采用快速热退火（RTA）制备的原位磷掺杂多晶硅及其在多晶硅钝化接触太阳能电池中的应用

摘要： 快速热退火（RTA）用于使等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备的氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜晶化，从而在隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）太阳能电池中形成磷掺杂多晶硅钝化接触。研究考察了退火温度、退火时间、冷却时间及多晶硅厚度对表面钝化效果的影响。RTA的主要优势是将整体晶化周期缩短至约15分钟，显著短于传统管式炉退火的60分钟以上时长。研究发现当a-Si:H厚度小于40纳米时，RTA是制备高质量多晶硅钝化接触的稳健方法且不会产生起泡缺陷。优化后的RTA工艺在退火态下可实现712 mV的隐含开路电压（iVoc）和12.5 fA/cm2的单面暗饱和电流密度（J0,s），但略逊于管式炉退火制备的对照样品表面钝化效果。经后续Al2O3盖层氢化处理后，iVoc和J0,s分别提升至727 mV和4.7 fA/cm2。最终实现23.04%的最佳转换效率（Voc=679.0 mV，Jsc=41.97 mA/cm2，FF=80.86%），证实了RTA在制备高效多晶硅钝化接触太阳能电池中的有效性。