УЛУЧШЕНИЕ ПАССИВИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК SiO₂, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ БЫСТРОГО ТЕРМИЧЕСКОГО ОТЖИГА, ПОСЛЕ ХИМИЧЕСКОЙ RCA ОБРАБОТКИ

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. 

1. 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.

2. 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.

3. Green M.A. The Passivated Emitter and Rear Cell (PERC): From conception to mass production // Solar Energy Materials & Solar Cells, 2015, pp. 190–197.

4. 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.

5. 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.

6. Fukuda H., Yasuda M., Iwabuchi T. Kinetics of Rapid Thermal Oxidation of Silicon // Applied Physics, 1992, pp. 3436–3439.

7. 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.

8. 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.

9. Kern W. The Evolution of Silicon Wafer Cleaning Technology // Journal of the Electrochemical Society, 1990, vol. 137, no 6, pp. 1887–1892.

10. 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.

11. 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.

12. 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.