高効率太陽光発電のためのボロン拡散シリコン表面のパッシベーションに対する表面前処理とクリーニングの影響

パッシベーション層の成膜前のSiウェーハに対する適切な表面前処理およびクリーニング方法の使用は、表面再結合を最小化し、結晶Si太陽電池で高効率（> 20%）を実現するために不可欠です。本研究では、HCl、HF、HNO₃、およびオゾン化脱イオン水（DIO₃）の各種組み合わせを含む、ボロンドープエミッタに対して達成可能な表面パッシベーション品質へのウェーハクリーニングの影響を調査しました。これらの異なる表面前処理およびクリーニングシーケンスは、未拡散およびボロン拡散n型Cz Siウェーハに対して実施し、その後窒化シリコン（SiN_x）または酸化アルミニウム膜にSiN_xをキャップした構造（Al₂O₃/SiN_xスタック）を成膜しました。さらに、平坦面と異方性テクスチャウェーハの両方を使用しました。上述の異なるクリーニングプロセスおよびパッシベーション材料に基づく対称ボロン拡散サンプルに対して、注入レベル依存の光伝導測定および校正済みフォトルミネッセンスイメージングを実施しました。さらに、非接触コロナ-ケルビン測定を用いて、Si表面の全電荷および界面欠陥密度を抽出しました。クリーニング条件の違いがSiN_xパッシベーションSiのキャリアライフタイムに強い影響を与えることがわかりましたが、Al₂O₃/SiN_xスタックの場合その効果はそれほど顕著ではありませんでした。さらに、DIO₃ラスト処理がSiN_xスタックのより高いライフタイムをもたらすことが観察されました。全体として、（DIO₃ + HF + HCl → HF → DIO₃）クリーニングは太陽光発電産業にとって有望で潜在的に低コストなクリーニングシーケンスであることが明らかになりました。