This study explored the effect of double-stacked SiOX/SiNX layers on the passivation quality of n-type bifacial crystalline Si solar cells. SiOX layers were deposited via PECVD under various conditions on n-type silicon wafers with a boron emitter. These layers were capped with SiNX and thermally treated to optimize the passivation. The optimal conditions resulted in a minority-carrier lifetime of 268 μsec and an implied VOC of 692 mV. The optimized SiOX layer had a low interface defect density and high fixed negative charge. When applied to n-type solar cells, the SiOX/SiNX stack improved the performance, achieving a VOC of 646 mV, JSC of 39.3 mA/cm2, FF of 78.06%, and efficiency of 19.82%, demonstrating the potential for higher efficiency in n-type silicon solar cells.
Choi, Min-Jun;Kwon, O Dae;Choi, Sang Dae;Baek, Ju-Yeoul;An, Kyoung-Joon;Chung, Kwun-Bum
Applied Science and Convergence Technology
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제25권4호
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pp.73-76
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2016
Multi-layer films of $SiN_x/SiO_x$/InSnO with anti-reflective effect were grown by new-concept plasma enhanced chemical vapor deposition system (PECVD) with hybrid plasma source (HPS). Anti-reflective effect of $SiN_x/SiO_x$/InSnO was investigated as a function of ratio of $SiN_x$ and $SiO_x$ thickness. Multi-layers deposited by PECVD with HPS represents the enhancement of anti-reflective effect with high transmittance, comparing to the layers by conventional radio frequency (RF) sputtering system. This change is strongly related to the optical and physical properties of each layer, such as refractive index, composition, film density, and surface roughness depending on the deposition system.
본 논문에서는 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering) 공정으로 $Si_xO_y$ 박막과 $Si_xN_y$ 박막을 4층 구조로 적층하고 400~700 [nm]의 가시광 영역에서 빛의 반사를 줄이기 위한 반사방지 코팅(Anti-Reflection Coating)으로의 응용 가능성을 조사하였다. 스퍼터링 타겟으로 6 [inch] 직경의 Si 단결정을 사용하였고, 반응성 스퍼터링 가스는 $Si_xO_y$ 박막 증착에서 Ar과 $O_2$를, $Si_xN_y$ 박막 증착에서는 Ar과 $N_2$를 사용하였으며, 스퍼터링 파워로는 DC pulse를 사용하였다. 1,900 [W] DC pulse power에서 Ar:$O_2$=70:13 [sccm]의 반응성 스퍼터링으로 2.3 [nm/sec]의 증착률과 1.50의 굴절률을 보이는 $Si_xO_y$ 박막을 제작하였고, Ar:$N_2$=70:15 [sccm]의 반응성 스퍼터링으로 1.8 [nm/sec]의 증착률과 1.94의 굴절률을 보이는 $Si_xN_y$ 박막을 제작하였다. 이 두 종류의 박막을 이용해서 시뮬레이션을 통해 4층 구조의 반사방지 코팅 구조를 설계한 후, 설계결과에 따라 각 박막의 두께를 순차적으로 변화시켜 증착하였다. 4층 구조 $Si_xO_y-Si_xN_y$의 반사도 측정 결과 550 [nm] 대역에서 1.7 [%]의 반사와 400 [nm]와 650 [nm] 영역에서 1 [%]의 반사를 보였으며, 가시광 영역에서 성공적인 "W" 형태의 반사방지 코팅 특성을 보였다.
Multilayer passivation film on OLED with organic/inorganic hybrid structure as to diminish the thermal stress and expansion was researched to protect device from the direct damage of $O_2$ and $H_2O$ and improve life time characteristics. Red OLED doped with 1 vol.% Rubrene in $Alq_3$ was used as a basic device. The films consist of ITO(150 nm)/ELM200_HIL(50 nm)/ELM002_HTL(30 nm)/$Alq_3$: 1 vol.% Rubrene(30 nm)/$Alq_3$(30 nm) and LiF(0.7 nm)/Al(100 nm) which were formed in that order. Using LiF/$SiN_x$ as a buffer layer was determined because it significantly improved life time characteristics without suffering damage in the process of forming passivation film. Multilayer passivation film on buffer layer didn't produce much change in current efficiency, while the half life time at 1,000 $cd/m^2$ of OLED/LiF/$SiN_x$/E1/$SiN_x$ was 710 hours which showed about 1.5 times longer than OLED/LiF/$SiN_x$/E1 with 498 hours. futhermore, OLED/LiF/$SiN_x$/E1/$SiN_x$/E1/$SiN_x$ with 1301 hours showed about twice than OLED/LiF/$SiN_x$/E1/$SiN_x$ which demonstrated that superior characteristics of life time was obtained in multilayer passivation film. Through the above result, it was suggested using LiF/$SiN_x$ as a buffer layer could reduce the damage from the difference of thermal expansion coefficient in OLED with protective films, and epoxy layer in multilayer passivation film could function like a buffer between $SiN_x$ inorganic layers with relatively large thermal stress.
열산화시킨 실리콘 웨이퍼 위에 저압화학기상성장법으로 $SiCl_{2}H_{2}$, $NH_{3}$ 및 $N_{2}O$ 기체를 사용하여 실리콘 옥시나이트라이드($Si_{x}O_{y}N_{z}$) 층을 제작하였다. 세 가지의 다른 조성이 기체 유속비($NH_{3}/N_{2}O$)를 각기 0.2, 0.5 및 2로 변화시키고 $SiCl_{2}H_{2}$의 기체 유속은 고정시킴으로써 얻어졌다. 엘립소메트리와 HFCV(High Frequency Capacitance-Voltage) 측정법을 채택하여 굴절율, 유전율 및 조성의 차이를 각각 조사했다. 실리콘 옥시나이트라이드는 내부에 포함된 실리콘 나이트라이드 성분량에 관계없이 용액 중에서 순수한 실리콘 나이트라이드와 유사한 안정성을 보유했다. 실리콘 옥시나이트라이드 층 알칼리이온 감지성의 크기 순서는 실리콘 나이트라이드 성분량에 영향을 받았다. 보다 나은 알칼리이온 감지성이 실리콘 옥시나이트라이드의 벌크 내에 있는 실리콘 디옥시드의 성분량을 증가시킴으로써 얻어졌다.
반도체-유전체 덮개층의 다양한 조합이 I $n_{0.53}$G $a_{0.47}$As/InGaAsP(Q1.25) 양자우물 무질서화에 미치는 영향을 PL(Photoluminescence)을 이용하여 조사하였다. 청색 편이에 대한 문턱 온도는 약 $750^{\circ}C$ 였으며 전반적으로 온도가 올라감에 따라 청색 편이도 점차 증가하였으나 $SiO_2$의 경우에는 온도가 올라감에 따라 포화되는 경향을 보였다. $SiN_{x}$ 가 $SiO_2$보다 더 큰 청색 편이를 야기하였는데 이것은 $SiN_{x}$의 낮은 성장 온도와 관계가 있는 것으로 생각된다. $SiN_{x}$의 경우 P의 확산이, 그리고 $SiO_2$의 경우 Ga의 확산이 청색 편이에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다.겨진다.
The reaction stability of nickel with side-wall materials of SiO$_2$ and Si$_3$N$_4$ on p-type 4"(100) Si substrate were investigated. Ni on 1300 $\AA$ thick SiO$_2$ and 500 $\AA$ - thick Si$_3$N$_4$ were deposited. Then the samples were annealed at 400, 500, 750 and 100$0^{\circ}C$ for 30min, and the residual Ni layer was removed by a wet process. The interface reaction stability was probed by AES depth Profiling. No reaction was observed at the Ni/SiO$_2$ and Ni/Si$_3$N$_4$, interfaces at 400 and 50$0^{\circ}C$. At 75$0^{\circ}C$, no reaction occurred at Ni/SiO$_2$ interface, while $NiO_x$ and Si$_3$N$_4$ interdiffused at Ni/Si$_3$N$_4$ interface. At 100$0^{\circ}C$, Ni layers on SiO$_2$ and Si$_3$N$_4$ oxidized into $NiO_x$ and then $NiO_x$ interacted with side-wall materials. Once $NiO_x$ was formed, it was not removed in wet etching process and easily diffused into sidewall materials, which could lead to bridge effect of gate-source/drain.
Silicon dioxide (SiO$_2$) layers were fabricated on Si$_3$N$_4$/SiO$_2$/Si layer structures by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). Potassium and aluminum were then coimplanted by implanting potassium ions with the energy of 100 [keY] and dose of 5x10$^{16}$ [cm ̄$^2$] and 1x10$^{17}$ [cm ̄$^2$] into an aluminum buffer layer on the SiO$_2$Si$_3$N4/SiO$_2$/Si structure. The pH, pNa, and pK ion sensitivities of the resulting layers were investigated and compared to those of as-deposited silicon dioxide layer. The pK-sensitivity of the silicon dioxide was enhanced by the K and Al coimplantation. On the contrary, the pH and pNa-sensitivities of the coimplanted silicon dioxides were quite lower than that of the as-deposited silicon dioxide.
The passivation films with epoxy layer on LiF, $SiN_x$ and LiF/$SiN_x$ inorganic layer were fabricated on OLED to protect device from the direct damage of $O_2$ and $H_2O$ and to apply for a buffer layer between OLED device and passivation multi-layer with organic/inorganic hybrid structure as to diminish the thermal stress and expansion. Red OLED doped with 1 vol.% Rubrene in $Alq_3$ was used as a basic device. The device structure was multi-layer of ITO(150 nm) / ELM200_HIL(50 nm) / ELM002_HTL(30 nm) / $Alq_3$: 1 vol.% Rubrene(30 nm) / $Alq_3$(30 nm) / LiF(0.7 nm) / Al(100 nm). LiF/epoxy applied as a protective layer didn't contribute to the improvement of life time. While in case of $SiN_x$/epoxy, damage was done in the passivation process because of difference in heat expansion between films which could occur during the formation of epoxy film. Using LiF/$SiN_x$/epoxy improved lifetime significantly without suffering damage in the process of forming films, therefore, the best structure of passivation film with inorganic/epoxy layers was LiF/$SiN_x$/E1.
The Ti-Si-N coating layers were synthesized on SKD 11 steel substrate by a DC reactive magnetron co-sputtering technique with separate Ti and Si targets. The high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses for the coating layers revealed that microstructure of Ti-Si-N layer was nanocomposite, consisting of nano-sized TiN crystallites surrounded by amorphous $Si_3$$N_4$ phase. The highest hardness value of about 39 GPa was obtained at the Si content of ~11at.%, where the microstructure had fine TiN crystallites (about 5nm in size) dispersed uniformly in amorphous matrix. As the Si content in Ti-Si-N films increased, the TiN crystallites became from aligned to randomly oriented microstructure, finer, and fully penetrated by amorphous phase. Free Si appeared in the layers due to the deficit of nitrogen source at higher Si content. Friction coefficient and wear rate of the Ti-Si-N coating layer significantly decreased with increase of relative humidity. The self-lubricating tribe-layers such as $SiO_2$ or (OH)$Si_2$ seemed to play an important role in the wear behavior of Ti-Si-N film against steel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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