我們?nèi)A林科納在這項工作中，研究了Ni/P電鍍對具有不同n型發(fā)射極的晶體硅襯底的影響，在不同的溫度和不同的電鍍持續(xù)時間下測試兩種不同的化學(xué)浴組合物，兩者都具有堿性電解質(zhì)，通過比較在Ni/P鍍覆工藝的不同階段(鍍覆前、鍍覆Ni/P層完整后、鍍覆Ni/P層去除后)Cz-Si晶片的質(zhì)量，可以檢測到40 納米和80納米±13納米之間的平均硅蝕刻深度，ECV測量表明，對> 250 納米的發(fā)射極的損傷甚至更高，直到淺發(fā)射極完全耗盡，SEM圖像顯示晶片表面的形態(tài)變化。

樣品制備順序如圖1所示，實驗基于金字塔織構(gòu)的156 × 156 平方毫米的p型直拉硅晶片，這些晶片被分成四組，每組分別具有20?/sq、50?/sq、80?/sq和120?/sq的POCl3發(fā)射極，磷硅玻璃在低濃度的HF中去除，為了完成樣品制備，通過激光切割將每個晶片分成9個50 × 50 mm的樣品。

用電化學(xué)電容電壓測量(ECV)記錄四個發(fā)射器中每一個的對照樣品的發(fā)射器輪廓，預(yù)先用短時間的HF浸泡去除硅表面上的自然氧化物，一組晶片由八個50 × 50毫米的樣品組成，隨后將一組中的所有晶片暴露于Ni/P電鍍液中，鎳-磷層的沉積過程通過將單個晶片連續(xù)暴露于電鍍浴中來控制，電鍍持續(xù)時間為30秒至8分鐘。

實驗不同階段的樣品質(zhì)量和發(fā)射器輪廓測量描述了材料表面的形態(tài)變化，Ni/P鍍覆前(m1)、鍍覆后(m2)和鍍覆除去Ni/P層后(m3)的晶片質(zhì)量比較提供了關(guān)于鍍浴對硅材料影響的一般信息，ECV剖面法允許更仔細(xì)地觀察晶片的發(fā)射極結(jié)構(gòu)，由于Ni/P電鍍是硅襯底上的表面反應(yīng)，對材料的任何損壞也會影響發(fā)射器結(jié)構(gòu)，通過比較電鍍前后的ECV分布，可以發(fā)現(xiàn)晶片表面結(jié)構(gòu)的變化，并最終發(fā)現(xiàn)發(fā)射極分布的變化。

SEM(掃描電子顯微鏡)用于在實驗序列后檢查樣品的表面結(jié)構(gòu)，通過將Ni/P層沉積后樣品的總質(zhì)量與其移除后的質(zhì)量進行比較，可以確定沉積的鎳層的質(zhì)量并估計Ni/P層的厚度，將Ni/p沉積前的質(zhì)量與沉積后的質(zhì)量進行比較，沒有考慮任何硅化效應(yīng)，這種效應(yīng)發(fā)生在電鍍過程中。圖3和圖4分別提供了在電鍍試劑A和B中處理的樣品的第二次和第三次質(zhì)量測量結(jié)果。由于不同的發(fā)射體在試劑A中表現(xiàn)幾乎相同，為了排列清楚起見，省略了它們的數(shù)據(jù)。

對于兩種試劑，更長的電鍍持續(xù)時間導(dǎo)致沉積鎳量增加和層厚增加，試劑A使鎳/磷層具有相對較高的厚度和穩(wěn)定的生長(圖3)，用試劑B處理的樣品的層生長隨著時間的推移并不穩(wěn)定，而且波動更大(圖4)，然而，對于給定的工藝持續(xù)時間，可以假定Ni/P層厚度的飽和水平，樣品的摻雜濃度并不意味著對沉積過程的均勻影響，最淺發(fā)射極匹配120Ω/sq的樣本揭示了其數(shù)據(jù)中的最高偏差。

通過比較Ni/P電鍍前和去除后的晶片質(zhì)量，可以發(fā)現(xiàn)在電鍍過程中溶解的硅材料的量，通過假設(shè)整個晶片表面上的均勻損失，可以估計材料蝕刻的深度，試劑A的結(jié)果沒有安全地顯示出均勻的蝕刻效果，60秒時的300 納米被視為隨機誤差，蝕刻深度的數(shù)據(jù)分散在零軸周圍，并且不在有效值的范圍內(nèi)。

然而，試劑B的結(jié)果清楚地表明材料損失，盡管在給定的時間范圍內(nèi)沒有觀察到均勻的增加，隨著樣品數(shù)據(jù)的高度變化，發(fā)現(xiàn)對于更長的電鍍浴暴露時間，平均蝕刻深度在40-80nm之間。具有120ω/sq發(fā)射極的樣品的結(jié)果是矛盾的，因為較長的電鍍持續(xù)時間似乎表明較低的蝕刻深度，與鍍Ni/P層厚度不同，數(shù)據(jù)表明蝕刻過程還取決于樣品的薄層電阻。

可以假設(shè)兩個分布之間摻雜劑濃度的差異源于未處理和處理過的樣品的表面形態(tài)的差異，隨著表面形態(tài)的改變，可以假設(shè)高摻雜區(qū)域的空間不均勻去除，ECV分布在樣品面積和均勻性方面不同，Ni/P電鍍后樣品的ECV測量顯示難以檢測接近表面的磷摻雜濃度，通常，只有在最初穿透晶片表面之后，才能獲得合理的數(shù)據(jù)。在經(jīng)處理的樣品表面的SEM分析中揭示了表面形態(tài)的變化，在先前高薄層電阻的樣品上，不均勻蝕刻清晰可見。

通過比較Ni/P鍍覆和去除前后樣品的質(zhì)量，可以發(fā)現(xiàn)在鍍覆過程中從襯底上去除了硅。有證據(jù)表明，晶體硅上的堿性Ni/P鍍層對基體有破壞作用，并高度依賴于鍍覆工藝參數(shù)，可以在35–45°C的溫度下進行電鍍，而不會明顯損壞硅材料，在65–75°C的較高溫度下進行處理會導(dǎo)致不明顯的硅材料蝕刻，其厚度可達(dá)80納米以上。眾所周知，氫氧化鈉的硅蝕刻行為與氫氧化鉀相似，因此可以計算出所用溶液的估計蝕刻速率。

由于使用堿性試劑的高溫化學(xué)鍍Ni/P被證明對POCl3擴散硅太陽能電池的發(fā)射極具有破壞性，因此重新考慮不同的金屬化方法是至關(guān)重要的。當(dāng)所述發(fā)射體在金屬化過程中被高度損壞或者甚至完全消耗時，淺發(fā)射體容易接觸的優(yōu)點迅速消失。為了增加硅發(fā)射體上鍍鎳層的附著力，通常的做法是在200℃以上的溫度下燒結(jié)，然而燒結(jié)促進了原子擴散，并且在通過Ni/P鍍層已經(jīng)損壞了發(fā)射體的情況下，可以導(dǎo)致早期和增加的分流。由于一些高溫Ni/P電鍍試劑提供了接觸硅上的硼摻雜發(fā)射極的能力，所以它們不容易被低溫變體替代。 然而，在試圖尋找磷摻雜的發(fā)射極上的鎳金屬化的替代物時，在光誘導(dǎo)鍍鎳中發(fā)現(xiàn)了一種有趣的方法。

　　審核編輯：湯梓紅