氟基容性耦合等离子体诊断以及在多晶硅太阳能电池制绒中的应用研究

【摘要】：强电负性的氟基等离子体是有望替代多晶硅电池片表面湿法制绒的干法制绒技术，然而氟基等离子体电学特性以及多晶硅干法制绒的内在机制仍不清楚。本文主要研究了氟基容性耦合等离子体电学特性以及其在多晶硅太阳能电池制绒中的应用。 首先，利用悬浮型的微波共振探针对氟基射频容性耦合等离子体电子密度进行了测量。对40.68MHz单射频容性耦合Ar/SF_6和SF_6/O_2等离子体的测量结果表明：电负性气体SF6通入40.68MHz单射频容性耦合Ar等离子体显著降低了等离子体电子密度，随着SF6流量的增加，电子密度呈缓慢下降的趋势；SF_6/O_2混合气体放电中，电子密度随入射功率的增加而上升，而放电气压的上升导致了电子密度的下降，电子密度随O_2流量的增加呈下降的趋势。40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF_6/O_2等离子体的电子密度测量结果表明，增加施加在下电极板的低频功率没有导致电子密度的上升。 然后，利用发射光谱技术对40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF_6/O_2等离子体中F和O基团的光谱强度进行测量。结果表明：随O_2流量增大，O相对浓度单调增加，而F相对浓度呈现先增大后趋于平缓的变化趋势，[F]/[O]明显减小；随放电气压升高，F相对浓度显著增加，而O相对浓度呈先增大后减小的变化趋势，[F]/[O]显著增大；随高频输入功率增大，F、O相对浓度均呈现先增大后减小的变化趋势，而[F]/[O]随功率增大先增大，功率大到250W后保持不变；另外，负偏压对F、O相对浓度以及[F]/[O]的影响并不明显。 最后，利用40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF_6/O_2等离子体对多晶硅太阳能电池表面进行织构化。研究了不同放电参量（气体流量比、气压，功率）对多晶硅制绒效果的影响。实验结果表明，适合等离子体制绒的工艺参数窗口很窄：ne6.3×109cm~3，且0.3[F]/[O]0.8。超出这个范围时，就很难制得具有微结构的绒面。实验中，当电子密度ne=6.9×109cm~3，[F]/[O]=0.5时制得的绒面反射率最低，约为7.3%。另外，O_2含量较大，刻蚀时间较长以及负偏压较高会降低多晶硅片的少子寿命。尝试给出一个模型来解释多晶硅表面等离子体干法制绒的机制。 【关键词】：等离子体干法制绒 微波共振探针 多晶硅太阳能电池 反射率 少子寿命
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 低温等离子体简介11-13
• 1.3 晶体硅太阳能电池工作原理及制作流程13-20
• 1.4 多晶硅太阳能电池绒面制备的研究现状20-23
• 1.5 本文研究的意义和主要内容23-25
• 第二章 实验设备与氟基等离子体诊断方法25-32
• 2.1 双频激发容性耦合等离子体实验装置25-26
• 2.2 氟基等离子体诊断技术26-32
• 2.2.1 微波共振探针诊断技术26-28
• 2.2.2 发射光谱诊断技术28-32
• 第三章 氟基等离子体电子密度的测量32-42
• 3.1 微波共振探针与朗谬尔双探针对 Ar 等离子体密度的测量结果比较33-35
• 3.2 采用微波共振探针测量 SF6通入到 Ar 等离子体后对其电子密度的影响35-37
• 3.3 采用微波共振探针测量 SF6/O_2容性耦合等离子体电子密度37-42
• 第四章 氟基等离子体发射光谱强度测量42-50
• 4.1 气体流量比对 SF6/O_2容性耦合等离子体发射光谱强度的影响43-45
• 4.2 放电气压对 SF6/O_2容性耦合等离子体发射光谱强度的影响45-47
• 4.3 射频输入功率对 SF6/O_2容性耦合等离子体发射光谱强度的影响47-50
• 第五章 等离子体干法刻蚀制备多晶硅电池片绒面的研究50-65
• 5.1 等离子体干法刻蚀去除多晶硅表面线切割损伤层50-52
• 5.2 等离子体干法刻蚀制备多晶硅电池片绒面52-65
• 5.2.1 刻蚀气体（SF6/O_2）流量比对制绒效果的的影响52-55
• 5.2.2 放电气压对制绒效果的的影响55-57
• 5.2.3 不同低频输入功率对制绒效果的的影响57-60
• 5.2.4 等离子体制绒的内在机制分析60-65
• 第六章 结论65-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士期间公开发表的论文与专利72-73
• 致谢73-74

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