Study the effect of high temperature firing process on passivation mechanism of hydrogenated amorphous SiNx:H layers with focus on hydrogen effusion measurements

Abstract

The hydrogenated silicon nitride layers (SiNx:H) serve as passivation layers in Si solar cells. After deposition, the cells undergo a rapid thermal annealing process (RTA). The high temperature activates the stored hydrogen in SiNx:H to further passivate defects in Si. The mechanism of hydrogen passivation and its relation to the material structure is not yet fully understood. Therefore, in this study, the following objectives are investigated. A simplified effusion measurement setup was developed to measure hydrogen with high sensitivity. The structural analysis of SiNx:H was investigated and discussed. A systematic analysis is performed focusing on the influence of layer properties on hydrogen effusion/diffusion mechanisms at high temperatures. As a conclusion, a model is proposed to describe the hydrogen behaviour

Die wasserstoffhaltige Siliziumnitrid Schichten (SiNx:H) dienen als Passivierungsschichten in Si-Solarzellen. Nach der Abscheidung werden die Zellen einem Thermische Prozess unterzogen. Die hohe Temperatur aktiviert den vorhandenen Wasserstoff, um Defekte in Si weiter zu passivieren. Der Mechanismus der Wasserstoffpassivierung und sein Zusammenhang mit der Materialstruktur noch nicht vollständig geklärt. In dieser Studie werden die folgenden Ziele untersucht. Ein vereinfachter Effusionsmessaufbau wurde entwickelt, um Wasserstoff mit hoher Empfindlichkeit zu messen. Die Strukturanalyse von SiNx:H wurde untersucht und diskutiert. Es wird eine systematische Analyse durchgeführt, die sich auf den Einfluss der Schichteigenschaften auf die Wasserstoff Effusions/Diffusionsmechanismen bei hohen Temperaturen konzentriert. Als Schlussfolgerung wird ein Modell zur Beschreibung des Wasserstoffverhaltens vorgeschlagen.