CN113764296A - 电池的测试方法和装置、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电池的测试方法和装置、电子设备及计算机可读存储介质，该测试方法包括：获取至少一个测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算测试过程片的初始电阻率；根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压。本发明实施例中，根据电池过程片的厚度、扩散方阻和过程片方阻计算其初始电阻率，计算准确率高于电阻率范围平均值，可以精准反映电池过程片的电性能，且每一块电池过程片的初始电阻率可以计算得到，则可以通过抽测的方式精确表征每一块被抽测出的电池过程片的iVoc。使用该初始电阻率用于表征iVoc和I‑V曲线，会使测试结果与理论实际值的误差降低，提高测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电池测试技术，尤其涉及一种电池的测试方法和装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
电池，尤其是太阳能电池的电流I-电压V曲线和开路电压不仅决定器件的性能，还反应电池的主要复合机制，通过测试一个完整电池可以得到该电池的I-V曲线，以此判断电池器件的性能和复合机制。然而，测试完整电池时，寄生效应容易影响I-V曲线，使得判断结果不准确且成本较高。
目前，通过表征电池过程片的隐形开路电压implied-Voc(iVoc)来解决寄生效应，这样既可以节约制备完整电池所需的成本，又能够预测太阳能电池的电性能。
对于实际量产的电池片衬底，现有技术中会抽测一小部分原硅片的初始电阻率以得出一个电阻率范围，在后期表征的过程中，选择电阻率范围的平均值来代表用于实验表征的过程片的初始电阻率，以此计算iVoc。然而，原硅片在各道制程的过程中，其电性能包括iVoc会受到多方面的影响，使用电阻率范围的平均值表征iVoc会使得测试误差进一步加大，影响表征结果。
发明内容
本发明实施例提供一种电池的测试方法和装置、电子设备及计算机可读存储介质，以提高测试结果准确性。
本发明实施例提供了一种电池的测试方法，包括：
获取至少一个测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算所述测试过程片的初始电阻率；
根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压。
进一步的，计算所述测试过程片的初始电阻率包括：
采用公式(1)计算所述测试过程片的初始电阻率ρbulk，
进一步的，根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压，包括：
根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度；
根据所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压。
进一步的，所述测试过程片的原始衬底为P型硅衬底或N型硅衬底。
进一步的，对于所述P型硅衬底，根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压，包括：
采用公式(2)计算得到所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μp为空穴迁移率；
采用公式(3)计算得到所述测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δn为电子载流子浓度，Δp为空穴变化浓度。
进一步的，对于所述N型硅衬底，根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压，包括：
采用公式(4)计算得到所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μn为电子迁移率；
采用公式(5)计算得到所述测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δp为空穴载流子浓度，Δn为电子变化浓度。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电池的测试装置，包括：
测厚仪，用于测试至少一个测试过程片的厚度W；
电阻测试仪，用于测试所述测试过程片的原始衬底在扩散后的方阻Rk和所述测试过程片的方阻R0；
处理模块，用于根据至少一个所述测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算所述测试过程片的隐形开路电压。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的电池的测试方法。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的电池的测试方法。
本发明实施例中，获取至少一个测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算测试过程片的初始电阻率；根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压。在电池过程片的表征过程中，采用直接测量得到的电池过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0参数，可以计算用于实验表征的每一块电池过程片的初始电阻率，该初始电阻率的计算准确率高于现有的电阻率范围平均值，可以精准反映抽测的电池过程片的电性能。此外，每一块电池过程片的初始电阻率可以计算得到，则可以通过抽测的方式精确表征每一块被抽测出的电池过程片的iVoc。那么使用该初始电阻率用于表征iVoc并预测I-V曲线，会使得测试结果与理论实际值的误差降低，提高测试结果的准确性。
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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。
图1是本发明实施例提供的一种电池的测试方法的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电池的测试装置的示意图。
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，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种电池的测试方法的示意图。该电池可以是任意一种电池，可选为太阳能电池。本实施例提供的电池的测试方法包括：
S1、获取至少一个测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算测试过程片的初始电阻率；
S2、根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压。
电池过程片是构成完整电池的主要部件，电池过程片的隐形开路电压implied-Voc(iVoc)可以预测完整电池的I-V曲线，且测试电池过程片时其iVoc不容易受到寄生效应影响，使得预测得到的电池的I-V曲线不受寄生效应影响。基于此，通过表征电池过程片的iVoc预测完整电池的I-V曲线，以此I-V曲线判断电池器件的性能和复合机制，可以提高判断结果准确性。对原始衬底进行处理并形成相关电路结构后可得到电池过程片，对电池过程片进行电池结构包裹后可得到完整电池，在此电池过程片即为待测试的测试过程片。对电池过程片进行测试，可以节约制备完整电池所需的成本，又能够准确预测完整电池的电性能。
电池过程片的测试结果iVoc与原始衬底的初始电阻率相关，可选原始衬底为原始硅片，不同厂家或工艺生产的原始硅片的初始电阻率各不相同。目前通过电池过程片无法准确得到原始硅片的初始电阻率。
现有技术中，对于量产的原始硅片，仅会抽测一小部分原始硅片进行初始电阻率的直接测试和记录，以此得出一个电阻率范围。在后期电池过程片的表征过程中，通常会选择电阻率范围的平均值来代表用于实验表征的该电池过程片的初始电阻率。显然，测试误差较大，影响表征结果。或者，目前可以通过激光打标的方式在原始硅片上作标记，并记录其初始电阻率，可在一系列制程后对其进行iVoc表征，获得准确的表征结果，然而仅局限于激光打标的原始硅片可以精确表征，无法覆盖到量产过程中的任意一块原硅片，其表征效率低。
本实施例中，以电池过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，来计算用于实验表征的该电池过程片的初始电阻率。厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0均是可以直接测量得到的电池过程片的相关电参数。可选测厚仪用于直接测得电池过程片的厚度W，电阻测试仪四探针可用于直接测得电池过程片的扩散后硅片方阻Rk和过程片方阻R0。再根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压。可以理解，扩散方阻Rk为扩散后过程片的方阻，过程片方阻R0为测试仪测试得到的过程片实际方阻。
可选计算测试过程片的初始电阻率包括：采用公式(1)计算测试过程片的初始电阻率
(1)。
则由此可以得到初始电阻率ρbulk的计算公式(1)，显然在电池过程片的表征过程中，采用直接测量得到的电池过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0参数，来计算用于实验表征的该电池过程片的初始电阻率，测试误差小，提高表征结果准确性。
本发明实施例中，获取至少一个测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算测试过程片的初始电阻率；根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压。在电池过程片的表征过程中，采用直接测量得到的电池过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0参数，可以计算用于实验表征的每一块电池过程片的初始电阻率，该初始电阻率的计算准确率高于现有的电阻率范围平均值，可以精准反映抽测的电池过程片的电性能。此外，每一块电池过程片的初始电阻率可以计算得到，则可以通过抽测的方式精确表征每一块被抽测出的电池过程片的iVoc。那么使用该初始电阻率用于表征iVoc并预测I-V曲线，会使得测试结果与理论实际值的误差降低，提高测试结果的准确性。
可选的步骤S2的根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压的操作，包括：
S21、根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度；
S22、根据测试过程片的原始衬底掺杂浓度，计算得到测试过程片的隐形开路电压。
可选测试过程片的原始衬底为P型硅衬底或N型硅衬底。
可选对于P型硅衬底，根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压，包括：
采用公式(2)计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μp为空穴迁移率；
采用公式(3)计算得到测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δn为电子载流子浓度，Δp为空穴变化浓度。
可选对于N型硅衬底，根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的隐形开路电压，包括：
采用公式(4)计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μn为电子迁移率；
采用公式(5)计算得到测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δp为空穴载流子浓度，Δn为电子变化浓度。
每个初始电阻率有相应的原始衬底掺杂浓度值。本实施例中，根据测试过程片的初始电阻率，代入公式可计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度。而制作电池过程片的原始硅片可以是P型硅硅片或N型硅硅片。原始硅片的原始衬底掺杂浓度的公式类似，但其中参数的表征意义不同，其中，
μ为原始硅片中多子迁移率。
对于P型硅衬底，原始硅片中多数载流子为空穴，少数载流子为电子，则多子迁移率为空穴迁移率μp，多子变化浓度为空穴变化浓度Δp，少子变化浓度为电子变化浓度Δn。基于P型硅衬底的电池过程片，通过空穴迁移率μp和测试过程片的初始电阻率，即按照公式(2)计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
采用公式(3)计算得到测试过程片的隐形开路电压iVoc，
对于N型硅衬底，原始硅片中多数载流子为电子，少数载流子为空穴，则多子迁移率为电子迁移率μn，多子变化浓度为电子变化浓度Δn，少子变化浓度为空穴变化浓度Δp。基于N型硅衬底的电池过程片，通过电子迁移率μn和测试过程片的初始电阻率，即按照公式(4)计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
采用公式(5)计算得到测试过程片的隐形开路电压iVoc，
可以理解，以上公式中，T为测试温度，q、k和
均是在T一定的条件下的物理常数，显然，T为测试温度，q、k和
均发生变化，不同测试温度下q、k和
不同。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电池的测试装置，该测试装置可采用软件和/或硬件的方式实现，可用于执行上述任意实施例所述的电池的测试方法。
如图2所示本发明实施例提供的电池的测试装置包括：测厚仪10，用于测试至少一个测试过程片的厚度W；电阻测试仪20，用于测试测试过程片的原始衬底在扩散后的方阻Rk和测试过程片的方阻R0；处理模块30，用于根据至少一个测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算测试过程片的隐形开路电压。
可以理解，处理模块30可配置在表征仪器(如计算机)中应用。即测厚仪10和电阻测试仪20分别与表征仪器电连接，表征仪器可获取测厚仪10和电阻测试仪20测试得到的各项数据。表征仪器根据测厚仪10和电阻测试仪20测试得到的各项数据，计算电池过程片的隐形开路电压iVoc，以此iVoc表征电池过程片可以形成的电池的I-V曲线。
可选处理模块30包括：电阻率计算单元，用于采用公式(1)计算测试过程片的初始电阻率ρbulk，
可选处理模块30包括：掺杂浓度计算单元，用于根据测试过程片的初始电阻率，计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度；开路电压计算单元，用于根据测试过程片的原始衬底掺杂浓度，计算得到测试过程片的隐形开路电压。
可选测试过程片的原始衬底为P型硅衬底或N型硅衬底。
可选，对于P型硅衬底，掺杂浓度计算单元采用公式(2)计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μp为空穴迁移率；
开路电压计算单元采用公式(3)计算得到测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δn为电子载流子浓度，Δp为空穴变化浓度。
可选，对于N型硅衬底，掺杂浓度计算单元采用公式(4)计算得到测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μn为电子迁移率；
开路电压计算单元采用公式(5)计算得到测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δp为空穴载流子浓度，Δn为电子变化浓度。
现有技术中，可以通过抽测一小部分原始硅片的初始电阻率，将其平均值用于后期表征计算实际过程片的iVoc，初始电阻率平均值无法精准反映抽测电池片的性能，再通过该初始电阻率平均值预测电池的I-V曲线，该测试结果与实际值存在较大误差，影响后续实验。本实施例中，直接根据电池过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算初始电阻率，该初始电阻率可以精确反应电池过程片的电性能，以此计算得到电池过程片的iVoc，根据该计算得到的iVoc结果预测电池的I-V曲线，该I-V曲线与实际值的误差较小。
现有技术中，还可以通过激光打标的方式在原始硅片上作标记，并记录其初始电阻率，可在一系列制程后对其进行iVoc表征，获得准确的表征结果。然而该方法仅局限于激光打标的原硅片，即只能得到激光打标的原始硅片所对应的过程片的iVoc，无法覆盖到量产过程中的任意一块原硅片。本实施例中，对于量产过程中的任意一块原始硅片，可以根据任意一块电池过程片的参数，准确计算得到该电池过程片的iVoc，显然，iVoc的精确表征可以覆盖到量产过程中的任意一块原始硅片，也能够通过抽测的方式对任意一块过程片进行精确表征。
在此提供一现有技术方案和本发明技术方案的对比案例。实验背景如下，
硅片类型为P型单晶硅片，抽测硅片数量为50pcs，硅片电阻率范围为0.50Ω*cm～1.50Ω*cm，扩散方阻135Ω，实际方阻为实测值，硅片厚度为180um。
现有技术方案中，根据硅片电阻率范围为0.50Ω*cm～1.50Ω*cm计算得到硅片电阻率平均值为1.00Ω*cm，将待测电池过程片的电阻率按平均电阻率(1.00Ω*cm)输入至表征仪器中进行计算，50pcs硅片的iVoc计算结果平均值为668.4mV。
本发明技术方案中，(1)分别测试每一块待测过程片的实际方阻值R0；(2)将方阻实测值与扩散方阻带入方程公式(2)和(3)，得到每一块过程片的初始电阻率ρbulk；(3)将实测的过程片的初始电阻率ρbulk输入至表征仪器中进行计算，50pcs过程片的iVoc计算结果平均值为681.4mV。
显然，现有方案测得结果与本发明方案测试数值相差13.0mV，误差接近2％。本发明技术方案可以极大改善目前测试结果的准确性。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电子设备，可选该电子设备为表征仪器，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上任意实施例所述的电池的测试方法。可选电子设备还包括输入装置和输出装置，电子设备中处理器、存储装置、输入装置和输出装置可以通过总线或其他方式连接。
存储装置即存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电池的测试方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储装置中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现本发明实施例所提供的电池的测试方法。
存储装置可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，可以包括键盘、鼠标等。输出装置可包括显示屏等显示设备。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序即计算机可执行指令，该程序被处理器执行时用于实现本发明实施例所提供的电池的测试方法。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的电池的测试方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种电池的测试方法，其特征在于，包括：
获取至少一个测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算所述测试过程片的初始电阻率；
根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，计算所述测试过程片的初始电阻率包括：
采用公式(1)计算所述测试过程片的初始电阻率ρbulk，
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压，包括：
根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度；
根据所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述测试过程片的原始衬底为P型硅衬底或N型硅衬底。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，对于所述P型硅衬底，根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压，包括：
采用公式(2)计算得到所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μp为空穴迁移率；
采用公式(3)计算得到所述测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δn为电子载流子浓度，Δp为空穴变化浓度。
6.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，对于所述N型硅衬底，根据所述测试过程片的初始电阻率，计算得到所述测试过程片的隐形开路电压，包括：
采用公式(4)计算得到所述测试过程片的原始衬底掺杂浓度NA，
其中，q为物理常数，μn为电子迁移率；
采用公式(5)计算得到所述测试过程片的隐形开路电压iVoc，
其中，k和
均为物理常数，T为测试温度，Δp为空穴载流子浓度，Δn为电子变化浓度。
7.一种电池的测试装置，其特征在于，包括：
测厚仪，用于测试至少一个测试过程片的厚度W；
电阻测试仪，用于测试所述测试过程片的原始衬底在扩散后的方阻Rk和所述测试过程片的方阻R0；
处理模块，用于根据至少一个所述测试过程片的厚度W、扩散方阻Rk和过程片方阻R0，计算所述测试过程片的隐形开路电压。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1～6中任一所述的电池的测试方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～6中任一所述的电池的测试方法。
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