【摘要】 透射电子显微镜(TEM)技术可以提供对通过射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)在低温(< 200℃)下生长的硼掺杂氢化硅外延膜的生长和退火行为的物理化学机制的补充理解。

基于晶体硅的太阳能电池以26.7%的记录几乎达到了理论效率极限。它们是一项相当成熟且价格合理的技术的基础，代表了超过90%的商用光伏板。材料研究可以更好地了解它们的特性，并在制造过程中进行创新，以建立新的结构，如硅/钙钛矿串联电池，目标仍然是提高转换效率和降低成本。低温等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是一种为太阳能电池形成p–n结的替代方法。与需要高处理和/或退火温度的标准硼扩散相比，由于杂质扩散和热施主激活，增加了制造的总热预算和晶片损坏的风险，硼掺杂硅的低温(< 200℃)PECVD确保了更低的热预算，通过减少制造步骤的数量简化了工艺流程，并实现了更尖锐和更可控的掺杂分布。因此，为了取代标准的硼后发射极扩散，提出了掺硼硅外延n-PERT(钝化发射极，背面全扩散)技术。最近，它还被研究为一种生长用于两端钙钛矿/硅叠层电池的隧道结的方法。透射电子显微镜(TEM)技术可以提供对通过射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)在低温(< 200℃)下生长的硼掺杂氢化硅外延膜的生长和退火行为的物理化学机制的补充理解。与标准的硼扩散或离子注入相比，PECVD工艺确保了更低的热预算和更清晰的掺杂分布的实现。这种外延层工艺的复杂性在于，在生长过程中会混入许多杂质，对这些杂质的分析需要使用先进的表征方法。通过将高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和一种称为几何相位分析(GPA)的图像处理程序相结合，对缺陷给予了特别的关注，该程序允许对应变场进行研究。扫描TEM (STEM)技术也用于分析界面上的化学变化。在退火样品的界面处观察到较暗的对比度，很可能是由于退火过程中氢原子的迁移[1]。

[1] Guillaume Noircler, Marta Chrostowski, Melvyn Larranaga, et al. Transmission electron microscopy characterization of low temperature boron doped silicon epitaxial films. CrystEngComm, 2020,22, 5464-5472.

 

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