晶体Si表面被动化用Nafion进行批量缺陷检测,使用电子磁共振
Kejun Chen1,2, Steve W Johnston2, P Craig Taylor1
1Colorado School of Mines, Golden, Colorado 80401, United States.
ACS applied materials & interfaces
|April 23, 2024
概括
纳菲昂是一种有机共聚物,为太阳能电池提供有效的室温表面被动化,使缺陷检测成为可能. 这种方法可与现有技术相比较,适用于电子磁共振光谱学.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体物理 半导体物理
- 太阳能 太阳能 太阳能
背景情况:
- 在单晶 (c-Si) 太阳能电池中发现和减轻缺陷对于高光转换效率至关重要.
- 表面缺陷被动化对于光谱检测c-Si中的批量缺陷至关重要.
- 传统的介电性被动化方法需要高温,这可能会影响批量缺陷的特性.
研究的目的:
- 为了研究Nafion,一个有机共聚合物,作为Czochralski (Cz) 晶片的新型室温表面被动化技术.
- 通过电子磁共振 (EPR) 光谱测量,评估Nafion被动化在广泛温度范围内 (6473 K) 的有效性,用于批量缺陷检测.
- 为了比较Nafion的被动化性能与已知方法 (如Al2O3和液体HF/HCl) 相比.
主要方法:
- 使用Nafion的n型和p型CzSi晶片的表面被动化.
- 电子磁共振 (EPR) 光谱用于缺陷检测.
- 测量隐含的开通电路电压 (iVoc) 和重组电流前因子 (J0).
- 扫描电子显微镜 (SEM) 和光发光 (PL) 用于表面分析.
- 测试随着时间的推移被动化的稳定性.
主要成果:
- 在室温下,Nafion提供了与最先进的方法相比较的被动化,在n型CzSi.cm2中达到713mV的iVoc和5fA/cm2的J0
- 对于p型CzSi,Nafion的iVoc值为682mV,J0值为22.4fA/cm2. 这样,Nafion的iVoc值为682mV,J0值为22.4fA/cm2.
- 纳菲安有效地被动化了激光编写的c-Si太阳能电池碎片,由SEM和PL证实.
- EPR数据证实了H端表面和场效应被动化的必要性,这是由于Nafion中固定的负电荷.
- 被动化质量维持了约24小时,但由于SiO2的增长,长期退化.
结论:
- 纳菲安是c-Si太阳能电池的有前途的室温表面被动化材料.
- 它可以通过EPR光谱进行有效的缺陷检测,与高温方法相似.
- 对长期稳定性和降解机制的进一步研究是有必要的.
