Asunto

Efecto de la curva de dopaje de expansión B en célula n-TOPCon

1.Parámetros I-V: VOC/FF/RSER/JSC

2.Concentración máxima

3.Profundidad de la unión

4.Densidad de corriente de saturación

5.Resistividad de contacto

Conclusiones clave

1.Efecto de corriente oscura de saturación

Con el aumento de la profundidad de la unión y la concentración máxima, la zona de pasivación se vuelve más grande. La razón es la intensificación de la recombinación superficial y la recombinación masiva.

Reducir la densidad de corriente de saturación en la zona de pasivación en la dirección de baja concentración superficial + unión poco profunda

En el rango de 0,5 ~ 0,85 μm de profundidad de unión, la concentración máxima aumenta con el aumento de la profundidad de unión y el área de semicontacto de oro se vuelve más pequeño. Puede explicarse mediante el concepto de "emisor de transmisión limitada" (insensible a la recombinación masiva): la concentración de huecos en la región de dopaje pesado de la región de emisión es muy alta, la vida útil del hueco es baja y, por tanto, la tasa de recombinación de huecos es también bajo. Aumentar la concentración de dopaje puede reducir la densidad de corriente oscura saturada en la región de medio contacto de oro. Cuando la profundidad de la unión es superior a 1,0 μm, la densidad de corriente de saturación en la región de semicontacto de oro aumenta, lo que se debe principalmente al agravamiento de la recombinación masiva.

Reducir la corriente oscura de saturación en la región de medio contacto de oro puede aumentar el área de dopaje intenso, aumentar la concentración de dopaje y la profundidad de unión adecuada ~0,8 um

La tecnología SE combina las ventajas del área de expansión ligera (área de pasivación) y del área de expansión pesada (área de semicontacto de oro).

La profundidad de corrosión de la suspensión de Ag/Al es de 0,45~0,63 μm, que es más de 5 veces mayor que el ancho de la zona de agotamiento.

Cuando la concentración de dopaje B es mayor que la anterior, la recombinación de la región de medio contacto de oro aumentará significativamente. Los resultados muestran que el punto crítico de concentración de dopaje B a una profundidad de 0,63 μm es menor que el de E+18.

2. Resistividad de contacto

A medida que aumenta la concentración máxima de dopaje, aumenta la profundidad de la unión y disminuye la resistividad del contacto.

Con la misma profundidad de unión, la resistividad del contacto se puede reducir de 4,5 a 1,1 mΩ/cm2 aumentando la concentración de dopaje.

La concentración máxima de dopaje es constante y la resistividad del contacto se puede reducir a 1,1 mΩ/cm2 aumentando la profundidad de la unión.

3. Impacto de iVoc

Método QSSPC, el valor es 1E15 cm-3 de exceso de concentración de portador y el valor de iVoc es 1 sol en condiciones de luz.

La profundidad de la unión es la misma y el iVoc disminuye a medida que aumenta la concentración máxima.

La concentración máxima de dopaje fue la misma y el iVoc disminuyó a medida que aumentó la profundidad de la unión.

En comparación con la concentración máxima de dopaje, la profundidad de la unión tiene un mayor efecto sobre el iVoc, y el iVoc puede alcanzar más de 710 mV mediante expansión de boro de doble cara + pasivación AlOx/SiNx de la lámina de gamuza.

Conversar

En la literatura se informa que la densidad de corriente compuesta más baja del emisor n+ poli-Si:

1.Bajo pasivación, ~ 1,4 fA/cm2, chapa pulida

2. Región de semicontacto dorado, ~ 35 fA/cm2

3.Zona de emisión de capa p+ dopada con B recombinación:

4. Zona de medio contacto sin oro: se puede reducir a 11 fA/cm2 150Ω/sqr

5.La zona de contacto de la compuerta Ag-Al es tan alta como 1000 fA/cm2 antes de la optimización y puede ser tan alta como ~300 fA/cm2 después de la optimización.

Método de preparación del emisor dopado:

1.Difusión tubular BBr3/BCl3

2.difusión de ácido bórico

3.B implantación de iones

Objetivo: Reducir la densidad de corriente oscura de saturación del emisor y aumentar iVoc. Cómo funciona:

1. Capa p+ del emisor expandido de la superficie frontal B, concentración superficial baja + unión poco profunda

2.La resistividad del medio contacto de oro debe ser lo suficientemente baja para garantizar el rendimiento del contacto.

3. ¿Cómo optimizar las características de la lechada de Ag/Al y el alto compuesto de área de medio contacto de oro?

El dopaje de unión profunda reduce la pérdida de recombinación en la región de medio contacto con oro

Alta concentración superficial – > baja resistividad de contacto

Resumen de la literatura anterior:

La película dieléctrica Al2O3 tiene una carga negativa fija y tiene un buen efecto de pasivación en el emisor expandido B.

Después del tratamiento químico húmedo, el método SE puede aumentar el Jsc ~0,3 mA/cm2

APCVD SE, Jsc aumentó en 0,4 mA/cm2, la eficiencia aumentó en un 0,4% (abs)

Después de la difusión bilateral, la vida útil de las obleas de silicio se puede aumentar a 1,2 ~ 1,5 ms.

La adición de Te a la suspensión mejora la baja resistividad de contacto y logra un rango de temperatura

BCl3 se puede utilizar para la difusión de emisores amplificados con B

La concentración máxima de dopaje más baja puede aumentar la densidad de corriente de saturación y aumentar la resistividad de contacto en la región de medio contacto de oro.

El dopaje con láser puede lograr la expansión B SE

ALD Al2O3/PECVD SiNx logra un buen efecto de pasivación en el emisor B-expandido

La oxidación in situ de BBr3 durante la difusión puede mejorar el efecto de pasivación.

Reemplazo de pasta Ag-Al con aluminio-La pasta Al da como resultado un iVoc más alto y grados más bajos.

El espesor de la capa protectora de AlOx influye en el efecto de pasivación del emisor con amplificador B.

La región de medio contacto de oro debajo de la puerta Ag/Al se recombina y el emisor dopado con baja B es más grave.

dopaje RVD

B. La unión profunda del emisor difuso puede reducir eficazmente la recombinación del área de medio contacto de oro

El espesor de BSG y la resistencia de la expansión de B se ven afectados por el flujo de O2.

La temperatura de propulsión y la temperatura de oxidación son los dos factores que influyen más sensibles en la expansión del B

Cuando la concentración de dopaje es inferior a , como mecanismo de transmisión actual, es necesario considerar la emisión de fonones térmicos y el efecto de emisión del campo de fonones térmicos.

Cuanto mayor sea la profundidad de la unión, menor será la resistividad del contacto.

El efecto de la región de disipación sobre la resistividad de contacto es insignificante.

Contaminación superficial durante el dopaje puede limitar la eficiencia

La solubilidad de B en SiOx es mayor que la del silicio cristalino c-Si.

La densidad de las corrientes oscuras saturadas después de la pasivación del emisor B-spread.

Con el aumento de la profundidad de la unión y la concentración máxima, la zona de pasivación se vuelve más grande. La razón es la intensificación de la recombinación superficial y la recombinación masiva.

Reducir la densidad de corriente de saturación en la zona de pasivación en la dirección de baja concentración superficial + unión poco profunda

En el rango de 0,5 ~ 0,85 μm de profundidad de unión, la concentración máxima aumenta con el aumento de la profundidad de unión y el área de semicontacto de oro se vuelve más pequeño. Puede explicarse mediante el concepto de "emisor de transmisión limitada" (insensible a la recombinación masiva): la concentración de huecos en la región de dopaje pesado de la región de emisión es muy alta, la vida útil del hueco es baja y, por tanto, la tasa de recombinación de huecos es también bajo. Aumentar la concentración de dopaje puede reducir la densidad de corriente oscura saturada en la región de medio contacto de oro. Cuando la profundidad de la unión es superior a 1,0 μm, la densidad de corriente de saturación en la región de semicontacto de oro aumenta, lo que se debe principalmente al agravamiento de la recombinación masiva.

Reducir la corriente oscura de saturación en la región de medio contacto de oro puede aumentar el área de dopaje intenso, aumentar la concentración de dopaje y la profundidad de unión adecuada ~0,8 um

La tecnología SE combina las ventajas del área de expansión ligera (área de pasivación) y del área de expansión pesada (área de semicontacto de oro).

Fig. 2. Perfiles ECV del cambio en las concentraciones máximas bajo una profundidad de unión constante (a) Emisor D1 (d1≈0,5 μm), (b) Emisor D2 (d2≈0,63 μm), (c) Emisor D3 (d3≈ 0,8 µm); el cambio en las profundidades de unión bajo una concentración máxima constante (d) Emisor N1 (N1≈3E19 átomos/cm3) y (e) Emisor N2 (N2≈ 2.6E19 átomos/cm3).

Fig. 3. Densidades de corriente de saturación oscura del emisor en las regiones pasivadas de (a) emisor D1, (b) emisor D2, (c) emisor D3, (d) emisor N1 y (e) emisor N2. Y (f) el J0e, pasivado en función de la profundidad de la unión y la concentración máxima del perfil dopado con B.

Fig. 4. La fotografía del patrón de serigrafía de la muestra con diferente fracción de metalización del 2% al 8% (a) y la imagen de fotoluminiscencia (PL) (b) de las muestras simétricas fueron difundidas con boro y pasivadas con Al2O3/ Películas SiNx con nuestras diferentes fracciones de metalización en la parte frontal. El metal fue grabado antes de la medición de PL. Los números en porcentaje indican las fracciones de metalización.

Fig. 5. Los gráficos de las densidades de corriente de saturación oscura del emisor en la pasivación en las regiones de contacto de (a) emisor D1, (b) emisor D2, (c) emisor D3, (d) emisor N1, (e) emisor N2 y (f) la gráfica 3D de J0e, metal en función de la profundidad de la unión y la concentración máxima del perfil dopado con B.

Microestructura de interfaz de semicontacto de oro

La profundidad de corrosión de la suspensión de Ag/Al es de 0,45~0,63 μm, que es más de 5 veces mayor que el ancho de la zona de agotamiento.

Cuando la concentración de dopaje B es mayor que Lo anterior, la recombinación de la región de medio contacto de oro aumentará significativamente. Los resultados muestran que el punto crítico de concentración de dopaje B a una profundidad de 0,63 μm es menor que el de E18.

Fig. 6. (a) Imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de la superficie de la muestra del emisor D3 (1,94 × 1019 átomos/cm3) después de eliminar el contacto Ag-Al, la capa de vidrio, la capa de pasivación y todos los picos. Los picos restantes se imprimen en círculos rojos; (b)/(c) Sección transversal SEM del punto de contacto. Se puede ver claramente la forma de una pirámide corroída.

Resistencia de contacto

A medida que aumenta la concentración máxima de dopaje, aumenta la profundidad de la unión y disminuye la resistividad del contacto.

Con la misma profundidad de unión, la resistividad del contacto se puede reducir de 4,5 a 1,1 mΩ/cm2 aumentando la concentración de dopaje.

La concentración máxima de dopaje es constante y la resistividad del contacto se puede reducir a 1,1 mΩ/cm2 aumentando la profundidad de la unión.

Precursor iVoc

Método QSSPC, el valor es 1E15 cm-3exceso de concentración de portador y el valor iVoc es 1 sol en condiciones de luz

La profundidad de la unión es la misma y el iVoc disminuye a medida que aumenta la concentración máxima.

La concentración máxima de dopaje fue la misma y el iVoc disminuyó a medida que aumentó la profundidad de la unión.

En comparación con la concentración máxima de dopaje, la profundidad de la unión tiene un mayor efecto sobre iVoc

Fig. 8. iVoc y vida útil de las obleas de estructura precursora obtenidas de (a) emisor D1, (b) emisor D2, (c) emisor D3, (d) emisor N1 y (e) emisor N2.

Efectos de los parámetros I-V

La curva de dopaje B puede ajustarse a la diferencia entre el Voc real y el iVoc, y la diferencia es el efecto del contacto de la barra colectora.

El efecto de la profundidad de la unión sobre la Voc es mayor que el de la concentración máxima de dopaje.

Densidad de corriente de saturación

Figura S1 J0 total medido frente a la fracción de metalización f de las muestras p+np+ simétricamente para la extracción de J0 en las regiones de contacto.

Analisis fallido

Yablonovitch tiene una densidad de corriente límite de 46,43 mA/cm2

1. Tres tipos de pérdida actual

2. Pérdida de Blu-ray

3. Pérdida de recolección de sustrato

4. Pérdida causada por desigualdad, pérdida de corriente causada por una masa desigual en la oblea.

5. Pérdida actual por recombinación.

6. La longitud de difusión del área de lanzamiento y el área de la base es insuficiente.

7. Afectado por la concentración máxima de dopaje y la profundidad de la unión.

8. Pérdida de succión parásita NIR, efecto de revestimiento de bobinado

9. Cuanto más profunda sea la profundidad del nudo, mayor será la pérdida de luz azul.

Fig. 10. La curva de eficiencia cuántica interna (IQE) y la curva de línea discontinua para la reflexión óptica para (a) emisor D1, (b) emisor D2, (c) emisor D3, (d) emisor N1 y (e) emisor. N2.

Fig. 11. Mecanismos de pérdida de corriente para (a) emisor D1, (b) emisor D2, (c) emisor D3, (d) emisor N1 y (e) emisor N2.