CN112825302B - 太阳能电池的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种太阳能电池的测试方法，包括制备测试样品，所述测试样品包括硅衬底、位于硅衬底一侧表面的隧穿层、设置在所述隧穿层背离硅衬底一侧的掺杂多晶硅层、设置在所述掺杂多晶硅层上的若干金属电极；根据测试样品的结构，确定相邻金属电极之间的电阻R的算式，测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R；再建立方程组，计算得到所述隧穿层的隧穿电阻R2与隧穿电阻率ρ1、所述掺杂多晶硅层的薄层电阻R3与方阻R□、所述金属电极的接触电阻R4与接触电阻率ρ2。所述测试方法能够测试得到掺杂多晶硅层的方阻、隧穿层的隧穿电阻率与金属电极的接触电阻率，更有效的评估太阳能电池的各膜层与金属电极的性能，利于调整优化相应的工艺制程。

Description

太阳能电池的测试方法
技术领域
本申请涉及太阳能发电技术领域，特别涉及一种太阳能电池的测试方法。
背景技术
TLM(Transmission Line Method)是一种用于半导体薄层电阻和接触电阻率表征的的测试方法，因其简单的操作和相对准确的测试结果而广泛应用于光伏行业。该方法常被用于表征太阳能电池的发射极薄层电阻以及正面金属电极的接触电阻率，发射极薄层电阻的监测是扩散制程优化的重要依据；接触电阻率则是评判金属电极与硅衬底欧姆接触质量的重要手段，接触电阻率越小，对应的太阳能电池的性能往往越好。
近年来，随着太阳能电池结构的不断发展，部分高效电池设置有多个相互层叠的导电膜层，现有的测试方法针对该类高效电池的测试准确性有所下降，也难以评估不同膜层的电学性能。
鉴于此，有必要提供一种新的太阳能电池的测试方法。
发明内容
本申请目的在于提供一种太阳能电池的测试方法，能够更好地评测太阳能电池的性能，有助于现场的工艺管控与优化。
为实现上述目的，本申请实施例提供一种太阳能电池的测试方法，主要包括：
制备测试样品，所述测试样品包括硅衬底、位于硅衬底一侧表面的隧穿层、设置在所述隧穿层背离硅衬底一侧的掺杂多晶硅层、设置在所述掺杂多晶硅层上的若干金属电极，所述金属电极的长度设置为W，宽度为L，若干所述金属电极平行设置且相邻所述金属电极的间距设置为d；
根据测试样品的结构，确定相邻金属电极之间的电阻R的算式如下：
Figure BDA0002282681030000021
其中，R1为所述硅衬底的体电阻，R2为所述隧穿层的隧穿电阻；R3为所述掺杂多晶硅层的薄层电阻，R4为金属电极的接触电阻；
测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R，N≥3；
建立方程组，计算得到隧穿电阻R2、薄层电阻R3、接触电阻R4，所述隧穿层的隧穿电阻率ρ1为R2*L*W，所述掺杂多晶硅层的方阻R□为R3/d，所述金属电极的接触电阻率ρ2为R4*L*W。
作为本申请实施例的进一步改进，所述测试方法还包括：
将所述隧穿电阻率ρ1、方阻R□、接触电阻率ρ2代入电阻R的算式，计算得到不同间距d所对应的电阻R值，拟合绘制相邻金属电极的电阻R与间距d的关系曲线；
测试得到间距为d0的相邻金属电极的电阻R0，将电阻R0与所述关系曲线中间距d0所对应的电阻R值相比对，并根据比对结果对所述隧穿电阻率ρ1、方阻R□、接触电阻率ρ2进行修正。
作为本申请实施例的进一步改进，根据所述关系曲线的延长线在横向坐标轴上的截距得到迁移长度LT，当所述金属电极宽度L小于迁移长度LT时，所述隧穿层的隧穿电阻率ρ1为R2*L*W，所述金属电极的接触电阻率ρ2为R4*L*W；
当所述金属电极宽度L大于等于迁移长度LT时，所述隧穿电阻率ρ1为R2*LT*W，所述接触电阻率ρ2为R4*LT*W。
作为本申请实施例的进一步改进，所述“测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R”步骤中，选取至少两组间距小于0.2cm的相邻金属电极进行测试，得到相应的电阻R值。
作为本申请实施例的进一步改进，所述测试样品中任意两个相邻所述金属电极的间距各不相同。
作为本申请实施例的进一步改进，所述测试样品中部分相邻所述金属电极的间距相同；
所述“测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R”过程，包括测试获取至少两组间距相同的相邻金属电极的电阻R，再取均值得到相应的间距所对应的电阻R'。
作为本申请实施例的进一步改进，所述测试样品的两侧表面均层叠设置有所述隧穿层与掺杂多晶硅层，相邻所述金属电极之间的电阻R的算式变换为：
Figure BDA0002282681030000031
作为本申请实施例的进一步改进，测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R，N≥4；再计算得到体电阻R1、隧穿电阻R2、薄层电阻R3、接触电阻R4。
作为本申请实施例的进一步改进，所述测试方法包括获取硅衬底的体电阻率ρ，计算得到所述体电阻R1。
作为本申请实施例的进一步改进，所述“制备测试样品”还包括在所述掺杂多晶硅层背离所述隧穿层的一侧绝缘介质膜，所述金属电极穿过所述绝缘介质膜并与所述掺杂多晶硅层相接触。
本申请的有益效果是：采用本申请测试方法，通过测试获取不同相邻金属电极之间的电阻，便可计算得到掺杂多晶硅层的方阻、隧穿层的隧穿电阻率与金属电极的接触电阻率，能够更有效的评估太阳能电池的各膜层与金属电极的性能，调整优化相应的工艺制程。
附图说明
图1是本申请太阳能电池的测试方法的主要流程示意图；
图2是本申请一优选实施例中测试样品的结构示意图；
图3是本申请另一优选实施例中测试样品的结构示意图；
图4是本申请图3中测试样品的电阻与间距的关系曲线。
100、100'-测试样品；10-硅衬底；20-隧穿层；30-掺杂多晶硅层；40-金属电极；50-绝缘介质层；60-另一绝缘介质层。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本申请进行详细描述。但该实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
结合1至图2所示，本申请提供的测试方法包括：
制备测试样品100，所述测试样品100包括硅衬底10、位于硅衬底10一侧表面的隧穿层20、设置在所述隧穿层20背离硅衬底10一侧的掺杂多晶硅层30、设置在所述掺杂多晶硅层30上的若干金属电极40。所述掺杂多晶硅层30背离所述隧穿层20的一侧还设置有绝缘介质膜50，所述金属电极40穿过所述绝缘介质膜50并与所述掺杂多晶硅层30相接触；
根据测试样品100的结构，确定相邻金属电极40之间的电阻R的算式如下：
Figure BDA0002282681030000041
其中，R1为所述硅衬底10的体电阻，R2为所述隧穿层20的隧穿电阻；R3为所述掺杂多晶硅层30的薄层电阻，R4为金属电极40的接触电阻；
测试获取N组不同相邻金属电极40之间的电阻R，N≥3；
建立方程组，计算得到隧穿电阻R2、薄层电阻R3、接触电阻R4，再结合所述金属电极40的宽度L、金属电极40的长度W及相邻所述金属电极40的间距d，所述隧穿层20的隧穿电阻率ρ1为R2*L*W，所述掺杂多晶硅层30的方阻R□为R3/d，所述金属电极40的接触电阻率ρ2为R4*L*W。
所述金属电极40的长度W通常设置为1cm，以便于后续计算；所述金属电极40的宽度L可根据实际浆料与网版的规格确定，优选与相应的太阳能电池产品的电极栅线的宽度相一致。若干所述金属电极40相互平行设置，相邻所述金属电极40的间距d是指相邻所述金属电极40相向一侧边缘之间的距离，任意两个相邻金属电极40之间的间距各不相同。换言之，所述掺杂多晶硅层30上制备有至少4根相互平行的金属电极40。此处，所述硅衬底10的体电阻率ρ通常为已知值，再结合所述硅衬底10的厚度便可计算得到所述硅衬底10的体电阻R1。
实际测试过程中，所述体电阻R1亦可作为未知参量，只要测试获取N≥4组不同相邻金属电极40之间的电阻R，便可建立相应的方程组计算得到体电阻R1、隧穿电阻R2、薄层电阻R3、接触电阻R4。
为提高测试的准确性，可将所述测试样品100中部分相邻所述金属电极40的间距设置相同。所述“测试获取N组不同相邻金属电极40之间的电阻R”过程，包括测试获取至少两组间距相同的相邻金属电极40的电阻R，再取均值得到相应的间距所对应的电阻R'，并通过电阻R'进行后续计算。
除此，当相邻金属电极40的间距较大时，所述隧穿电阻R2、接触电阻R4对电阻R值的贡献占比较小。因此，可选取至少两组间距小于0.2cm的相邻金属电极40进行测试，得到相应的电阻R值。
所述测试方法还包括将所述隧穿电阻率ρ1、方阻R□、接触电阻率ρ2代入电阻R的算式，计算得到不同间距d所对应的电阻R值，拟合绘制相邻金属电极40的电阻R与间距d的关系曲线；
选取既定间距d0的相邻金属电极40对测试结果进行验证，测试获取间距为d0的相邻金属电极40的电阻R0，将电阻R0与所述关系曲线中间距d0所对应的电阻R值相比对，并根据比对结果对所述隧穿电阻率ρ1、方阻R□、接触电阻率ρ2进行修正。当然，所述R0可以采用多次测试取均值的方式以减小测试误差。
还需要说明的是，所述金属电极40的宽度L通常情况下均会小于迁移长度LT(transfer length)，因此，上述算式中直接使用金属电极40的宽度L进行计算。特别地，当所述金属电极40的宽度L大于等于迁移长度LT时，可通过所述电阻R与间距d的关系曲线的反向延长线在横向坐标轴上的截距得到LT，所述隧穿层20的隧穿电阻率ρ1为R2*LT*W，所述金属电极40的接触电阻率ρ2为R4*LT*W。
参图3所示，在本申请的另一实施例中，所述测试样品100'的两侧表面均层叠设置有所述隧穿层20与掺杂多晶硅层30，并且，所述测试样品100'还设置有另一绝缘介质膜60，避免掺杂多晶硅层30损伤，亦能减少外部测试环境对测试结果的影响。
此时，相邻所述金属电极40之间的电阻R的算式变换为：
Figure BDA0002282681030000061
本实施例中，测试获取不同金属电极40的电阻R值如下表所示：
Figure BDA0002282681030000062
根据上文描述，选取其中任意三组或四组数据，计算得到该测试样品100'的隧穿电阻R2、薄层电阻R3、接触电阻R4以及隧穿电阻率ρ1、方阻R□、接触电阻率ρ2。结合图4所示，结合电阻R的算式便可计算得到不同间距d所对应的电阻R值，拟合得到两者的关系曲线，再采用不同金属电极40之间测试获取的电阻R值与该关系曲线比对，以对测试结果进行进一步的修正，提高测试准确性，换言之，使得相邻金属电极40之间的电阻R的测试值与最终得到的关系曲线匹配良好。
此处，所述金属电极40的宽度L设置为46μm，长度设置为1cm；最终得到所述隧穿层20的隧穿电阻率ρ1为12.3mΩ.cm2、掺杂多晶硅层30的方阻R□为96Ω/□、金属电极40的接触电阻率ρ2为3.2mΩ.cm2。通过上述测试便可只直观评估所述隧穿层20、掺杂多晶硅层30的膜层性能以及金属电极40与掺杂多晶硅层30的接触性能，能够及时发现现场工艺问题，有助于保持产品的稳定性。
综上所述，采用本申请测试方法，通过测试获取不同相邻金属电极40之间的电阻R，便可计算得到隧穿层20的隧穿电阻率、掺杂多晶硅层30的方阻与金属电极的接触电阻率，测试结果准确可靠，能够更有效的评估太阳能电池性能，方便现场工艺管控。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的测试方法，其特征在于：
制备测试样品，所述测试样品包括硅衬底、位于硅衬底一侧表面的隧穿层、设置在所述隧穿层背离硅衬底一侧的掺杂多晶硅层、设置在所述掺杂多晶硅层上的若干金属电极，所述金属电极的长度设置为W，宽度为L，若干所述金属电极平行设置且相邻所述金属电极的间距设置为d；
根据测试样品的结构，确定相邻金属电极之间的电阻R的算式如下：
Figure FDA0003646290990000011
其中，R1为所述硅衬底的体电阻，R2为所述隧穿层的隧穿电阻；R3为所述掺杂多晶硅层的薄层电阻，R4为金属电极的接触电阻；
测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R，N≥3；
建立方程组，计算得到隧穿电阻R2、薄层电阻R3、接触电阻R4，所述隧穿层的隧穿电阻率ρ1为R2*L*W，所述掺杂多晶硅层的方阻R□为R3/d，所述金属电极的接触电阻率ρ2为R4*L*W。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：
将所述隧穿电阻率ρ1、方阻R□、接触电阻率ρ2代入电阻R的算式，计算得到不同间距d所对应的电阻R值，拟合绘制相邻金属电极的电阻R与间距d的关系曲线；
测试得到间距为d0的相邻金属电极的电阻R0，将电阻R0与所述关系曲线中间距d0所对应的电阻R值相比对，并根据比对结果对所述隧穿电阻率ρ1、方阻R□、接触电阻率ρ2进行修正。
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于：根据所述关系曲线的延长线在横向坐标轴上的截距得到迁移长度LT，当所述金属电极宽度L小于迁移长度LT时，所述隧穿层的隧穿电阻率ρ1为R2*L*W，所述金属电极的接触电阻率ρ2为R4*L*W；
当所述金属电极宽度L大于等于迁移长度LT时，所述隧穿电阻率ρ1为R2*LT*W，所述接触电阻率ρ2为R4*LT*W。
4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述“测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R”步骤中，选取至少两组间距小于0.2cm的相邻金属电极进行测试，得到相应的电阻R值。
5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述测试样品中任意两个相邻所述金属电极的间距各不相同。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述测试样品中部分相邻所述金属电极的间距相同；
所述“测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R”过程，包括测试获取至少两组间距相同的相邻金属电极的电阻R，再取均值得到相应的间距所对应的电阻R'。
7.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述测试样品的两侧表面均层叠设置有所述隧穿层与掺杂多晶硅层，相邻所述金属电极之间的电阻R的算式变换为：
Figure FDA0003646290990000021
8.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：测试获取N组不同相邻金属电极之间的电阻R，N≥4；再计算得到体电阻R1、隧穿电阻R2、薄层电阻R3、接触电阻R4。
9.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：获取硅衬底的体电阻率ρ，计算得到所述体电阻R1。
10.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述“制备测试样品”还包括在所述掺杂多晶硅层背离所述隧穿层的一侧绝缘介质膜，所述金属电极穿过所述绝缘介质膜并与所述掺杂多晶硅层相接触。
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