Rev. Phys. Appl. (Paris) 19, 333-342 (1984)
DOI: 10.1051/rphysap:01984001904033300

Passivation par l'hydrogène de défauts recombinants dans les photopiles réalisées sur rubans de silicium polycristallin RAD

M. Mautref¹, C. Lacroix², C. Belouet², C. Fages¹, B. Biotteau¹ et F. Amoult<sup>1

1</sup>  Laboratoires de Marcoussis, Centre de Recherches de la C.G.E., Route de Nozay, 91460 Marcoussis, France
²  Centre Universitaire de Clermont-Ferrand, 63170 Aubière, France

Abstract
Results of early hydrogen passivation studies of defects in polycrystalline silicon ribbons grown by the RAD process are presented. Hydrogen was incorporated in uncoated solar cells by means of a Kaufman ion source. It is shown that the solar cell characteristics, namely : the photocurrent density, the open-circuit voltage and the fill factor - are considerably improved whereas their distributions are narrowed These improvements are ascribed to an increase of the minority-carrier diffusion length in the bulk rather than to a reduction of the recombination velocity of minority-carriers at interfaces - grain or twin boundaries -; the bulk passivation goes along with an important reduction of the minority-carrier trap activity. Thus, the AM1 conversion efficiency of hydrogenpassivated RAD solar cells may be relatively high. The best cell thus treated had a conversion efficiency of 15.5 % (active area, 3 cm2 in size).

Résumé
Cet article présente les résultats d'une étude exploratoire de la passivation par l'hydrogène des défauts recombinants dans les rubans de silicium polycristallin élaborés par la méthode RAD. L'incorporation d'hydrogène a été effectuée sur des photopiles nues au moyen d'une source d'ions du type Kaufman. On montre que les caractéristiques globales des photopiles - photocourant, tension de circuit ouvert et facteur de forme - sont considérablement améliorées tandis que leurs distributions sont resserrées. Ces améliorations sont reliées à la réduction de la vitesse de recombinaison des porteurs minoritaires sur les interfaces du type joints de grains ou de mâcles et surtout, à l'augmentation de la longueur de diffusion dans les parties homogènes ; ce dernier effet est associé à une réduction importante de l'activité des centres pièges. Ainsi, le rendement de conversion, sous éclairement AM1, des photopiles RAD « passivées » à l'hydrogène peut être relativement élevé : la meilleure photopile ainsi traitée présente un rendement de 15,5 % (surface active, 3 cm 2).

PACS
7155F - Impurity and defect levels in tetrahedrally bonded nonmetals.
7220J - Charge carriers: generation, recombination, lifetime, and trapping semiconductors/insulators.
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects: photodielectric effects.
7280C - Electrical conductivity of elemental semiconductors.
7320 - Electronic surface states.
8630J - Photoelectric conversion: solar cells and arrays.
2520C - Elemental semiconductors.
8420 - Solar cells and arrays.

Key words
carrier mobility -- defect electron energy states -- elemental semiconductors -- interface electron states -- passivation -- silicon -- solar cells -- surface scattering -- H passivation -- polycrystalline Si ribbons -- electrically active defects -- RAD polycrystalline silicon ribbons -- hydrogen passivation -- photocurrent density -- open circuit voltage -- fill factor -- minority carrier diffusion length -- interfaces -- grain -- twin boundaries -- bulk passivation -- minority carrier trap activity -- AM1 conversion efficiency