1. 研究背景
该研究的主要背景是光伏产业中，高效单晶硅（c-Si）太阳能电池需要优良的钝化接触以提高电荷载流子分离和收集效率。文章专注于在局部刻蚀的硅氮化物（SiNy）/硅氧化物（SiOx）介电层上的掺硼多晶硅（poly-Si）钝化接触（PLENO）。研究发现，SiOx 层中的微小孔（即 pinholes）可以提供电荷载流子选择性和传输特性，同时通过金属辅助化学刻蚀（MACE）过程，可以在介电双层中形成 pinholes。然而，在 SiNy/SiOx 双层中，pinholes 有时会变得电阻较大，影响电流的流动。
2. 研究思路
研究的核心思路是分析和对比具有和不具有 SiNy/SiOx 层下刻蚀（undercut）的 PLENO 接触结构的电接触性能。具体地，研究人员使用电子束诱导电流（EBIC）、扫描扩展电阻显微镜（SSRM）、透射电子显微镜（TEM）等技术，探讨了通过不同处理方法在 PLENO 结构中形成的 pinholes 是否能够有效地提供电导性。
制造过程：通过金属辅助化学刻蚀（MACE），在氮化硅/氧化硅介层中创建20-30 nm宽的mesopores，在其上方添加掺硼的氢化非晶硅（a-Si:H）层。之后，通过热处理使a-Si:H层转变为多晶硅（poly-Si）并激活掺硼。
关键对比：研究着重对比了具有和不具有 SiNy/SiOx 层下刻蚀的 PLENO 接触，特别是通过去除刻蚀层下的a-Si:H层，避免了不良的电接触。
3. 结果与讨论
3.1 接触电阻与 pinhole 的关联
通过对 PLENO 接触的电导性能进行 EBIC 分析，发现：
无 undercut 的 PLENO 接触：通过 EBIC 显示，pinholes 显示为亮点，这表明它们具有良好的电导性。TLM 测量结果表明，接触电阻较低，接触电阻为约 26 mΩ·cm²。
具有 undercut 的 PLENO 接触：这些样品的 EBIC 图像没有显示出 pinholes，TLM 测量显示其接触电阻较高，且接触电阻超过 1000 Ω/平方。EBIC 测量未能探测到具有 undercut 的 PLENO 接触中的电导 pinholes。
3.2 Pinhole 的成像
使用 TEM 和 SSRM 技术对具有和不具有 undercut 的 PLENO 结构中的 pinholes 进行了成像分析：
无 undercut 的 PLENO 结构：TEM 成像显示了约 30 nm 宽的 pinhole，并且观察到了多晶硅与硅基片之间的固相外延。SSRM 显示在 pinhole 区域电阻较低，且扩展到多晶硅和硅基片界面。
具有 undercut 的 PLENO 结构：TEM 成像未能在这些结构中探测到有效的 pinholes。EELS 分析显示，SiNy/SiOx 层中的 pinholes 内部没有有效的导电路径。
4. 研究结论
研究表明，PLENO 接触的电接触性能强烈依赖于 SiNy/SiOx 层中是否存在 undercut。无 undercut 的结构中，pinholes 提供了有效的电导路径，显著降低了接触电阻。而在具有 undercut 的 PLENO 结构中，尽管存在物理上的 pinholes，这些 pinholes 并没有提供有效的电导性，导致了接触电阻的增高。研究建议，可以通过优化 SiNy 层的厚度或其他处理方法来避免 undercut，从而获得更低的接触电阻。
图 1: Rear Recombination and Contact Resistivity
图 1 的图解展示了与硅太阳能电池后接触相关的两项关键参数：
J0,rear（后接触复合参数）：图中的关系式显示了接触区域的金属分数对电池后表面复合电流的影响。公式揭示了金属接触区比例与通过接触的电流关系。
接触电阻 ρc：这部分图表分析了随着接触面积分数 f 的变化，接触电阻 ρc 的变化。图中说明了如何通过减小接触面积来减少接触电阻。
通过这两个公式，图 1 显示了减小接触孔直径的作用，如何降低接触电阻同时保持电池性能。
图 2: Fabrication Process for PLENO Contacts
图 2 描述了为 PLENO 联系结构制备所采取的不同步骤：
(a) 展示了如何通过化学镀银（Ag）纳米颗粒在硅氮化物（SiNy）和氧化硅（SiOx）上生成微孔。
(b) 说明了在 HF 和 H2O2 的混合溶液中，如何利用金属辅助化学刻蚀（MACE）刻蚀硅氮化物和氧化硅层，从而在 a-Si:H 层下创建孔洞。
(c) 通过去除化学刻蚀后的 a-Si:H 层，进一步准备结构以消除“下切”现象。
(d) 显示了使用铂（Pt）装饰刻蚀孔，便于后续电子显微镜（TEM）分析。
这些步骤表明，在硅层中有效创建传导孔，并分析孔的电气特性。
图 3: EBIC Results for PLENO Contacts
图 3 显示了 PLENO 结构的电子束诱导电流（EBIC）映像，用于分析孔洞的电导性：
(a) 展示了没有下切的 PLENO 结构的扫描电子显微镜（SEM）图像。
(b) 在扫描区域内获得的 EBIC 映像显示，孔洞区域有明显的电流信号。
(d) 和 (e) 显示了带有下切的 PLENO 结构，虽然存在孔洞，但这些孔洞未能提供有效的电导路径，EBIC 信号较弱。
EBIC 显示，尽管下切 PLENO 结构中仍然存在孔洞，但由于电气接触不良，这些孔洞无法导电，从而导致了较高的接触电阻。
图 4: Transfer Length Method (TLM) for Contact Resistivity
图 4 展示了 TLM 测量结果：
通过图示的接触结构，比较了带下切和不带下切的 PLENO 结构的接触电阻。
接触电阻：带下切的 PLENO 结构显示出非常高的接触电阻 (>1000 Ω/平方)，而不带下切的 PLENO 结构具有显著较低的接触电阻（约 26 mΩ·cm²）。
这表明，尽管在结构中形成了孔洞，但带有下切的结构由于接触不良导致了高电阻。
图 5: Imaging of Pinhole in PLENO Structures
图 5 通过 TEM 和 EELS 显示了在不同 PLENO 结构中的孔洞成像：
(a) 和 (b) 显示了没有下切的 PLENO 结构中的孔洞，TEM 和 SSRM 显示出这些孔洞具有良好的导电性能。
(c) 和 (d) 展示了具有下切的 PLENO 结构中的孔洞，尽管存在孔洞，但这些孔洞内部几乎为空，未能提供有效的电导路径。
这表明，尽管孔洞存在，但下切导致这些孔洞未能与多晶硅层有效接触，从而无法提供导电路径，导致高接触电阻。
图 6: Model of Poorly Contacted Pinhole in Undercut Structure
图 6 通过模型展示了在带下切的 PLENO 结构中，孔洞由于接触不良而导致的高电阻情况。模型图指出，孔洞的导电性降低是由于 PECVD 反应物的分布不均，导致部分孔洞未能完全与多晶硅层接触，从而无法提供有效的电流路径。
