Model dyfuzji fosforu w krzemie wykorzystywany do wyznaczania profilu koncentracji domieszki w warstwie emiterowej ogniwa słonecznego

• Autorzy: Filipowski W. , Waczyński K. , Wróbel E. , Drabczyk K

Warianty tytułu

EN

Model of phosphorus diffusion in silicon for calculate the profile of dopant concentration in the emitter layer of solar cell

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań nad modelowaniem profilu koncentracji w warstwie emiterowej ogniwa fotowoltaicznego. Prawidłowo uformowany profil koncentracji decyduje o parametrach złącza n ⁺ -p, co w konsekwencji wpływa na ostateczną sprawność konwersji fotowoltaicznej. Niemniej ważną właściwością warstwy emiterowej powinna być możliwość wykonania na jej powierzchni elektrody "zbierającej" o dobrej jakości kontaktu metal-półprzewodnik. W związku z tym, w trakcie prac technologicznych, wystąpiła konieczność właściwego doboru parametrów procesu domieszkowania, takich jak: temperatura, czas, rodzaj źródła domieszki, w celu uzyskania pożądanych cech warstwy emiterowej. W niniejszym artykule zostanie zaprezentowany model procesu dyfuzji fosforu w krzemie pozwalający na wyznaczenie profilu koncentracji domieszki w warstwie emiterowej struktury fotowoltaicznej.

EN

This paper presents the results of work on calculating the profile of dopant concentration in the emitter layer of solar cell. The emitter formation is one of the crucial steps in the manufacturing process of silicon solar cells. The p-n junction - which owing to the characteristics of light absorption should be formed at a close, strictly specified distance from the cell's surface - is formed at relatively low temperatures and short diffusion times. This article presents the results of the research performed on the model enabling the calculation of the emitter layer profile, using diffusion process parameters only. The measure results of real diffusion layers were compared with the simulation.

Słowa kluczowe

PL

ogniwo słoneczne; warstwa emiterowa; domieszkowanie

EN

solar cell; emitter layer; doping

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 5
• Strony: 102--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Filipowski W.

autor

Waczyński K.

autor

Wróbel E.

autor

Drabczyk K

• Instytut Elektroniki, Politechnika Ślaska, Gliwice

Bibliografia

• [1] Antoncik E.; Modeling of very high concentration effects on impurity diffusion in semiconductors. Elsevier, Materials & Design, vol. 22, p.69-76, February 2001.
• [2] Bentzen A., Christensen J., Svensson B., Holt A.: Understanding phosphorus emitter diffusion in silicon solar cell processing. Proceedings of the 21th European Photovoltaic Solar Energy Conference, pp. 1388-1391, Germany Dresden 2006.
• [3] Campbell S.: The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication. Oxford University Press, New York 2001.
• [4] Crank J.: The mathematics of diffusion. Clarendon Press, Oxford 1975.
• [5] Fair, R., Tsai J.: A Quantitative Model for the Diffusion of Phosphorous in Silicon and the Emitter Dip Effect. J. Electrochem. Soc. 124 (7), p. 1107, 1977.
• [6] Fair R.: Concentration Profiles of Diffused Dopants in Silicon. Impurity Doping Processes in Silicon Edited by F. F. Y. Wang, ed. North Holland, New York 1981.
• [7] Lowney, J., Larrabee, R.: The use of Fick's law in modeling diffusion processes. IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 27, p. 1795-1798, September 1980.
• [8] Richardson W., Carey G., Mulvaney B.: Modeling phosphorus diffusion in three dimensions. Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions, vol. 11, p.487-496, April 1992.
• [9] Thai N.: Anomalous diffusion in semiconductors - a quantitative analysis. Solid State Elektronics, vol. 13, p. 165-172, February 1970.
• [10] Thai N.: Concentration-dependent diffusion of boron and phosphorus in Silicon. J. Appl. Phys., 41, 2859, 1970.
• [11] Tsai J.: Diffusion, VLSI Technology edited by Sze S. M. Bell Laboratories, Incorporated Murray Hill, New Jersey 1983.
• [12] Tsai J.: Shallow phosphorus diffusion profiles in silicon. Proceedings of the IEEE, vol. 57, p.1499-1506, September 1969.
• [13] Uematsu Masashi: Simulation of boron, phosphorus, and arsenie diffusion in silicon based on an integrated diffusion model, and the anomalous phosphorus diffusion mechanism. Journal of Applied Physics, vol. 82, pp. 2228-2246, September 1997.
• [14] Velichko O., Dobrushkin V., Pakula L.: A model of clustering of phosphorus atoms in silicon. Materials science & engineering. B, Solid-state materials for advanced technology, vol. 123, pp. 176-180, 2005.
• [15] Wolf H.: Półprzewodniki. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1975.
• [16] Panek P., Lipiński M., Ciach R., Drabczyk K., Bielańska E.: The infrared processing in multicrystalline silicon solar cell low-cost technology. Solar Energy Materials & Solar Cells, Volume 76, Issue 4, Elsevier, p. 529-534, April 2003.
• [17] Morin F., Maita J.: Physical Review. Vol. 96, no. 28, 1954.
• [18] French, C., Belman, D., Kardes, D., Hendricks, R.: Determination of junction depths for phosphorous diffused in silicon. University/Government/Industry Microelectronics Symposium, 2001. Proceedings of the Fourteenth Biennial, p. 51-59, 17-20 June 2001.
• [19] Shaw D.: Atomic diffusion in semiconductors. Plenum Press, London and New York, 1973.
• [20] Frank H., Snejdar V.: Halbleiter-bauelemente, Band 1 - Physic und Technik der Halbleiterwerkstoffe. Akademie-Verlag, Berlin 1964.
• [21] Howard B.: J. Elektrochem. Soc., 1957.