我們?nèi)A林科納在這項(xiàng)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(gè)晶片分成9個(gè)50 × 50 mm的樣品。

用電化學(xué)電容電壓測量(ECV)記錄四個(gè)發(fā)射器中每一個(gè)的對照樣品的發(fā)射器輪廓，預(yù)先用短時(shí)間的HF浸泡去除硅表面上的自然氧化物，一組晶片由八個(gè)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(gè)晶片連續(xù)暴露于電鍍浴中來控制，電鍍持續(xù)時(shí)間為30秒至8分鐘。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行比較，可以確定沉積的鎳層的質(zhì)量并估計(jì)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(jìn)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(shí)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(shí)間的推移并不穩(wěn)定，而且波動(dòng)更大(圖4)，然而，對于給定的工藝持續(xù)時(shí)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(gè)晶片表面上的均勻損失，可以估計(jì)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(shí)的300 納米被視為隨機(jī)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(shí)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(shí)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?yàn)檩^長的電鍍持續(xù)時(shí)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(gè)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(jìn)行電鍍，而不會明顯損壞硅材料，在65–75°C的較高溫度下進(jìn)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(jì)算出所用溶液的估計(jì)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(kuò)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(shí)，淺發(fā)射體容易接觸的優(yōu)點(diǎn)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(jìn)了原子擴(kuò)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(shí)，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