氟基容性耦合等离子体诊断以及在多晶硅太阳能电池制绒中的应用研究

摘要

强电负性的氟基等离子体是有望替代多晶硅电池片表面湿法制绒的干法制绒技术，然而氟基等离子体电学特性以及多晶硅干法制绒的内在机制仍不清楚。本文主要研究了氟基容性耦合等离子体电学特性以及其在多晶硅太阳能电池制绒中的应用。
　　 首先，利用悬浮型的微波共振探针对氟基射频容性耦合等离子体电子密度进行了测量。对40.68MHz单射频容性耦合Ar/SF6和SF6/O2等离子体的测量结果表明：电负性气体SF6通入40.68MHz单射频容性耦合Ar等离子体显著降低了等离子体电子密度，随着SF6流量的增加，电子密度呈缓慢下降的趋势；SF6/O2混合气体放电中，电子密度随入射功率的增加而上升，而放电气压的上升导致了电子密度的下降，电子密度随O2流量的增加呈下降的趋势。40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF6/O2等离子体的电子密度测量结果表明，增加施加在下电极板的低频功率没有导致电子密度的上升。
　　 然后，利用发射光谱技术对40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF6/O2等离子体中F和O基团的光谱强度进行测量。结果表明：随O2流量增大，O相对浓度单调增加，而F相对浓度呈现先增大后趋于平缓的变化趋势，[F]/[O]明显减小；随放电气压升高，F相对浓度显著增加，而O相对浓度呈先增大后减小的变化趋势，[F]/[O]显著增大；随高频输入功率增大，F、O相对浓度均呈现先增大后减小的变化趋势，而[F]/[O]随功率增大先增大，功率大到250W后保持不变；另外，负偏压对F、O相对浓度以及[F]/[O]的影响并不明显。
　　 最后，利用40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF6/O2等离子体对多晶硅太阳能电池表面进行织构化。研究了不同放电参量（气体流量比、气压，功率）对多晶硅制绒效果的影响。实验结果表明，适合等离子体制绒的工艺参数窗口很窄：ne＞6.3×109Cm-3，且0.3＜[F]/[O]＜0.8。超出这个范围时，就很难制得具有微结构的绒面。实验中，当电子密度,ne=6.9×109cm-3，[F]/[O]=0.5时制得的绒面反射率最低，约为7.3％。另外，O2含量较大，刻蚀时间较长以及负偏压较高会降低多晶硅片的少子寿命。尝试给出一个模型来解释多晶硅表面等离子体干法制绒的机制。