مشخصه یابی اتصال Ni/Cu براساس شیوه لایه نشانی الکتروشیمیایی نیکل برای سلول های خورشیدی مولتی کریستال سیلیکونی

معنوی زاده, نگین

doi:10.30501/jamt.2635.70277

مشخصه یابی اتصال Ni/Cu براساس شیوه لایه نشانی الکتروشیمیایی نیکل برای سلول های خورشیدی مولتی کریستال سیلیکونی

نویسنده

نگین معنوی زاده

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی برق، تهران، ایران.

10.30501/jamt.2635.70277

چکیده

در این مقاله، ساختار Ni/Cu به عنوان اتصال اهمی بر روی زیرلایه مولتی کریستال سیلیکون به روش الکتروشیمیایی (آبکاری الکتریکی) لایهنشانی و مقاومت الکتریکی آن بهینه شده است. به منظور ایجاد ساختار مورد نظر، نیکل به دو روش آبکاری غیرالکتریکی و الکتریکی بر روی زیرلایههای n⁺-Si لایه‌نشانی شده و پس از گرمادهی (جهت بهبود خواص کریستالی)، لایهای از مس به روش آبکاری الکتریکی به منظور کاهش مقاومت سطحی و تماس بر روی لایه نیکل قرار گرفته است. به منظور بررسی ساختار بلوری، ساختار سطحی و عناصر تشکیل دهنده این لایهها به ترتیب از آنالیزهای XRD، SEM و EDX و همچنین برای بررسی ناهمواری موجود در سطح نمونهها از DEKTAK استفاده شده است. با توجه به ناهمواری زیاد در سطح زیرلایه مولتی کریستال سیلیکون، در حین لایه‌نشانی از دستگاه ماورای صوت برای دستیابی به تماسهای اهمی با چسبندگی بسیار خوب و کیفیت بالا استفاده شده است. پس از الگودهی نقاب مورد نظر، برای اندازهگیری مقاومت تماس از روش مدل خط انتقال Transmission Line Model (TLM) استفاده شده است. نتایج نشان میدهند ساختاری که لایه نیکل در آن به روش آبکاری غیرالکتریکی لایه نشانی شده، مقاومت ویژه تماس cm^-2Ω ^5-10×9/8 بوده و لایه نیکل از چسبندگی لازم برخوردار نیست. ساختاری که نیکل در آن به روش آبکاری الکتریکی لایه‌نشانی شده، دارای مقاومت ویژه تماس cm^-2Ω ^5-10×2/2 و از کیفیت بالاتری برخوردار بوده که مقاومت تماس مناسبی برای اتصالات جلویی در سلول‌های خورشیدی مولتی کریستال سیلیکون بهشمار میآید.

کلیدواژه‌ها

آبکاری الکتریکی

آبکاری غیرالکتریکی

سلول خورشیدی

اتصال Ni/Cu

مقاومت سطحی

عنوان مقاله English

Characterization of Ni/Cu Contacts Based on Nickel Electrochemical Method for Multicrystalline Silicon Solar Cells

نویسنده English

Negin Manavizadeh

K. N. Toosi University of Technology, Department of Electrical Engineering, Tehran, Iran

چکیده English

In this paper, a low-cost Ni/Cu structure as an ohmic contact was fabricated on multicrystalline n+-Si by
using electrochemical method and the electrical resistivity of the contact was optimized. Ni was deposited on substrates
by two methods: electroless plating and electroplating. After Ni electroplating, samples were annealed at various
temperature and then an electroplated copper layer was formed on Ni film in order to reduce the sheet and contact
resistance with using an ultrasonic system one can obtain a film with the lower surface roughness and the higher
quality. Post treatments of the coated Ni improved the crystalline structure of the electroplated layer. SEM, XRD, and
EDX analyses were used to investigate the surface morphology, structure and composition of deposited films. The
surface roughness was investigated by profile stylus DEKTAK. Contact resistance of the Si/Ni/Cu structure was measured using the Transmission Line Model (TLM) method. Results demonstrate that specific contact resistance for the electroless plated Ni/Cu structure is 8.9×10-5 Ωcm2, while an optimum specific contact resistance of 2.2 ×10-5 Ωcm2 is obtained for structure with electroplated Ni layers.

کلیدواژه‌ها English

Electroplating

Elecrtoless plating

Solar Cell

Ni/Cu contact

Contact Resistance

Lee E. J., Kim D. S., and Lee S. H., Ni/Cu metallization for low-cost high-efficiency PERC cells, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2002, 74, 65-70.
Fong H. P., Wu Y., Wang Y. Y., and Wan C. C., Electroless Cu deposition process on TiN for ULSI interconnect fabrication via Pd/Sn colloid activation, Journal of Electronic Materials, 2003, 32.
Rehman A., and Lee S. H., Review of the Potential of the Ni/Cu Plating Technique for Crystalline Silicon Solar Cells, Materials, 2014, 7, 1318-1341.
Miles R. W., Hynes K. M., and Forbes I., Photovoltaic solar cells: An overview of state-of-the-art cell development and environmental issues, Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, 2005, 51, 1-42.
Green M. A., Crystalline and thin-film silicon solar cells: state of the art and future potential, Solar Energy, 2003, 74, 181-192.
Neu W., Kress A., Jooss W., Fath P., Bucher E., Low-cost multicrystalline back-contact silicon solar cells with screen printed metallization, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2002, 74, 139-146.
Diehl W., Sittinger V., Szyszka B., Thin film solar cell technology in Germany, Surface and Coatings Technology, 2005, 193, 329-334.
Yamaguchi M., Takamoto T., Araki K., Ekins-Daukes N., Multi-junction III-V solar cell: current status and future potential, Solar Energy, 2005, 79, 78-85.
Lawrence J. Durney (ed.), Electroplating Engineering Handbook, 4th edition, Van Nostrand Reinhold, 1984.
Riedel W., Electroless Nickel Plating, Finishing Publications Ltd., 1991.
Kim D. H., Lee S. H., Investigation on plated Ni/Cu contact for mono-crystalline silicon solar cell, Mater. Lett., 2013, 9(5), 7677-681.
Lee J. D., Kown H. Y., Lee S. H., Analysis of front metal contact for plated Ni/Cu silicon solar cell, Mater. Lett., 2011, 7(4), 349-352.
Kang J., You J., Kang C., Jungho Pak J., and Kim D., Investigation of Cu metallization for Si solar cells, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2002, 74, 91-96.
Eager S., Mason N., Bruton T., Sherborne J., and Russell R., Environmentally friendly processes in the manufacture of saturn solar cells, 29th IEEE PVSC, New Orleans, May 2002.
Schroder D. K., Semiconductor Material and Device Characterization, 2nd edition, John Wiley & Sons, 1998.
Reeves G. K., Harrison H. B., Obtaining the specific contact resistance from transmission model measurements, IEEE Electron Device Lett.,1982, 3(5), 111.
Schroder D. K., Meier D. L., Solar cell contact resistance-a review, IEEE Trans. Electron Dev., 1984, 31(5), 637.
Foggiato J., Yoo W. S., Ouaknine M., Murakami T., and Fukada T., Optimizing the formation of nickel silicide, Materials Science and Engineering B, 2004, 114-115, 56-60.