CN110011617B - 一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置 - Google Patents
一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110011617B CN110011617B CN201910259916.1A CN201910259916A CN110011617B CN 110011617 B CN110011617 B CN 110011617B CN 201910259916 A CN201910259916 A CN 201910259916A CN 110011617 B CN110011617 B CN 110011617B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon wafer
- measuring
- graphite electrode
- measured
- junction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 66
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 66
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 37
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 26
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 14
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 2
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001089 [(2R)-oxolan-2-yl]methanol Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003894 drinking water pollution Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- BSYVTEYKTMYBMK-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofurfuryl alcohol Chemical compound OCC1CCCO1 BSYVTEYKTMYBMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
- H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明是一种双面电池PN结测量方法，通过石墨管状电极真空吸附待测硅片，使待测面接触电解溶液氧化生成二氧化硅薄膜，再通过光纤光谱仪实时监控测量薄膜厚度，用氢氟酸溶液将氧化层去除，四探针测量电阻率，重复氧化层生成‑测量膜厚‑腐蚀氧化层‑测量电阻率步骤，直到电阻率等于基片电阻。将硅片翻转重复上述步骤，实现背面PN结深度的测量。本发明所述的PN结深度的测量方法适用于双面电池结深测量，具有步骤简单、成本低廉、测量精准的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏太阳能电池领域，更具体涉及一种双面太阳能电池结深的测量方法。
背景技术
“雾霾天气“、“全球变暖”、“臭氧层破坏”、“饮用水污染“、”土地荒漠化“等环境问题越来越受到人们的重视，能源和环保成了世界主题。为此，我国能源科技总体规划提出推进传统能源高效清洁利用、新能源开发利用以及保障能源安全等措施和建议。在晶硅电池方面，主要面对完全大规模产业化的晶硅电池和高效电池来进行研究。
双面电池通过在传统单面电池的背面高浓度掺杂B或者P取代Al背场形成NPP+或者PNN+高低结电池结构。极大程度的提高了传统太阳能电池由于少子寿命的原因而造成的长波部分光电损失，进而提高了电池片的转换效率。然而，传统单面电池的PN结结深为几个微米，而双面电池的制备通常采用浅结重掺杂，其结深不足1微米。浅结重掺杂最直接的好处便是可极大的增加光吸收系数，提高电池的光电转换效率，而随之也带来了发射极载流子的复合速率和串联电阻的增加。为此，需要精准的控制扩散工艺，并对扩散后的PN结的结深和表面杂质浓度进行精确测量。
通过对文章《电化学电容-电压法表征等离子体掺杂超浅结》、《四探针测半导体材料杂质分布》以及中国专利CN101692062A、CN102738030A、CN101383306 A、CN103557827A等PN结结深的测量方法的调研发现：PN结结深的测量方法很多，如：扩展电阻法、磨角染色法、滚槽法、霍尔剥层法、电化学ECV、二次离子质谱和阳极氧化法等。这些技术各有其自身的优缺点。扩展电阻法可以测量PN结且不受深度的限制但其要求精细的样品准备，且由于磨角度数和探针半径的限制，用它表征超浅结非常困难。磨角染色法和滚槽法主要是利用硫酸铜染色液与硅之间的置换反应，通过适当掌握置换反应的时间将电势更高的N型硅染成铜红色来表征N型区。这个方法测试成本低，但对于染色的工艺要求高，染色时间控制难度大，工艺复杂程度高，重复性差，更加不适于浅结测量。霍耳剥层法利用P型和N型半导体材料的霍尔电压正好相反的特性，通过多次测试剥层前后薄层电阻和面霍耳系数的变化直到霍尔电压方向相反，可以同时测量出载流子浓度及迁移率的深度分布，也可以测量PN结深度。该方法需要每腐蚀一次便在样品表面制备一次电极，使得操作复杂，测试过程时间较长，并且腐蚀深度是由腐蚀速率来估算得知，测试结果很难做到精准。传统的电化学ECV法尽管实验方法简单，有较好的分辨率及精确性但它受限于反偏下的击穿不易表征高掺杂样品和具有一定深度分布的样品以及PN结。且ECV测试下层轻掺杂n型衬底杂质浓度受上层高浓度掺杂影响很大，更无法准确测量双面电池的背结。二次离子质谱法(SMIS)有较好的分辨率及精确度，也可以表征PN结，但它需要复杂昂贵的设备同时所测出的杂质浓度是原子浓度而不是电激活杂质浓度。也有学者采用传统阳极氧化法在纯氧环境下使用激光对硅表面进行多次加热氧化，然后，利用氢氟酸去除氧化层，并利用台阶仪测量硅片最薄处的减薄深度，并采用四探针测量该处硅片表面的电阻值，重复腐蚀和电阻测量过程，直到硅片表面电阻值与衬底的电阻相同。但由于激光能量高，使得磷元素由于热作用而导致的杂质浓度降低，从而降低杂质产生、再分布，对测量精度有干扰。传统阳极氧化法是比较常用的PN结结深测试方法，它以硅片为阳极、铂丝为阴极，置于纯水中进行电氧化生成二氧化硅氧化层，通过比色法或者称重法获得二氧化硅氧化层的厚度，需要将硅片以石蜡、导电胶等粘结剂固定在电极上，尽管操作简便但精度不够。
综上所述，上述PN结结深的测量方法不完全适用于浅结重掺杂双面电池的结深测量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单，成本低廉的双面太阳能电池PN结结深测试方法，所述方法能够在室温条件下，实时监控二氧化硅氧化膜的生长厚度进而精确测量计算出PN结深度，通过查表可获得扩散杂质浓度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，包括提拉仪，其特征在于，所述提拉仪的上部设置有旋转盘，所述旋转盘上夹装有真空管，所述真空管与真空泵相连，所述真空管的内部设置有石墨电极，所述真空管可通过真空度的调节带动石墨电极上下移动，所述石墨电极的上端与直流电源的正极相接通，直流电源可为石墨电极提供电流，所述石墨电极的正下方放置有参比硅片，当石墨电极通电后可将参比硅片吸附在石墨电极的下部，所述提拉仪的底部平台上放置有分别盛放HF溶液与电解溶液的容器，所述直流电源的负极与铂阴极相连通，所述铂阴极放置在电解溶液的内部，所述参比硅片的底部与光纤相连接，所述光纤与光纤光谱仪相连，测量过程包括如下步骤：
(1)配制电解溶液；
(2)测量参比硅片；
(3)阳极氧化扩散片待测面生成二氧化硅膜；
(4)腐蚀二氧化硅；
(5)清洗硅片；
(6)测量方阻；
(7)累积计算；
(8)测量背面PN结深度。
在实际操作中的具体步骤如下：
(1)配制电解溶液。配制阳极氧化电解溶液1～10mol/L的硝酸溶液中，在10～30V的电压下电解水生长一层SiO2膜，电解时间为5～30min，电流1～10mA；
(2)测量参比硅片。打开真空泵调节真空球阀至适当吸力，使其稳定吸住参比硅片，慢慢放下石墨管状电极使参比硅片下表面轻触电解溶液液面，此时调节真空球阀平衡液面张力，保证硅片的上表面不被液体浸入，仅有待测表面即下表面浸入电解溶液，打开光纤光谱仪对参比硅片进行测量，然后取下下参比硅片；
(3)阳极氧化扩散片待测面生成二氧化硅膜。升降提拉仪，将扩散硅片吸附在石墨电极上，使待测面面向电解溶液同样使其下降至与电解溶液液面刚好接触上；打开电解池直流电源，氧化待测硅表面生成二氧化硅膜，并通过光纤光谱仪实时监测生长氧化膜的厚度10～200nm，关闭直流电源，停止氧化；
(4)腐蚀二氧化硅。转动石墨电极使其转至电解池反向的5％-50％体积HF溶液中，通过提拉缓慢放下硅片使其待测面与HF溶液接触，数秒后提拉石墨管状电极使硅片远离HF溶液，调节吸力取下硅片清洗、干燥；
(5)清洗硅片。提拉石墨管状电极使待测硅片远离腐蚀液，调低真空球阀取下硅片，进行去离子水清洗干燥。
(6)测量方阻。采用四探针测量硅片待测面的电阻值；
(7)累积计算。测量完成后，打开真空球阀使其再次吸住待测硅片，保证待测面朝下，重复步骤(3)～(6)直到电阻值等于裸片方阻值，并由光纤光谱仪累积测量的二氧化硅膜的厚度计算出硅片的腐蚀深度，即为待测面的PN结深度；
(8)测量背面PN结深度。清洗干燥后，将硅片翻转测试其背面PN结深度，重复步骤(3)～(7)得到背面PN结深度。
综上所述，本发明的以下有益效果：
1、本发明一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，所述PN结结深测量方法，无需使用光刻胶等保护膜包覆，减少了测试步骤。
2、本发明一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，不需要使用称重的方法来计算二氧化硅薄膜厚度，避免了由于电解溶液浓度差异引起的薄膜密度不均而引起的误差。
3、本发明一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，二氧化硅薄膜厚度通过光纤光谱仪实时监控测量，无需通过二氧化硅比色卡判别薄膜厚度，增加了测量的精准性，且与台阶仪测量相比工艺及其简单，无需制备台阶。
4、本发明一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，本发明通过石墨管状电极真空吸附硅片无需使用石蜡等粘结剂进行固定，简化了测量步骤。
5、本发明一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，适用于双面电池结深测量，不使用高温、高压条件，不会引起杂质的二次分布。
6、本发明一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，无需磨角、染色等步骤，制备工艺简单且周期短，价格低廉。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明所述测量装置图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-提拉仪，2-真空泵，3-直流电源，4-光纤光谱仪，5-石墨电极，6-铂阴极，7-参比硅片，8-HF溶液，9-电解溶液，10-光纤，11-旋转盘，12-真空管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示：
一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置，包括提拉仪1，其特征在于，所述提拉仪1的上部设置有旋转盘11，所述旋转盘11上夹装有真空管12，所述真空管12与真空泵2相连，所述真空管12的内部设置有石墨电极5，所述真空管12可通过真空度的调节带动石墨电极5上下移动，所述石墨电极5的上端与直流电源3的正极相接通，直流电源3可为石墨电极5提供电流，所述石墨电极5的正下方放置有参比硅片7，当石墨电极5通电后可将参比硅片7吸附在石墨电极5的下部，所述提拉仪1的底部平台上放置有分别盛放HF溶液8与电解溶液9的容器，所述直流电源3的负极与铂阴极6相连通，所述铂阴极6放置在电解溶液9的内部，所述参比硅片7的底部与光纤10相连接，所述光纤10与光纤光谱仪4相连，测量过程包括如下步骤：
(1)测量扩散前裸硅的方块电阻175Ω/□，扩散结束去除表面磷硅玻璃，直到表面有脱水。用大量去离子水洗净硅片。
(2)然后使用四探针电阻仪测量正面扩散面的方块电阻平均值54.7Ω/□(采用五点法，即硅片四角和中心位置的方块电阻，然后取平均值)，背面扩散面的方阻为48Ω/□。
(3)配制2mol/L的硝酸溶液搅拌均匀倒入电解池中。
(4)将参比硅片真空吸附在石墨电极上，打开提拉仪调节参比硅片的高度使其与电解溶液面刚好接触上，接着打开光纤光谱仪对参比硅片进行测量。
(5)然后，提拉起参比硅片将其更换成待测的扩散片同样使其与电解溶液面恰好接触上。接通恒流电源在18V的电压下电解水生长一层SiO2膜，电解时间为15min，电流为8mA。通过光纤光谱仪实时监控待测面薄膜生长厚度，待生长厚度达到150nm左右时，关闭恒流电源。
(6)提拉石墨电极使待测硅片远离电解溶液。旋转转柄将硅片转至10％的HF溶液槽内使待测面与溶液面刚好接触上，腐蚀时间为10s。
(7)取下硅片去离子水清洗、干燥后采用四探针电阻仪测量电阻值为69.3Ω/□。
(8)然后，重复上述测量步骤(5)～(7)直到测量面电阻值为裸片电阻值或方阻突变，表明该PN结消失，此时的待测面表面为PN结结深所在位置，每次测量的待测面的方块电阻值如表1所示。
(8)同理，将电池翻转重复上述过程便可得到背面PN结深度。
(9)最后，通过通过光纤光谱仪测量生成二氧化硅膜的累积厚度，由公式Xj＝0.43nd，计算出待测面PN结深度，d为每次氧化去除的二氧化硅膜厚度，n为去除达反型的次数，Xj即为结深。通过计算正面PN结深度为0.344μm，背面PN结深度为0.337μm。
表1实施例1中正面腐蚀二氧化硅薄膜厚度与方阻测量结果
表2实施例1中背面腐蚀二氧化硅薄膜厚度与方阻测量结果
本发明中的电解溶液不限于实施例1中的硝酸溶液，也可配制一定浓度的四氢糠醇和亚硝酸钠混合溶液，或可采用乙二醇和磷酸的混合液再或者一定浓度的硫酸溶液等透明溶液作为电解溶液电解生长SiO2膜。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。
本发明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发明所示的这些实施例，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。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种双面太阳能电池超浅结结深的测量装置，包括提拉仪（1），其特征在于，所述提拉仪（1）的上部设置有旋转盘（11），所述旋转盘（11）上夹装有真空管（12），所述真空管（12）与真空泵（2）相连，所述真空管（12）的内部设置有石墨电极（5），所述真空管（12）可通过真空度的调节带动石墨电极（5）上下移动，所述石墨电极（5）的上端与直流电源（3）的正极相接通，直流电源（3）可为石墨电极（5）提供电流，所述石墨电极（5）的正下方放置有参比硅片（7），当石墨电极（5）通电后可将参比硅片（7）吸附在石墨电极（5）的下部，所述提拉仪（1）的底部平台上放置有分别盛放HF溶液（8）与电解溶液（9）的容器，所述直流电源（3）的负极与铂阴极（6）相连通，所述铂阴极（6）放置在电解溶液（9）的内部，所述参比硅片（7）的底部与光纤（10）相连接，所述光纤（10）与光纤光谱仪（4）相连，测量过程包括如下步骤：
（1）配制电解溶液（9）；
（2）测量参比硅片（7）；
（3）阳极氧化扩散片待测面生成二氧化硅膜；
（4）腐蚀二氧化硅；
（5）清洗参比硅片（7）；
（6）测量方阻；
（7）累积计算；
（8）测量背面PN结深度。
2.根据权利要求1所述的一种双面太阳能电池超浅结结深的测量装置，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）阳极氧化电解溶液（9）配制为1~10 mol/L 的硝酸溶液，在10~30 V的电压下电解水生长一层SiO2膜，电解时间为5~30 min，电流1~10 mA；
（2）打开真空泵（2）上的调节真空球阀至适当吸力，使其稳定吸住参比硅片（7），放下石墨电极（5）使参比硅片（7）的扩散片待测面轻触电解溶液液面，此时调节真空球阀平衡液面张力，保证参比硅片（7）的上表面不被液体浸入，仅有扩散片待测面浸入电解溶液（9），打开光纤光谱仪（4）对参比硅片（7）进行测量，然后取下参比硅片（7）；
（3）升降提拉仪（1），将参比硅片（7）吸附在石墨电极（5）上，使扩散片待测面面向电解溶液（9），同样使其下降至与电解溶液（9）液面刚好接触上；打开电解池直流电源（3），氧化扩散片待测面生成二氧化硅膜，并通过光纤光谱仪（4）实时监测生长氧化膜的厚度至200nm时，关闭直流电源（3），停止氧化；
（4）转动石墨电极（5）使其转至电解池反向的5 %-50 %体积HF溶液（8）中，通过提拉放下参比硅片（7）使其扩散片待测面与HF溶液（8）接触，之后提拉石墨电极（5）使参比硅片（7）远离HF溶液（8），调节吸力取下参比硅片（7）清洗、干燥；
（5）提拉石墨电极（5）使参比硅片（7）远离HF溶液（8），调低真空球阀取下参比硅片（7），进行去离子水清洗干燥；
（6）采用四探针测量扩散片待测面的电阻值；
（7）测量完成后，打开真空球阀使其再次吸住待测参比硅片（7），保证扩散片待测面朝下，重复步骤（3）~（6）直到电阻值等于裸片方阻值或方阻突变，此时由光纤光谱仪（4）测量累积的二氧化硅膜的厚度，并计算出参比硅片（7）的腐蚀深度，即为扩散片待测面的PN结深度；
（8）测量背面PN结深度，清洗干燥后，将参比硅片（7）翻转测试其背面PN结深度，重复步骤（3）~（7）得到背面PN结深度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910259916.1A CN110011617B (zh) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | 一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910259916.1A CN110011617B (zh) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | 一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110011617A CN110011617A (zh) | 2019-07-12 |
| CN110011617B true CN110011617B (zh) | 2020-07-03 |
Family
ID=67169601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910259916.1A Expired - Fee Related CN110011617B (zh) | 2019-04-02 | 2019-04-02 | 一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110011617B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110676188B (zh) * | 2019-09-25 | 2021-09-03 | 中国电子科技集团公司第十一研究所 | 一种测量锑化铟材料pn结深度的方法及系统 |
| JP7198389B2 (ja) * | 2020-08-04 | 2022-12-28 | 株式会社東芝 | 電極評価方法 |
| CN112485528A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-12 | 中国矿业大学 | 一种高阻片的电阻测量方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7705977B2 (en) * | 2006-12-21 | 2010-04-27 | Kla-Tencor Corporation | Methods for depth profiling in semiconductors using modulated optical reflectance technology |
| CN103557827A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-05 | 南通大学 | 一种基于激光氧化法的p型硅太阳能电池pn结结深测量方法 |
| CN104882390A (zh) * | 2014-02-27 | 2015-09-02 | 台积太阳能股份有限公司 | 用于识别超浅结的结深度的方法和系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6395205B2 (ja) * | 2014-02-18 | 2018-09-26 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 検査装置及び検査方法 |
-
2019
- 2019-04-02 CN CN201910259916.1A patent/CN110011617B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7705977B2 (en) * | 2006-12-21 | 2010-04-27 | Kla-Tencor Corporation | Methods for depth profiling in semiconductors using modulated optical reflectance technology |
| CN103557827A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-05 | 南通大学 | 一种基于激光氧化法的p型硅太阳能电池pn结结深测量方法 |
| CN104882390A (zh) * | 2014-02-27 | 2015-09-02 | 台积太阳能股份有限公司 | 用于识别超浅结的结深度的方法和系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 热压烧结ITO靶材物相组成与电子结构研究;马晓波等;《稀有金属材料与工程》;20131231;第42卷(第1期);第126-130页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110011617A (zh) | 2019-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110011617B (zh) | 一种双面太阳能电池超浅结结深的测量方法及其装置 | |
| Huang et al. | One-step-MACE nano/microstructures for high-efficient large-size multicrystalline Si solar cells | |
| Barth et al. | 19.4 Efficient bifacial solar cell with spin-on boron diffusion | |
| US3660250A (en) | Method of determining impurity profile of a semiconductor body | |
| CN113539871B (zh) | 一种链式pecvd镀膜工艺稳定性的检测方法 | |
| CN102376783B (zh) | 一种具有表面自织构结构的氧化亚铜太阳能电池及其制备方法 | |
| Schultz et al. | Silicon solar cells with screenprinted front side metallization exceeding 19% efficiency | |
| CN106449455B (zh) | 一种晶体硅太阳能电池扩散死层的测试方法 | |
| CN102716867B (zh) | 一种用于太阳能电池的晶体硅片的清洗方法 | |
| US3554891A (en) | Automatic impurity profiling machine | |
| Tobail | Porous silicon for thin solar cell fabrication | |
| CN103557827B (zh) | 一种基于激光氧化法的p型硅太阳能电池pn结结深测量方法 | |
| CN201522397U (zh) | 测量晶体硅太阳电池pn结用阳极氧化装置 | |
| Opila et al. | Mechanism of electrical passivation of Si surfaces with quinhydrone | |
| CN108039328A (zh) | 一种晶硅太阳能电池的失效分析方法 | |
| CN201413381Y (zh) | 太阳能电池晶硅硅片导电类型测量装置 | |
| Quiebras | Wet chemical textures for crystalline silicon solar cells | |
| Kirichenko et al. | Advanced methods of increasing and monitoring the lifetime of nonequilibrium minority charge carriers in master dies for high-performance silicon solar cells | |
| Kumar et al. | Studies of silicon photoelectrochemical cells under high injection conditions | |
| CN105551990A (zh) | 太阳能电池激光背电极窗口开窗终点判断方法 | |
| CN113707570B (zh) | 一种测试金属接触复合值的方法及网版图形 | |
| Young et al. | Characterization of epitaxial film silicon solar cells grown on seeded display glass | |
| Sun et al. | Industrially feasible casting-mono crystalline solar cells with PECVD AlO x/SiN x rear passivation stack towards 19.6% efficiency | |
| Frijnts et al. | Backside contacted solar cells with heterojunction emitters and laser fired absorber contacts for crystalline silicon on glass | |
| CN101692062A (zh) | 单晶硅太阳电池绒面上pn结杂质浓度分布的测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200703 |