用於晶體矽太陽電（diàn）池（chí）生產的PECVD技術進展
為了降低晶體矽太陽電池的效率，通常需要減少太陽電池正（zhèng）表麵的反射（shè），還需（xū）要對晶體矽表麵進行鈍化處理，以降低表麵缺陷對於少數（shù）載流（liú）子的複合作用。
矽的折射率為3.8，如果直接將光滑的矽表麵放置（zhì）在折射率為1.0的空氣中，其對光（guāng）的反射率可達到30%左右。人們使用表麵的織構化降低了一（yī）部（bù）分反射，但是還是很難將反射率降得很低，尤其是對多晶矽，使用各向同性的酸腐蝕液，如果腐蝕過深，會影響（xiǎng）到PN結的（de）漏電流，因此其對表麵反射降低的效果不明顯。因此，考慮在矽表麵與空氣之間插一層折射率適中的透光介（jiè）質膜，以降低表麵的（de）反射，在工業化應用中，SiNx膜被選擇作為矽表麵的減反（fǎn）射膜，SiNx膜的折射率隨著x值的不同，可以（yǐ）從1.9變到2.3左（zuǒ）右，這樣比較（jiào）適合於在3.8的矽和1.0的（de）空氣中進行可（kě）見光的減反射設計，是一種較為（wéi）優良的減反射膜。
另一方麵，矽表麵有（yǒu）很多懸掛鍵（jiàn），對於N型發射區的非（fēi）平衡載流子具有很強的吸引力，使得少數載流子發（fā）生複合作用，從而減少電流。因（yīn）此需要使用一些（xiē）原子或分子將這些表麵的懸掛鍵飽和。實驗發（fā）現，含氫（qīng）的SiNx膜對於矽表麵（miàn）具有很強的鈍化作用，減（jiǎn）少了表麵不飽和的懸掛鍵，減（jiǎn）少了表麵能（néng）級。
綜合來看，SiNx膜（mó）被製備在矽的表（biǎo）麵起到兩個最用，其一是減（jiǎn）少表麵對可見光的反（fǎn）射；其二，表麵鈍化作用。
二PECVD技術的分類
用來製備SiNx膜的方（fāng）法有很多種（zhǒng），包括：化學（xué）氣相沉積法（CVD法）、等（děng）離子增強化學氣相沉積（PECVD法）、低壓化學氣相沉積法（fǎ）（LPCVD法）。在目前產業上常用的是PECVD法（fǎ）。
PECVD法按沉積腔室等離子源（yuán）與樣品的關（guān）係上可以分成兩種類型：
直接法：樣品（pǐn）直接接觸等離子體，樣品或樣品的支撐體就是電極的一（yī）部分。
間接法：或稱離域法。待沉積的樣（yàng）品在等離（lí）子區域之外，等（děng）離子體不直接打到樣品表麵（miàn），樣品（pǐn）或其支撐體也不是電極（jí）的一部分。
直接法（fǎ）又分成兩種：
（1）管式PECVD係統：即使用（yòng）像（xiàng）擴散爐管一樣的石英管作（zuò）為沉（chén）積腔室，使用電阻爐作為加熱體，將一個可以放（fàng）置多片矽片（piàn）的石墨舟插進石英管（guǎn）中進行沉積。這種設（shè）備的主要製造商為德國的Centrotherm公司、中國的第四十八研究所、七星（xīng）華創公司。
（2）板式PECVD係統：即將多片矽片放置在一個石墨或碳（tàn）纖維支架上，放入一個金屬的沉積腔室中，腔室中有平板型的電極，與樣品支架形成一（yī）個放電回路，在腔室中的工藝氣體在兩個極（jí）板之間的交流電場（chǎng）的作用下在空間形成等離子體，分解SiH4中的Si和H，以及NH3種的N形成SiNx沉積到矽表麵。這種沉積係統目前主要是（shì）日（rì）本島津公司在進行生產。
間接法又（yòu）分成兩種：
(1）微波法：使用微波作為（wéi）激發等離子體的頻段。微波源（yuán）置於樣品區域之外，先將氨（ān）氣離化，再轟擊矽烷氣，產生SiNx分子沉積（jī）在樣品表麵。
這種設備目前（qián）的主（zhǔ）要（yào）製造商為德國的Roth&Rau公司。
（2）直流（liú）法：使用直流源激（jī）發等離子體，進一（yī）步離化氨氣和（hé）矽烷氣。樣品（pǐn）也不與等離子體接觸。這種設備由荷蘭的OTB公司生產（chǎn）。
目前，在（zài）中國微波法PECVD係統占據（jù）市場的主流，而管式PECVD係統也占據不少（shǎo）份額，而島津的板式係統隻有5~6條生產線在使用。直流法PECVD係統還（hái）沒有進入（rù）中國市場。
除了上述幾種模式的PECVD係統外，美國的AppliedMaterial公司還開發了磁控濺（jiàn）射PECVD係統，該係統使用磁控濺射源轟擊高純矽靶，在氨氣的氣氛中反應濺（jiàn）射（shè），形成SiNx分子沉積到樣品表麵。這種技術的優點是（shì）不使用易爆的（de）矽烷氣，安全性提高很多，另外沉積（jī）速率很高。
如果按照PECVD係統所使用的頻率範圍，又可將其分成以下（xià）幾類：
■0Hz：直（zhí）流間接法——OTB公司
■40KHz：Centrotherm公司管式直接（jiē）法PECVD和AppliedMaterial公司的磁控濺（jiàn）射係統
■250kHz：島津公司（sī）的板式直接法係統（tǒng）
■440kHz：Semco公司的板式直接法
■460kHz：Centrotherm公司管式直接法
■13.6MHz：Semco公（gōng）司和MVSystem公司的板式直接法係（xì）統
■2450MHz：Roth&Rau公司的板式間接法係統。
三（sān）各種方法的優（yōu）缺點比較
各種方法都有其有缺點（diǎn）：從（cóng）大的方麵講，直接PECVD法對樣品表麵（miàn）有損傷，會（huì）增加表麵少子的複合，但是也正是由於其對表（biǎo）麵的轟擊作用，可以去除表（biǎo）麵的一（yī）些自然氧化層，使得表麵的雜質原子得（dé）到抑製，另外直（zhí）接法（fǎ）可以使（shǐ）得氫原子或氫離子更深入地進入到多晶矽晶界中，使得（dé）晶界鈍（dùn）化更充（chōng）分。
使用（yòng）不同（tóng）頻率的PECVD係統，也各有一定的優缺點：
（1）頻率越高均勻麵積越（yuè）小，越難於達到大麵積均勻性。
（2）頻率越低對矽片表麵（miàn）的損（sǔn）傷越嚴重。
（3）頻率（lǜ）越低離子進入（rù）矽片越深，越有利於多晶矽（guī）晶界的鈍化（huà）。
沉積的均勻性與電極和腔室的設計很有關係。管式PECVD係統由於其石墨舟（zhōu）中間鏤空，因此利用了矽片作為電極的一（yī）部分，因此（cǐ）輝光放電的特性就與矽片表麵的特性有了（le）一定的關係，比如矽片表麵織構（gòu）化所（suǒ）生成的金子塔尖端的狀態（tài）就對（duì）等離子體放電產生影響（xiǎng），而目前矽片的電（diàn）導率的不同也影響到等離子場的均勻性。另外管式（shì）PECVD的氣流是從（cóng）石英管一端引入，這樣也（yě）會造成工藝氣（qì）體分布的不均勻。
板式PECVD係統使用了襯（chèn）底板作為電（diàn）極，而且（qiě）采用勻氣的Shower係統，但是由於襯底板在長期加熱後會有稍微的翹曲，從而造成平行板電極間距的不（bú）一致，也會造成片間不均勻。
另外（wài），等離子體直接（jiē）法（fǎ）在（zài）大麵積沉積（jī）時會造成由於高（gāo）頻波長所（suǒ）帶來的附加的不均勻性。
各種方法製備的薄（báo）膜的質量也略有不同，原則上講，由於（yú）直接法中的（de）等離子體直接作用於矽片（piàn）表麵，因此（cǐ）均勻性要好一些，而間接法等離子（zǐ）體是離子離化後形（xíng）成SiNx擴散到矽（guī）片表（biǎo）麵的，薄膜的質量較為酥鬆，而磁控濺（jiàn）射由於其工作方式的原（yuán）因（yīn），薄（báo）膜最為酥鬆。對於致密的（de）薄膜，其（qí）鈍化特性和減反射特性都要優越得多。