CN115877082A - 一种基于wct120的蓝膜片方阻测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，首先确定待监控蓝膜片的原硅电阻率和厚度，所述蓝膜片包括扩散层和硅基底层，厚度指的是硅基底层的厚度；在丝网印刷前对蓝膜片进行取样，采用WCT120获取取样蓝膜片的整体电阻R_total；然后利用计算模型计算出蓝膜片的扩散方阻R_emitter的数值。本发明中采用WCT120先对蓝膜片的整体电阻进行测试，然后根据计算模型反推出蓝膜片的扩散方阻，能够在丝网印刷前，获取镀膜后半成品——蓝膜片，发现蓝膜片方阻异常，可以直接将蓝膜片返工处理，降低造成的损失以及减少返工的成本，避免丝网印刷工序资源和成本浪费。结合自动化，此步骤可集成到产线，进行批量测试，挑选出方阻异常片。

Description

一种基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产制造技术领域，具体涉及一种基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法。

背景技术

电池片是太阳能电池的核心部件，电池片的性能将直接影响电池的转化率等性能，因此，在电池制程中需要对电池片的性能进行监控。现有技术中，一般采用电致光检测(Electroluminescent，简称EL)作为探知和监控电池片因工艺或材料本身所具有的一些缺陷的重要手段，它能反馈出电池片电学上的问题。当产线出现EL不良时，则需要确认不良是由哪些因素或工序引起的。

传统产线对方阻的监控，全部停留在镀膜前或者丝网后。一般镀膜前多指：扩散后方阻监控。丝网印刷后方阻监控多指：传输线模型法(Transmission Line Method，简称TLM)方阻监控，测试成品电池片的方阻，以排除扩散制程的影响。

TLM测试结构由至少三种不同间距的接触构成。在这种方法中，电流被限制从一个金属接触流向在半导体表面流动，通过半导体片经过一定距离，然后向上流入第二个金属接触。通过这种方法可以获取成品电池片的方阻，但是这种方法有以下几个问题：1)测试耗时长；2)需要切割样品，为破坏性测试，如果样本数量多则会导致测试成本比较高，因此，一般测试样本数量较少；3)测试结果受样品制备、样本数量、探针下压准确性、印刷形貌等因素的影响。

另外，现有的测试方法，一般都是对成品电池片的方阻进行监控，成品电池片是通过丝网印刷在蓝膜片上形成金属电极后的成品。众所周知，丝网印刷工序在电池生产成本中占比较高，当前期的蓝膜片的方阻异常时，如果在制成成品电池片后再监控方阻，则会导致成本的浪费，造成很大的经济损失和资源浪费，因此，如何在丝网印刷前发现电池半成品方阻异常并及早返工，并可极大程度地降低电池生产过程中的返工成本。

因此，亟需提供一种能够减小损失和返工成本的且能够实现对电池片性能进行监控的方阻测试方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中对成品电池方阻测试艺监控电池片性能的不足，本发明提供一种基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，包括以下步骤：

S1：确定待监控蓝膜片的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness，所述蓝膜片包括扩散层和硅基底层，厚度Si_thinkness指的是硅基底层的厚度。

S2：根据步骤S1中获得的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness计算基底电阻R_base，则：R_base＝Base_Resistivity÷Si_thinkness；

S3：在丝网印刷前对蓝膜片进行取样，采用WCT120获取取样蓝膜片的整体电阻R_total。

生产线监控成品片方阻一般都是取样，切割成品电池进行制样，按照TLM方法测试出成品片方阻，本发明中的方法不用损坏样品，可以直接在丝网印刷前取样测试，由于本方法中只与待测试样品的厚度和电阻率有关，因此对取样数量和样品尺寸均没有要求。

S4：在已知整体电阻R_total、基底电阻R_base后，即可根据计算模型，反推出R_emitter的数值，因此，将基底电阻R_base和整体电阻R_total带入扩散方阻的计算模型中，利用计算模型计算出R_emitter的数值，其中，计算模型为：

式中，R_total表示蓝膜片的整体电阻，R_base表示基底电阻；R_emitter表示发射极电阻，即蓝膜片的扩散方阻。此处的整体电阻R_total可以是烧结前整体电阻也可以是烧结后的整体电阻，通过烧结前后整体电阻来计算出烧结前后蓝膜片的扩散方阻，从而可以进行烧结前后的对比。

进一步的，步骤S1中需要在产线批量投产之前确定待监控蓝膜片的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness。

进一步的，步骤S1中获取原硅电阻率的方式有很多，包括但不限于采用WCT120、原硅电阻率测试仪或硅片分选机获取。

进一步的，步骤S3中采用WCT120获取取样蓝膜片的整体电阻R_total包括以下步骤：将取样的蓝膜片放置在WCT120的测试台面上，并将步骤S2中获得的基底电阻R_base的数值输入到WCT120中，点击“测试”，获取获取蓝膜片的整体电阻R_total。

进一步的，步骤S3中取样后的蓝膜片，可以通过WCT120直接测试蓝膜片或者将蓝膜片烧结再测试，两种方式，对比烧结对方阻的影响。如果只是监控产线水平，可直接在烧结前取样，取样产品在无划伤的情况下，均可继续印刷，生产成成品电池。

本发明的有益效果是：

(1)蓝膜片是硅片镀膜后形成的中间产品，由于镀膜的SiNx材料是绝缘体，无法直接通过常规的四探针法测量蓝膜片的方阻，一般行业内，不会去监控蓝膜片的方阻，而是在丝网印刷后，也就是在蓝膜片上进行金属化电极印刷，构成导体，将蓝膜片制成成品电池片后，采用TLM方法通过电极测试成品电池片上的方阻，测试时需要对成品电池片进行切割，为破坏性测试，因此，考虑到成本问题，一般测试样本量比较少，且测试耗时比较长。本发明中采用WCT120先对蓝膜片的整体电阻进行测试，然后，根据计算模型，反推出蓝膜片的扩散方阻的测试方法，能够在丝网印刷前，获取镀膜后半成品——蓝膜片，发现蓝膜片方阻异常，可以直接将蓝膜片返工处理，降低造成的损失以及减少返工的成本，避免丝网印刷工序资源和成本浪费。

(2)该方法避免了切片测试，不损坏硅片，同时可有效监控丝网印刷前产线上蓝膜片的方阻，便于分析扩散后到成品端出现的制程异常，对产线制程监控具有极大意义。

(3)取样测试，终归只是一种小样本监控手段，为了实验数据全面监控，本专利提出的发明点完全可以集成到在线生产中，在第一道印刷前加装一个皮带传送装置，实现方阻全检。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明蓝膜片的结构示意图。

图2是WCT120测试原硅电阻率结果图。

图3是WCT120测试原硅电阻率流程图

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明的一种基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，包括以下步骤：

S1：在产线批量投产之前，确定待监控蓝膜片的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness，如图1所示，本发明中蓝膜片包括扩散层和硅基底层，厚度Si_thinkness指的是硅基底层的厚度。获取原硅电阻率的方式有很多，包括但不限于采用WCT120、原硅电阻率测试仪或硅片分选机获取原硅电阻率，本实施例中仅举例了WCT120结果和原硅电阻率测试仪结果，验证两种设备的测试结果一致。例如：用电阻率测试仪获取原硅电阻率为(～0.7ohm.cm)，图2为WCT120测试原硅电阻率结果图，其中方块表示烧结前测试的原硅电阻率，圆形表示烧结后测试的原硅电阻率；三角形表示烧结前后的电阻率测试仪测试的原硅电阻率；图中的“烧结前”、“烧结后”为WCT120的测试结果，烧结前“Measured_Resistivity”、烧结后“Measured_Resistivity”，其中测试电阻率Measured_Resistivity、整体电阻R_total以及硅片厚度之间的关系为：Measured_Resistivity＝R_total*硅片厚度，从而可以计算出整体电阻R_total的数值，其中，硅片厚度指Si_thinkness。图2中的“Base_Resistivity”是原硅电阻率测试仪的测试结果，从图2可知：未经过扩散、钝化制程的片子，WCT120测试的“Measured_Resistivity”结果与原硅电阻率测试仪结果一致；图2只为说明WCT120测试原硅电阻率的准确性，获取原硅电阻率的方式有很多，包括但不限于上述方法。

S2：根据步骤S1中获得的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness计算基底电阻R_base，则：R_base＝Base_Resistivity÷Si_thinkness；

例如：已知原硅电阻率Base_Resistivity为0.656ohm.cm，硅片厚度Si_thinkness为160μm，则：R_base＝(0.656ohm.cm)÷(160μm)＝41ohm/sq。

S3：在丝网印刷前对蓝膜片进行取样，将取样的蓝膜片放置在WCT120的测试台面上，并将步骤S2中获得的基底电阻R_base的数值输入到WCT120中，点击“测试”，从而采用WCT120获取取样蓝膜片的整体电阻R_total。

本实施例中为了对比烧结对方阻的影响，对烧结前后的蓝膜片的原硅电阻率均进行了测试，然后，通过WCT120分别测试出烧结前后蓝膜片的整体电阻R_total。

S3：然后将步骤S2中获得烧结前后的基底电阻R_base和整体电阻R_total分别代入扩散方阻的计算模型中，利用计算模型分别计算出烧结前蓝膜片的发射极电阻R_emitter的数值，以及烧结后蓝膜片的发射极电阻R_emitter的数值，对数值进行比较，以实现产线的监控，其中，计算模型为：

/>

式中，R_total表示蓝膜片的整体电阻，R_base表示基底电阻；R_emitter表示发射极电阻。

本实施例中WCT120测试的蓝膜片整体电阻R_total结果为34.3ohm/sq，将整体电阻R_total的数值34.3ohm/sq和基底电阻R_base的数值41ohm/sq代入计算模型中，获得蓝膜片的扩散方阻R_emitter数值为209.9ohm/sq。通过蓝膜片的扩散方阻R_emitter数值可以做SPC管控，判断产线现有水平，检查是否有异常片。

本发明的测试方法，可以用于抽测产线上蓝膜片，也可以对丝网印刷前的设备进行改造，实现产线批量自动化测试，即可实现产线蓝膜片方阻监控，该方法避免了切片测试，不损坏硅片，同时可有效监控丝网前方阻，对产线制程监控具有极大意义。

该方法应用到后期，更加可以集成到生产线，并可设置方阻管控范围，将方阻异常值挑选出来。比如在丝网上料至一道印刷前，在电池传送到下方加装一个WCT120装置，即可获取每一片的方阻数值。此方法一旦应用于产线，既可以监控产线方阻、及早返工降低返工成本，又可应用于产线数据分析。比如分析产线批量电性能与方阻的相关性，为产线扩散工艺调整提供了方向。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：确定待监控蓝膜片的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness，所述蓝膜片包括扩散层和硅基底层，厚度Si_thinkness指的是硅基底层的厚度；

S2：根据步骤S1中获得的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness计算基底电阻R_base，则：R_base＝Base_Resistivity÷Si_thinkness；

S3：在丝网印刷前对蓝膜片进行取样，采用WCT120获取取样蓝膜片的整体电阻R_total；

S4：将基底电阻R_base和整体电阻R_total代入扩散方阻的计算模型中，利用计算模型计算出R_emitter的数值，其中，计算模型为：

式中，R_total表示蓝膜片的整体电阻，R_base表示基底电阻；R_emitter表示发射极电阻，即蓝膜片的扩散方阻。

2.如权利要求1所述的基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，其特征在于：步骤S1中需要在产线批量投产之前确定待监控蓝膜片的原硅电阻率Base_Resistivity和厚度Si_thinkness。

3.如权利要求1所述的基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，其特征在于：步骤S1中原硅电阻率采用WCT120、原硅电阻率测试仪或硅片分选机获取。

4.如权利要求1所述的基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，其特征在于：步骤S3中采用WCT120获取取样蓝膜片的整体电阻R_total包括以下步骤：将取样的蓝膜片放置在WCT120的测试台面上，并将步骤S2中获得的基底电阻R_base的数值输入到WCT120中，点击“测试”，获取获取蓝膜片的整体电阻R_total。

5.如权利要求1所述的基于WCT120的蓝膜片方阻测试方法，其特征在于：步骤S3中取样后的蓝膜片采用WCT120直接进行测试，或者将蓝膜片烧结之后再采用WCT120进行测试。

Images