Laser Crystallization and Dopant Activation of a-Si:H Carrier-Selective Layer in TOPCon Si Solar Cells
Laser Crystallization and Dopant Activation of a-Si:H Carrier-Selective Layer in TOPCon Si Solar Cells
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TOPCon 硅太阳能电池中 a-Si:H 载流子选择层的激光结晶和掺杂剂激活
DOI：
10.1109/jphotov.2020.3006273
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发表时间：
2020
影响因子：
3
通讯作者：
Gupta, Mool C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wilkes, George C.;Upadhyaya, Ajay D.;Rohatgi, Ajeet;Gupta, Mool C.
在这里，我们提出了一种脉冲激光处理方法，用于隧道氧化物钝化接触(TOPCON)硅太阳电池结构中高n掺杂非晶硅(a-Si：H)载流子选择层的晶化和掺杂激活。与具有Topcon结构的体硅晶片的传统高温炉退火不同，激光方法提供了增强的导电性和隐含的开路电压，同时降低了发射极饱和电流密度和表面加热。我们通过建模和模拟确定了合适的激光波长、通量和涂层厚度。拉曼和霍尔效应测量表明结晶度增加，掺杂活性增强，而光导衰减显示表面和界面钝化质量增强。此外，我们研究了后续的SiNx沉积在进一步改善激光处理的Topcon层的钝化方面的作用，以获得5.9kΩ/sq薄膜方阻、2ms的有效载流子寿命、718 mV的隐含开路电压(IVOC)和8.6FA/cm2的单面复合电流密度(J0)，并有可能通过激光工艺和a-Si层厚度的优化来进一步改善钝化效果。
Herein, we present a pulsed-laser processing method for crystallization and dopant activation of a highly n-doped amorphous silicon (a-Si:H) carrier-selective layer in a tunnel oxide passivated contact (TOPCon) Si solar cell structure. The laser method provides enhanced conductivity and implied open circuit voltage while reducing emitter saturation current density and surface heating, as opposed to conventional high-temperature furnace annealing of the bulk Si wafer with a TOPCon structure. We identify an appropriate laser wavelength, fluence, and layer thickness using modeling and simulations. Raman and Hall effect measurements demonstrate increased crystallinity and dopant activation, whereas photoconductive decay shows enhanced surface and interface passivation quality. Additionally, we examine the role of subsequent SiNx deposition on further improving the passivation of laser-processed TOPCon layers to achieve a 5.9 kΩ/sq film sheet resistance, 2 ms effective carrier lifetime, 718 mV implied open-circuit voltage (iVOC), and 8.6 fA/cm2one-side recombination current density (J0) with the potential for further passivation improvement via laser process and a-Si layer thickness optimization.
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DOI：
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发表时间：
2016
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通讯作者：
M. Gupta
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发表时间：
2016
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通讯作者：
Robby Peibsta
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A. Fell
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发表时间：
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期刊：
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作者：
George C. Wilkes;A. Upadhyaya;A. Rohatgi;M. Gupta
通讯作者：
M. Gupta