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Enhanced Passivation Effect of Tunnel Oxide Prepared by Ozone-Gas Oxidation (OGO) for n-Type Polysilicon Passivated Contact (TOPCon) Solar Cells
Energy & Environmental Materials ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-07-12 , DOI: 10.1002/eem2.12795
Lei Yang 1 , Yali Ou 2 , Xiang Lv 1 , Na Lin 2 , Yuheng Zeng 3 , Zechen Hu 1 , Shuai Yuan 1 , Jichun Ye 2 , Xuegong Yu 1, 3 , Deren Yang 1, 3
Energy & Environmental Materials ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-07-12 , DOI: 10.1002/eem2.12795
Lei Yang 1 , Yali Ou 2 , Xiang Lv 1 , Na Lin 2 , Yuheng Zeng 3 , Zechen Hu 1 , Shuai Yuan 1 , Jichun Ye 2 , Xuegong Yu 1, 3 , Deren Yang 1, 3
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Nowadays, a stack of heavily doped polysilicon (poly-Si) and tunnel oxide (SiOx) is widely employed to improve the passivation performance in n-type tunnel oxide passivated contact (TOPCon) silicon solar cells. In this case, it is critical to develop an in-line advanced fabrication process capable of producing high-quality tunnel SiOx. Herein, an in-line ozone-gas oxidation (OGO) process to prepare the tunnel SiOx is proposed to be applied in n-type TOPCon solar cell fabrication, which has obtained better performance compared with previously reported in-line plasma-assisted N2O oxidation (PANO) process. In order to explore the underlying mechanism, the electrical properties of the OGO and PANO tunnel SiOx are analyzed by deep-level transient spectroscopy technology. Notably, continuous interface states in the band gap are detected for OGO tunnel SiOx, with the interface state densities (Dit) of 1.2 × 1012–3.6 × 1012 cm−2 eV−1 distributed in Ev + (0.15–0.40) eV, which is significantly lower than PANO tunnel SiOx. Furthermore, X-ray photoelectron spectroscopy analysis indicate that the percentage of SiO2 (Si4+) in OGO tunnel SiOx is higher than which in PANO tunnel SiOx. Therefore, we ascribe the lower Dit to the good inhibitory effects on the formation of low-valent silicon oxides during the OGO process. In a nutshell, OGO tunnel SiOx has a great potential to be applied in n-type TOPCon silicon solar cell, which may be available for global photovoltaics industry.
中文翻译：
臭氧气体氧化 （OGO） 制备的隧道氧化物对 n 型多晶硅钝化接触 （TOPCon） 太阳能电池的增强钝化效果
如今，重掺杂多晶硅 （poly-Si） 和隧道氧化物 （SiOx） 的堆栈被广泛用于提高 n 型隧道氧化物钝化接触 （TOPCon） 硅太阳能电池的钝化性能。在这种情况下，开发能够生产高质量隧道 SiOx 的在线先进制造工艺至关重要。本文提出了一种在线臭氧气体氧化 （OGO） 工艺来制备隧道 SiOx，应用于 n 型 TOPCon 太阳能电池制造，与以前报道的在线等离子体辅助 N2O 氧化 （PANO） 工艺相比，该工艺获得了更好的性能。为了探究其背后的机制，采用深能级瞬态光谱技术分析了OGO和PANO隧道SiOx的电学特性。值得注意的是，对于 OGO 隧道 SiOx，在带隙中检测到连续界面状态，界面状态密度 （Dit） 为 1.2 × 1012-3.6 ×10 12 cm-2 eV-1 分布在 Ev + （0.15-0.40） eV 中，明显低于 PANO 隧道 SiOx。此外，X 射线光电子能谱分析表明，OGO 隧道 SiOx 中 SiO2 （Si4+） 的百分比高于 PANO 隧道 SiOx 中的百分比。因此，我们将较低的 D归因于 OGO 过程中对低价氧化硅形成的良好抑制作用。简而言之，OGO tunnel SiOx 在 n 型 TOPCon 硅太阳能电池中的应用潜力巨大，可能可用于全球光伏行业。
更新日期：2024-07-12
中文翻译：
臭氧气体氧化 （OGO） 制备的隧道氧化物对 n 型多晶硅钝化接触 （TOPCon） 太阳能电池的增强钝化效果
如今，重掺杂多晶硅 （poly-Si） 和隧道氧化物 （SiOx） 的堆栈被广泛用于提高 n 型隧道氧化物钝化接触 （TOPCon） 硅太阳能电池的钝化性能。在这种情况下，开发能够生产高质量隧道 SiOx 的在线先进制造工艺至关重要。本文提出了一种在线臭氧气体氧化 （OGO） 工艺来制备隧道 SiOx，应用于 n 型 TOPCon 太阳能电池制造，与以前报道的在线等离子体辅助 N2O 氧化 （PANO） 工艺相比，该工艺获得了更好的性能。为了探究其背后的机制，采用深能级瞬态光谱技术分析了OGO和PANO隧道SiOx的电学特性。值得注意的是，对于 OGO 隧道 SiOx，在带隙中检测到连续界面状态，界面状态密度 （Dit） 为 1.2 × 1012-3.6 ×10 12 cm-2 eV-1 分布在 Ev + （0.15-0.40） eV 中，明显低于 PANO 隧道 SiOx。此外，X 射线光电子能谱分析表明，OGO 隧道 SiOx 中 SiO2 （Si4+） 的百分比高于 PANO 隧道 SiOx 中的百分比。因此，我们将较低的 D归因于 OGO 过程中对低价氧化硅形成的良好抑制作用。简而言之，OGO tunnel SiOx 在 n 型 TOPCon 硅太阳能电池中的应用潜力巨大，可能可用于全球光伏行业。
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