kaz29Вестник Казахстанско-Британского технического университетаHerald of the Kazakh-British Technical University1998-66882959-8109Казахстанско-Британский Технический Университет10.55452/1998-6688-2022-19-2-29-38kaz29-521Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL, MATHEMATICAL AND TECHNICAL SCIENCESУЛУЧШЕНИЕ ПАССИВИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК SiO2, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ БЫСТРОГО ТЕРМИЧЕСКОГО ОТЖИГА, ПОСЛЕ ХИМИЧЕСКОЙ RCA ОБРАБОТКИIMPROVEMENT OF THE PASSIVATION PROPERTIES OF SiO2 FILMS, GROWN BY THE METHOD OF RAPID THERMAL ANNEALING, AFTER CHEMICAL RCA TREATMENThttps://orcid.org/0000-0001-8200-7510НУСУПОВК. Х.NUSSUPOVK. K.

Нусупов Каир Хамзаевич - Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник НОЦ альтернативной энергетики и нанотехнологий

050000, г. Алматы, ул. Толе би, 59

Nussupov Kair Khamzaevich - Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Chief Researcher of the Scientific and Educational Center for Alternative Energy and Nanotechnology

050000, Almaty, Tole Bi 59

ich-famouskair@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5908-5614БЕЙСЕНХАНОВН. Б.BEISENKHANOVN. B.

Бейсенханов Нуржан Бейсенханович - Доктор физико-математических наук, руководитель НОЦ альтернативной энергетики и нанотехнологий

050000, г. Алматы, ул. Толе би, 59

Beisenkhanov Nurzhan Beisenkhanovich - Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Supervisor, Scientific and Educational Center for Alternative Energy and Nanotechnologies

050000, Almaty, Tole Bi 59

beisen@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0074-431XСУЛТАНОВА. Т.SULTANOVA. T.

Султанов Асанали Талгатбекулы - Ph.D. студент, младший научный сотрудник НОЦ альтернативной энергетики и нанотехнологий

050000, г. Алматы, ул. Толе би, 59

Sultanov Assanali Talgatbekuly - Ph.D. student, Junior Research, Scientific and Educational Center for Alternative Energy and Nanotechnologies

050000, Almaty, Tole Bi 59

asanalisultanovs@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9518-0651ТЫСЧЕНКОИ. Е.TYSCHENKOI. E.

Тысченко Ида Евгеньевна - Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

630390, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 13

Tyschenko Ida E. - Ph.D., Dr of Scie., Leading scientist

Novosibirsk, 630090, Lavrentyev avenue, 13

tys@isp.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2485-9739КУСАЙНОВАА. Ж.KUSAINOVAA. Z.

Кусайнова Айжан Жамбуловна - Магистрант, ведущий химик-технолог НОЦ альтернативной энергетики и нанотехнологий

050000, г. Алматы, ул. Толе би, 59

Kusainova Aizhan Zhambulovna - Master student, Leading chemist-technologist, Scientific and Educational Center for Alternative Energy and Nanotechnologies

050000, Almaty, Tole Bi 59

a.kusainova@kbtu.kzhttps://orcid.org/0000-0002-1625-2486БУГЫБАЙЗ. К.BUGYBAIZ. K.

Бугыбай Захида Куанышкызы - Магистрант, менеджер НОЦ альтернативной энергетики и нанотехнологий

050000, г. Алматы, ул. Толе би, 59

Bugybay Zakhida Kuanyshkyzy - Master student, Manager, Scientific and Educational Center for Alternative Energy and Nanotechnologies

050000, Almaty, Tole Bi 59

z_bugybai@kbtu.kzhttps://orcid.org/0000-0001-9139-0400ЫСКАКК. М.YSKAKK. M.

Ыскак Камила Мухтаркызы - Магистрант НОЦ альтернативной энергетики и нанотехнологий

050000, г. Алматы, ул. Толе би, 59

Yskak Kamila Master - student, Scientific and Educational Center for Alternative Energy and Nanotechnologies

050000, Almaty, Tole Bi 59

yskakkamila@gmail.comКазахстанско-Британский технический университетКазахстанKazakhstan-British Technical UniversityKazakhstanФедеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова»РоссияFederal State Budgetary Institution of Science A.V. Rzhanov Institute of Semiconductor PhysicsRussian Federation2022040720221922938Copyright © НУСУПОВ К.Х., БЕЙСЕНХАНОВ Н.Б., СУЛТАНОВ А.Т., ТЫСЧЕНКО И.Е., КУСАЙНОВА А.Ж., БУГЫБАЙ З.К., ЫСКАК К.М., 20222022НУСУПОВ К.Х., БЕЙСЕНХАНОВ Н.Б., СУЛТАНОВ А.Т., ТЫСЧЕНКО И.Е., КУСАЙНОВА А.Ж., БУГЫБАЙ З.К., ЫСКАК К.М.NUSSUPOV K.K., BEISENKHANOV N.B., SULTANOV A.T., TYSCHENKO I.E., KUSAINOVA A.Z., BUGYBAI Z.K., YSKAK K.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.kbtu.edu.kz/jour/article/view/521

Как известно увеличение эффективности кремниевых солнечных элементов является одной из важнейших задач в современной индустрии альтернативной энергетики. Оптимизация антиотражающего и пассивирующего слоя является наиболее экономичным способом увеличения КПД. В данной работе исследовано влияние предварительной очистки на пассивирующие свойства пленок диоксида кремния (SiO2), выращенных методом быстрого термического отжига (RTP) при температурах отжига 900 и 950 °С в атмосфере сухого кислорода. Выращивание тонких пленок SiO2 на поверхности монокристаллических пластин кремния осуществлено в камере французской установки быстрого термического отжига AS-ONE 150. Измерения бесконтактным СВЧ-методом времени жизни неосновных носителей заряда показали, что наилучшая пассивация образцов достигается при применении предварительной трехэтапной химической очистки (RCA) поверхности пластин кремния n-типа. Методом ИК-спектроскопии формирование слоя SiO2  подтверждается наличием интенсивного максимума при 1071 см-1, что было отнесено к валентным колебаниям типа «растяжение-сжатие». Результаты расчетов оптических констант полученных пленок SiO2  с использованием спектров отражения и программного обеспечения SCOUT показывают наличие слоя диоксида кремния, у которого показатель преломления и коэффициент экстинкции близки к эталонным. 

As it is known, increasing the efficiency of silicon solar cells is one of the most important tasks in modern alternative energy industry. Optimization of the antireflection and passivation layer is the most economical way to increase efficiency. In this work, the effect of pretreatment on the passivation properties of silicon dioxide (SiO2) films grown by rapid thermal processing (RTP) at annealing temperatures of 900 and 950°C in a dry oxygen atmosphere, was studied. The growth of thin films of SiO2  on the surface of monocrystalline silicon wafers was carried out in the AS-ONE 150 rapid thermal annealing chamber (France). Measurements of the lifetime of minority charge carriers by the non-contact microwave method showed that the best passivation of the samples is achieved by applying a preliminary three-stage chemical cleaning (RCA) of the surface of the n-type silicon wafers. IR spectroscopy confirmed the formation of a SiO2  layer by the presence of an intense maximum at 1071 cm-1, which was attributed to stretching vibrations of the "tensioncompression" type. The results of calculations of the optical constants of the obtained SiO2  films using the reflection spectra and the SCOUT software show the presence of a silicon dioxide whose refractive index and extinction coefficient are close to the reference.

кремнийдиоксид кремнияпассивациябыстрый термический отжигRCA очисткаsiliconsilicon dioxidepassivationrapid thermal annealingthree-stage chemical purificationReferencesNussupov K.K., Beisenkhanov N.B., Keiinbay S., Sultanov A.T. Silicon carbide synthesized by RF magnetron sputtering in the composition of a double layer antireflection coating SiC/MgF2 // Optical Materials, 2022, vol. 128, no. 112370.Nussupov K.K., Beisenkhanov N.B., Keiinbay S., Sultanov A.T. Silicon carbide synthesized by RF magnetron sputtering in the composition of a double layer antireflection coating SiC/MgF2 // Optical Materials, 2022, vol. 128, no. 112370.Bonilla R.S., Hoex B., Hamer P., Wilshaw P.R. Dielectric surface passivation for silicon solar cells: A review. // Phys. Status Solidi A., 2017, no. 1700293.Bonilla R.S., Hoex B., Hamer P., Wilshaw P.R. Dielectric surface passivation for silicon solar cells: A review. // Phys. Status Solidi A., 2017, no. 1700293.Green M.A. The Passivated Emitter and Rear Cell (PERC): From conception to mass production // Solar Energy Materials & Solar Cells, 2015, pp. 190–197.Green M.A. The Passivated Emitter and Rear Cell (PERC): From conception to mass production // Solar Energy Materials & Solar Cells, 2015, pp. 190–197.Cacciato A., Duerinck F., Baert K., Moors M., Caremans T., Leys G., Keersmaecker K.D., Szlufcik J. Investigating manufacturing options for industrial PERL-type Si solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells, 2013, pp. 153–159.Cacciato A., Duerinck F., Baert K., Moors M., Caremans T., Leys G., Keersmaecker K.D., Szlufcik J. Investigating manufacturing options for industrial PERL-type Si solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells, 2013, pp. 153–159.Mandal N. C., Biswas S., Acharya S., Panda T. Study of the properties of SiOx layers prepared by different techniques for rear side passivation in TOPCon solar cells / Materials Science in Semiconductor Processing, 2020, p. 119.Mandal N. C., Biswas S., Acharya S., Panda T. Study of the properties of SiOx layers prepared by different techniques for rear side passivation in TOPCon solar cells / Materials Science in Semiconductor Processing, 2020, p. 119.Fukuda H., Yasuda M., Iwabuchi T. Kinetics of Rapid Thermal Oxidation of Silicon // Applied Physics, 1992, pp. 3436–3439.Fukuda H., Yasuda M., Iwabuchi T. Kinetics of Rapid Thermal Oxidation of Silicon // Applied Physics, 1992, pp. 3436–3439.Liu C. P., Chang M.W., Chuang C.L. Effect of rapid thermal oxidation on structure and photoelectronic properties of silicon oxide in monocrystalline silicon solar cells // Current Applied Physics, 2014, pp. 653-658.Liu C. P., Chang M.W., Chuang C.L. Effect of rapid thermal oxidation on structure and photoelectronic properties of silicon oxide in monocrystalline silicon solar cells // Current Applied Physics, 2014, pp. 653-658.Gad K.M., Vössing D., Balamou P., Hiller D., Stegemann B., Angermann H., Kasemann M. Improved Si/SiOx interface passivation by ultra-thin tunneling oxide layers prepared by rapid thermal oxidation // Applied Surface Science, 2015, vol. 353, pp. 1269–1276.Gad K.M., Vössing D., Balamou P., Hiller D., Stegemann B., Angermann H., Kasemann M. Improved Si/SiOx interface passivation by ultra-thin tunneling oxide layers prepared by rapid thermal oxidation // Applied Surface Science, 2015, vol. 353, pp. 1269–1276.Kern W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology // Journal of the Electrochemical Society, 1990, vol. 137, no 6, pp. 1887–1892.Kern W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology // Journal of the Electrochemical Society, 1990, vol. 137, no 6, pp. 1887–1892.Gao L., Lemarchand F., Lequime M. Refractive index determination of SiO2 layer in the UV/ Vis/NIR range: spectrophotometric reverse engineering on single and bi-layer designs // J. Europ. Opt. Soc. Rap. Public., 2013, vol. 8, no 13010.Gao L., Lemarchand F., Lequime M. Refractive index determination of SiO2 layer in the UV/ Vis/NIR range: spectrophotometric reverse engineering on single and bi-layer designs // J. Europ. Opt. Soc. Rap. Public., 2013, vol. 8, no 13010.Prasad I., Chandorkar A.N. Spectroscopy of silicon dioxide films grown under negative corona stress // Journal of Applied Physics, 2003, vol. 94, no 4, pp. 2308–2310.Prasad I., Chandorkar A.N. Spectroscopy of silicon dioxide films grown under negative corona stress // Journal of Applied Physics, 2003, vol. 94, no 4, pp. 2308–2310.Samitier J., Marco S., Ruiz O., Morante J.R., Esteve-Tinto J., Bausells J. Analysis by FTIR spectroscopy of SiO,-polycrystalline structures used in micromechanics: stress measurements // Sensors and Acrualors A, 1992, vol. 32, pp. 347–353.Samitier J., Marco S., Ruiz O., Morante J.R., Esteve-Tinto J., Bausells J. Analysis by FTIR spectroscopy of SiO,-polycrystalline structures used in micromechanics: stress measurements // Sensors and Acrualors A, 1992, vol. 32, pp. 347–353.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.