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Phosphorus emitter profile control for silicon solar cell using the doss diffusion technique

R. Chaoui, B. Mahmoudi, A. Messaoud, Y. Si Ahmed, A. Mefoued and B. Mahmoudi

Centre de Recherche en Technologie des Semi-conducteurs pour l’Energétique, CRTSE, 2 Bd Frantz Fanon, B.P.140 Alger-7 Merveilles, Algiers, Algeria

Abstract

The Doped Oxide Solid Source (DOSS) diffusion technique is well suited for fine-tuning of the surface concentration. The dopant surface concentration is important during phosphorus emitter diffusion due to the opposite requirements of a lowly doped emitter for good blue response and a sufficiently high surface concentration for a good ohmic contact. The sources are made in the laboratory using the standard POCl3 diffusion technique. DOSS Diffusions were carried out in the temperature range 850-1050°C using sources with different doping levels obtained by varying the POCl3 partial pressure from 0.004 % to 4.28 %. The electrical profiles were measured using the Stripping Hall profiling technique. Phosphorus diffusion profiles with the complete elimination of the dead layer have been obtained over a large range of source concentrations for all investigated diffusion temperatures. The residual diffusion oxide thickness increased with both temperature and source doping level within the range 7.5-30 nm. XPS profiling indicated that the composition of the residual glass was a mixture of P2O5 and SiO2.

Résumé

La technique de diffusion de l’oxyde dopé à source solide (DOSS) est bien adaptée pour le réglage fin de la concentration de surface. La concentration superficielle du dopant est importante lors de la diffusion de l’émetteur de phosphore en raison des exigences contraires d’un émetteur faiblement dopé pour une bonne réponse en bleu et une concentration de surface suffisamment élevée pour un bon contact ohmique. Les sources sont réalisées au laboratoire en utilisant la technique de diffusion standard POCl3. Les diffusions d’oxyde dopé à source dopé ont été réalisées dans la plage de température 850-1050 °C en utilisant des sources avec des niveaux de dopage différents obtenus en faisant varier la pression partielle POCl3 de 0.004 % à 4.28 %. Les profils électriques ont été mesurés en utilisant la technique de profilage Stripping Hall. Des profils de diffusion de phosphore avec élimination complète de la couche morte ont été obtenus sur une large gamme de concentrations de source pour toutes les températures de diffusion étudiées. L’épaisseur résiduelle d’oxyde de diffusion a augmenté avec la température et le niveau de dopage de la source dans la plage de 7.5 à 30 nm. Le profilage XPS indique que la composition du verre résiduel est un mélange de P2O5 et de SiO2.

Keywords

Doping – Silicon – Emitter - Dead layer - Residual diffusion oxide.

Phosphorus emitter profile control for silicon solar cell using the doss diffusion technique
Texte intégral

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