107209 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Ammonia (30%) Solution AR | Chem-supply, https://www.chemsupply.com.au/aa005-500m | AA005 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Hydrogen Peroxide (30%) | Merck Millipore, http://www.merckmillipore.com/AU/en/product/Hydrogen-peroxide-30%25,MDA_CHEM-107209 | 1072092500 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
Tetramethylammonium hydroxide (25% in H2O) | J.T Baker, https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?product_id=4562992 | 5879-03 | Harmful and toxic. Any supplier could be used provided the chemical is Analytical Reagent (AR) grade. |
640 mL round plastic container | Sistema, http://sistemaplastics.com/products/klip-it-round/640ml-round | N/A | This is a good container for storing the 15% HF solution in. |
WCT-120 lifetime tester | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com/Sinton-Instruments-WCT-120.html | N/A | |
Dell workstation with Microsoft Office Pro, Data acquisition card and software including Sinton Software under existing license. | Sinton Instruments, http://www.sintoninstruments.com | N/A | |
Halogen optical lamp, ELH 300W, 120V | OSRAM Sylvania, http://www.sylvania.com/en-us/products/halogen/Pages/default.aspx | 54776 | Any equivalent lamp could be used. |
Voltage power source | Home made power supply | N/A | Any power supply could be used provided it can produce up to 90 Volts and 1-5 Amps. |
Conductivity meter | WTW, http://www.wtw.de/uploads/media/US_L_07_Cond_038_049_I_02.pdf | LF330 |