CN114520155A - 太阳能电池的监测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种太阳能电池的监测方法，包括选取测试片，在所述测试片的表面制备掺杂多晶硅层，所述掺杂多晶硅层与测试片的掺杂类型一致；再采用四探针法测得测试片的方阻Rtotal，结合所述测试片的自身方阻RSi计算得到所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly‑Si。本申请采用四探针法对掺杂多晶硅层的方阻进行测试，现场反馈更为及时；并通过选取合适的测试片对掺杂多晶硅层的掺杂浓度与制备工艺进行监测，避免硅片自身电阻率分布不均影响测试结果，能够有效提高测试准确性。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池生产与测试技术领域，特别涉及一种太阳能电池的监测方法。
背景技术
晶体硅太阳能电池目前仍占据光伏市场的重要地位，而随着光伏产业的快速发展，国内外市场对于电池效率的要求也越来越高，这也促使众多厂商积极进行高效电池的开发与研究。周知地，电池表面复合损失是制约电池效率提升的关键因素，如PERC电池就是通过在电池背面增设钝化膜，降低表面载流子的复合，提高电池转换效率。业内近年推出的TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)电池是在电池背面制备超薄的隧穿氧化层和掺杂多晶硅层，共同形成了钝化接触结构，可以极大地降低背面的表面复合和金属复合，进而大幅度的提升电池的开路电压Voc和转换效率。
上述TOPCon电池的制备过程中，掺杂多晶硅层可以采用热扩散或离子注入等方法制得，其中，磷原子的掺杂浓度和隧穿氧化层的破坏程度决定了背面钝化效果，也直接影响电池效率。因此，实际生产中需要实时监测电池背面磷掺杂多晶硅层的掺杂浓度，所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度的检测目前主要有下列两种：一是采用四探针法直接测试掺杂后的硅片背面方阻；二是清洗去除硅片背面的磷硅玻璃(PSG)，再采用电化学电容电压方法(ECV)测试，得到磷掺杂曲线。
但上述方法均存有不足，前者由于掺杂多晶硅层与N型硅片形成高低结，四探针法测试的背面方阻实际为掺杂多晶硅层与硅基底两者并联的测试结果；且N型硅片的体电阻率分布较为分散，检测结果较难准确反映出磷掺杂的轻重。后者则耗时太长，实际量产过程中难以及时反馈产线的真实状况，现场应用不太现实。
鉴于此，有必要提供一种新的太阳能电池的监测方法。
发明内容
本申请目的在于提供一种太阳能电池的监测方法，能够对掺杂多晶硅层的掺杂浓度与制备工艺实现及时反馈与监测，并保证测试结果的准确性。
为实现上述发明目的，本申请实施例提供一种太阳能电池的监测方法，主要包括：
选取测试片；
在所述测试片的表面制备掺杂多晶硅层，所述掺杂多晶硅层与测试片的掺杂类型一致；
采用四探针法测得所述测试片的方阻Rtotal；
再根据算式
计算得到掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si，RSi为测试片的自身方阻。
作为本申请实施例的进一步改进，所述“选取测试片”步骤包括提供硅片；
设定若干测试区域；
测试得到若干不同测试区域的电阻率ρ；
每一所述测试区域的电阻率ρ均处于既定的阈值范围时，则该硅片可作为测试片；
任一所述测试区域的电阻率ρ超出所述阈值范围，则该硅片不能作为测试片。
作为本申请实施例的进一步改进，所述“选取测试片”步骤中所述测试区域的电阻率ρ的阈值范围设置为1.0～1.1Ω·cm。
作为本申请实施例的进一步改进，所述测试区域的电阻率ρ采用四探针法测得，所述硅片的测试区域数目设置不小于5个。
作为本申请实施例的进一步改进，采用四探针法对用作测试片的硅片的不同测试区域的方阻R□进行检测；求取不同测试区域的方阻R□的平均值作为测试片的自身方阻RSi；或，
采用四探针法对用作测试片的硅片的不同测试区域的电阻率ρ进行检测；求取不同测试区域的电阻率ρ的平均值ρ'；再根据所述硅片的厚度w计算得到测试片的自身方阻RSi，RSi＝ρ'/w。
作为本申请实施例的进一步改进，将完成方阻Rtotal检测的测试片进行清洗，去除所述测试片表面的掺杂多晶硅层；
再采用四探针法测得所述测试片的自身方阻RSi。
作为本申请实施例的进一步改进，所述监测方法还包括在所述测试片的表面制备隧穿层，所述隧穿层位于所述测试片与掺杂多晶硅层之间。
作为本申请实施例的进一步改进，所述监测方法还包括根据掺杂多晶硅层的厚度设定所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si的监测范围；
若所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si处于监测范围内，所述掺杂多晶硅层的制备工艺正常；
若所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si超出监测范围，所述掺杂多晶硅层制备工艺异常。
作为本申请实施例的进一步改进，所述掺杂多晶硅层的厚度介于140～150μm；所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si的监测范围设置为60～70ohm/sq。
作为本申请实施例的进一步改进，测得所述测试片至少两个不同位置的方阻，再计算所述测试片至少两个不同位置的方阻的平均值作为方阻Rtotal。
作为本申请实施例的进一步改进，所述测试片为N型硅片；所述掺杂多晶硅层为磷掺杂多晶硅层。
本发明的有益效果是：采用本申请监测方法，采用四探针法对掺杂多晶硅层的方阻进行测试，能够快速判断掺杂多晶硅层的掺杂浓度及制备工艺是否正常，实现现场快速反馈；并通过选取合适的测试片进行监测，避免硅片自身电阻率分布不均影响测试结果，能够有效提高测试准确性。
附图说明
图1为本发明太阳能电池的监测方法的主要流程示意图。
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。
参图1所示，本申请提供的太阳能电池的监测方法包括：
选取测试片；
将所述测试片放置到的既定位置，并在所述测试片的表面制备形成掺杂多晶硅层，所述掺杂多晶硅层与测试片的掺杂类型一致；
采用四探针法测得所述测试片的方阻Rtotal；
再根据算式
计算得到掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si，RSi为测试片的自身方阻。
本实施例中，所述测试片采用N型硅片，所述掺杂多晶硅层设置为磷掺杂多晶硅层。所述测试片的方阻Rtotal可视为所述掺杂多晶硅层与N型硅片两者并联的测试结果，因而满足
即在测得方阻Rtotal后，结合所述测试片的自身方阻RSi便可计算得到所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si；再通过所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si便可判断所述掺杂多晶硅层的制备工艺是否正常。当然，前述既定位置是指用于制备掺杂多晶硅层的工艺位置，其可根据不同的生产设备及温区设置进行调节确定。
所述“选取测试片”步骤具体包括：
提供硅片；
在所述硅片上设定若干测试区域，所述测试区域的数目设置不小于5个；
采用四探针法测试得到若干不同测试区域的电阻率ρ；
每一所述测试区域的电阻率ρ均处于既定的阈值范围时，则该硅片可作为测试片；
任一所述测试区域的电阻率ρ超出所述阈值范围，则该硅片不能作为测试片。
其中，所述“选取测试片”步骤中，所述测试区域的电阻率ρ的阈值范围设置为1.0～1.1Ω·cm。
为保证所述测试片与实际生产的电池片的表面形态一致，用作测试片的硅片通常可采用酸/碱溶液进行表面处理，再于所述测试片背面制备一层隧穿层，所述隧穿层位于所述测试片与掺杂多晶硅层之间。所述隧穿层通常设置为SiO2膜层或SiOxNy膜层，且所述隧穿层的厚度设置为0.5～3nm，其具体制备过程此处不再赘述。
所述测试片的自身方阻RSi通过下述方法得到：
采用四探针法对用作测试片的硅片的不同测试区域的方阻R□进行检测；求取不同测试区域的方阻R□的平均值作为测试片的自身方阻RSi；或，
采用四探针法对用作测试片的硅片的不同测试区域的电阻率ρ进行检测；求取不同测试区域的电阻率ρ的平均值ρ'；再根据所述硅片的厚度w计算得到测试片的自身方阻RSi，RSi＝ρ'/w。
在本申请的其它实施方式中，还可以将完成方阻Rtotal检测的测试片进行清洗，去除所述测试片表面的掺杂多晶硅层；再采用四探针法测得所述测试片的自身方阻RSi。也就是说，所述测试片的自身方阻RSi既可以在制备所述掺杂多晶硅层之前进行测试得到，也可以在制备掺杂多晶硅层之后，再进行清洗、测试得到。
除此，所述测试片的方阻Rtotal也可以通过检测所述测试片上至少两个不同位置的方阻，再计算所述测试片至少两个不同位置的方阻的平均值得到。
所述监测方法还包括根据所述掺杂多晶硅层的厚度设定所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si的监测范围；
若所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si处于监测范围内，判断所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度及制备工艺正常；
若所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si超出监测范围，判断所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度及制备工艺出现异常。
作为示例地，所述掺杂多晶硅层的厚度介于140～150μm时，将所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si的监测范围设置为60～70ohm/sq。也就是说，将所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si是否处于60～70ohm/sq作为条件，能够现场快速判断所述掺杂多晶硅层的掺杂浓度与工艺是否出现异常。
综上所述，本申请监测方法采用四探针法对掺杂多晶硅层的方阻进行测试，能够快速判断掺杂多晶硅层的掺杂浓度及制备工艺是否正常，实现现场快速反馈；并通过选取合适的测试片进行监测，避免硅片自身电阻率分布不均影响测试结果，更好地保证测试准确性。
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 (11)
1.一种太阳能电池的监测方法，其特征在于：
选取测试片；
在所述测试片的表面制备掺杂多晶硅层，所述掺杂多晶硅层与测试片的掺杂类型一致；
采用四探针法测得所述测试片的方阻Rtotal；
再根据算式
计算得到掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si，RSi为测试片的自身方阻。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：所述“选取测试片”步骤包括提供硅片；
设定若干测试区域；
测试得到若干不同测试区域的电阻率ρ；
每一所述测试区域的电阻率ρ均处于既定的阈值范围时，则该硅片可作为测试片；
任一所述测试区域的电阻率ρ超出所述阈值范围，则该硅片不能作为测试片。
3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于：所述“选取测试片”步骤中所述测试区域的电阻率ρ的阈值范围设置为1.0～1.1Ω·cm。
4.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于：所述测试区域的电阻率ρ采用四探针法测得，所述硅片的测试区域数目设置不小于5个。
5.根据权利要求2至4任一项所述的监测方法，其特征在于：采用四探针法对用作测试片的硅片的不同测试区域的方阻R□进行检测；求取不同测试区域的方阻R□的平均值作为测试片的自身方阻RSi；或，
采用四探针法对用作测试片的硅片的不同测试区域的电阻率ρ进行检测；求取不同测试区域的电阻率ρ的平均值ρ'；再根据所述硅片的厚度w计算得到测试片的自身方阻RSi，RSi＝ρ'/w。
6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：将完成方阻Rtotal检测的测试片进行清洗，去除所述测试片表面的掺杂多晶硅层；
再采用四探针法测得所述测试片的自身方阻RSi。
7.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：所述监测方法还包括在所述测试片的表面制备隧穿层，所述隧穿层位于所述测试片与掺杂多晶硅层之间。
8.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：所述监测方法还包括根据掺杂多晶硅层的厚度设定所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si的监测范围；
若所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si处于监测范围内，所述掺杂多晶硅层的制备工艺正常；
若所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si超出监测范围，所述掺杂多晶硅层制备工艺异常。
9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于：所述掺杂多晶硅层的厚度介于140～150μm；所述掺杂多晶硅层的方阻Rpoly-Si的监测范围设置为60～70ohm/sq。
10.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：测得所述测试片至少两个不同位置的方阻，再计算所述测试片至少两个不同位置的方阻的平均值作为方阻Rtotal。
11.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：所述测试片为N型硅片；所述掺杂多晶硅层为磷掺杂多晶硅层。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114678449A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-06-28 | 一道新能源科技(衢州)有限公司 | 一种用于降低太阳能电池n+区域掺杂浓度的扩散工艺 |
| CN116660628A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-29 | 山东天岳先进科技股份有限公司 | 一种测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法 |
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| CN114678449B (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-02 | 一道新能源科技(衢州)有限公司 | 一种用于降低太阳能电池n+区域掺杂浓度的扩散工艺 |
| CN116660628A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-29 | 山东天岳先进科技股份有限公司 | 一种测试切割后导电型碳化硅晶圆的电阻率的方法 |
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