CN106646178A - 一种硅片光致衰减的表征方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种硅片光致衰减的表征方法，包括：在硅片的双面镀氧化铝膜，用于对所述硅片表面的悬挂键进行钝化，并进行退火；在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜；对所述硅片进行第一次少子寿命测试并得到第一测试值；对所述硅片进行光照，并进行第二次少子寿命测试并得到第二测试值；利用所述第一测试值和所述第二测试值表征所述硅片的光致衰减程度。上述方法通过光照硅片测试少子寿命衰减情况，来表征硅片的光致衰减的影响程度，能够避免电池工艺引入的光致衰减干扰，提高测试效率，增强测试准确度和可靠性。

Description

一种硅片光致衰减的表征方法

技术领域

本发明属于光伏设备技术领域，特别是涉及一种硅片光致衰减的表征方法。

背景技术

光致衰减主要是由硅片中的氧复合体引起，2002年，Schmidt等人在前人研究的基础上建立了一个新的缺陷反应模型。在这个模型中，快速扩散的氧二聚体O2i被替位硼Bs俘获，形成BsO2i复合体，表现为高效的复合中心，缺陷的形成过程由氧二聚体O2i的扩散支配。目前量产的多晶硅片主要是掺硼即P型硅片，在铸锭生产硅片过程中使用的坩埚会引入杂质氧，硼氧同时存在于硅片中，做成电池后经过光照会形成硼氧复合体，形成少子复合中心，造成电池转换效率衰减。现有技术中的硅片衰减表征方法是将硅片按照常规或者特殊电池工艺做成电池，在标准光强1000W/m²下对电池进行24小时的光照，光照前后的效率衰减差值除以光照前效率，就得到电池效率衰减率，通过电池效率衰减率大小来表征光致衰减的大小，来评估硅片对光衰的影响。

然而，使用上述电池光衰的表征方法，首先需要将硅片做成电池，再使用稳定的测试机台测试，由于在制作电池的过程中，要经过制绒、扩散、镀膜以及丝印等工艺，完成上述多项工序之后，对其进行光照，测试电池效率衰减，就无法避免电池各项工序对效率衰减的干扰，所以用该方法评估对硅片光致衰减的影响，周期比较长，准确度和可靠性不高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种硅片光致衰减的表征方法，通过光照硅片测试少子寿命衰减情况，来表征硅片的光致衰减的影响程度，能够避免电池工艺引入的光致衰减干扰，提高测试效率，增强测试准确度和可靠性。

本发明提供的一种硅片光致衰减的表征方法，包括：

在硅片的双面镀氧化铝膜，用于对所述硅片表面的悬挂键进行钝化，并进行退火；

在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜；

对所述硅片进行第一次少子寿命测试并得到第一测试值；

对所述硅片进行光照，并进行第二次少子寿命测试并得到第二测试值；

利用所述第一测试值和所述第二测试值表征所述硅片的光致衰减程度。

优选的，在上述硅片光致衰减的表征方法中，

所述在硅片的双面镀氧化铝膜之前，还包括：

去除所述硅片表面的损伤层。

优选的，在上述硅片光致衰减的表征方法中，

所述在硅片的双面镀氧化铝膜为：

利用原子层沉积方式，在所述硅片的双面镀厚度范围为18纳米至20纳米的氧化铝膜。

优选的，在上述硅片光致衰减的表征方法中，

所述在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜为：

在所述氧化铝膜的表面制作厚度范围为80纳米至90纳米的氮化硅保护膜。

优选的，在上述硅片光致衰减的表征方法中，

所述去除所述硅片表面的损伤层包括：

利用碱溶液对所述硅片表面进行抛光。

优选的，在上述硅片光致衰减的表征方法中，

所述利用碱溶液对所述硅片表面进行抛光包括：

利用浓度范围为18％至20％的氢氧化钠溶液在温度范围为75℃至78℃的条件下对所述硅片表面抛光150秒至170秒。

优选的，在上述硅片光致衰减的表征方法中，

所述对所述硅片进行光照为：

利用光照强度范围为800W/m²至1000W/m²的光对所述硅片光照20小时至24小时。

通过上述描述可知，本发明提供的上述硅片光致衰减的表征方法，由于包括：在硅片的双面镀氧化铝膜，用于对所述硅片表面的悬挂键进行钝化，并进行退火；在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜；对所述硅片进行第一次少子寿命测试并得到第一测试值；对所述硅片进行光照，并进行第二次少子寿命测试并得到第二测试值；利用所述第一测试值和所述第二测试值表征所述硅片的光致衰减程度，可见这是通过光照硅片测试少子寿命衰减情况，来表征硅片的光致衰减的影响程度，因此能够避免电池工艺引入的光致衰减干扰，提高测试效率，增强测试准确度和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种硅片光致衰减的表征方法的示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种硅片光致衰减的表征方法，通过光照硅片测试少子寿命衰减情况，来表征硅片的光致衰减的影响程度，能够避免电池工艺引入的光致衰减干扰，提高测试效率，增强测试准确度和可靠性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供的第一种硅片光致衰减的表征方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种硅片光致衰减的表征方法的示意图。该方法包括如下步骤：

S1：在硅片的双面镀氧化铝膜，用于对所述硅片表面的悬挂键进行钝化，并进行退火；

需要说明的是，镀氧化铝膜的功能是对硅片表面的悬挂键进行钝化，降低硅片表面的悬挂键对少子复合的影响，使测得的结果就是硅片体内的少子复合所带来的，从而能够确保少子寿命测试更准确和稳定可靠。另外，退火的目的是消除膜的应力，退火工艺可以使用430℃至450℃，时间可选为但不限于25～30min。

S2：在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜；

需要说明的是，由于上面步骤中沉积的氧化铝原子层很薄，且这种原子层容易在接触空气中的水汽之后发生水解，而导致失效，因此需要对其进行保护。

S3：对所述硅片进行第一次少子寿命测试并得到第一测试值；

一般少子寿命测试使用的Sinton测试仪器，由于多晶受位错杂质等影响，少子分布较为不均匀，因此测试前需要对硅片位置进行准确定位，测得非光照条件下的少子寿命值。

S4：对所述硅片进行光照，并进行第二次少子寿命测试并得到第二测试值；

需要说明的是，由于硅片表面有保护膜，因此能有效降低外界对测试结果的干扰，使测试结果更准确。

S5：利用所述第一测试值和所述第二测试值表征所述硅片的光致衰减程度。

也就是说，根据初始少子寿命与光照后的少子寿命的差异，来评估光致衰减的影响程度，通过少子寿命的衰减来反馈硅机体中硼氧复合的程度，衰减率越大，反应其复合越严重。例如少子寿命衰减差值为5-10μS时，对应光致衰减率在2％-3％。

通过上述描述可知，本申请实施例提供的上述第一种硅片光致衰减的表征方法，由于包括：在硅片的双面镀氧化铝膜，用于对所述硅片表面的悬挂键进行钝化，并进行退火；在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜；对所述硅片进行第一次少子寿命测试并得到第一测试值；对所述硅片进行光照，并进行第二次少子寿命测试并得到第二测试值；利用所述第一测试值和所述第二测试值表征所述硅片的光致衰减程度，可见这是通过光照硅片测试少子寿命衰减情况，来表征硅片的光致衰减的影响程度，因此能够避免电池工艺引入的光致衰减干扰，提高测试效率，增强测试准确度和可靠性。

本申请实施例提供的第二种硅片光致衰减的表征方法，是在上述第一种硅片光致衰减的表征方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述在硅片的双面镀氧化铝膜之前，还包括：

去除所述硅片表面的损伤层。

需要说明的是，硅片在加工后，表面除了有物理损伤，还会有金属杂质，另外P型硅片表面有很多悬挂键需要进行钝化处理，因此先去除损伤层，能够更好的避免对后续步骤产生不利影响。

本申请实施例提供的第三种硅片光致衰减的表征方法，是在上述第一种硅片光致衰减的表征方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述在所述硅片的双面镀氧化铝膜为：

利用原子层沉积方式，在所述硅片的双面镀厚度范围为18纳米至20纳米的氧化铝膜。

在这种情况下沉积的氧化铝膜厚度较小，在保证悬挂键钝化效果的基础上，不会对硅片的其他性能产生影响。

本申请实施例提供的第四种硅片光致衰减的表征方法，是在上述第一种硅片光致衰减的表征方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜为：

在所述氧化铝膜的表面制作厚度范围为80纳米至90纳米的氮化硅保护膜。

需要说明的是，这种氮化硅保护膜能够有效的对氧化铝膜进行保护，防止硅片在测试过程中由于空气中水汽干扰氧化铝膜导致失效，且这种厚度范围能够保证足够低的成本。

本申请实施例提供的第五种硅片光致衰减的表征方法，是在上述第二种至第四种硅片光致衰减的表征方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述去除硅片表面的损伤层包括：

利用碱溶液对所述硅片表面进行抛光。

需要说明的是，除了碱溶液抛光之外，还可以采用正常的制绒工艺，通过控制化学溶液与硅反应，在硅片表面做出均匀腐蚀坑，降低光的反射率。

本申请实施例提供的第六种硅片光致衰减的表征方法，是在上述第五种硅片光致衰减的表征方法的基础上，还包括如下技术特征：

所述利用碱溶液对所述硅片表面进行抛光包括：

利用浓度范围为18％至20％的氢氧化钠溶液在温度范围为75℃至78℃的条件下对所述硅片表面抛光150秒至170秒。

本申请实施例提供的第七种硅片光致衰减的表征方法，是在上述第一种至第四种硅片光致衰减的表征方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述对所述硅片进行光照为：

利用光照强度范围为800W/m²至1000W/m²的光对所述硅片光照20小时至24小时。

在这种情况下，不需要将硅片做成电池再进行光衰，只需要对硅片进行镀膜-钝化处理，通过测试光衰前后少子寿命，来评估硼氧复合体对少子寿命的影响，避免了电池制作中的其他工艺产生的影响，从而提高测试准确性，也避免了工艺的繁琐。

综上所述，本申请实施例提供的上述表征方法，能够通过光照前后少子衰减来准确的确定硼氧复合体缺陷对硅片少子寿命的影响。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种硅片光致衰减的表征方法，其特征在于，包括：

在硅片的双面镀氧化铝膜，用于对所述硅片表面的悬挂键进行钝化，并进行退火；

在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜；

对所述硅片进行第一次少子寿命测试并得到第一测试值；

对所述硅片进行光照，并进行第二次少子寿命测试并得到第二测试值；

利用所述第一测试值和所述第二测试值表征所述硅片的光致衰减程度。

2.根据权利要求1所述的硅片光致衰减的表征方法，其特征在于，

所述在硅片的双面镀氧化铝膜之前，还包括：

去除所述硅片表面的损伤层。

3.根据权利要求1所述的硅片光致衰减的表征方法，其特征在于，

所述在硅片的双面镀氧化铝膜为：

利用原子层沉积方式，在所述硅片的双面镀厚度范围为18纳米至20纳米的氧化铝膜。

4.根据权利要求1所述的硅片光致衰减的表征方法，其特征在于，

所述在所述氧化铝膜的表面制作用于隔绝所述氧化铝膜与外界空气的保护膜为：

在所述氧化铝膜的表面制作厚度范围为80纳米至90纳米的氮化硅保护膜。

5.根据权利要求2-4任一项所述的硅片光致衰减的表征方法，其特征在于，

所述去除所述硅片表面的损伤层包括：

利用碱溶液对所述硅片表面进行抛光。

6.根据权利要求5所述的硅片光致衰减的表征方法，其特征在于，

所述利用碱溶液对所述硅片表面进行抛光包括：

利用浓度范围为18％至20％的氢氧化钠溶液在温度范围为75℃至78℃的条件下对所述硅片表面抛光150秒至170秒。

7.根据权利要求1-4任一项所述的硅片光致衰减的表征方法，其特征在于，所述对所述硅片进行光照为：

利用光照强度范围为800W/m²至1000W/m²的光对所述硅片光照20小时至24小时。