矽太陽能電池結深的測量方法
2023-09-22 05:43:10 1
專利名稱：：矽太陽能電池結深的測量方法
技術領域：
：本發明涉及一種矽太陽能電池結深的測量方法，屬矽太陽能電池性能參數測量方法
技術領域：
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背景技術：
：在能源逐漸匱乏的當今社會，人們急需找到一種可再生能源來代替非可再生能源。眾所周知，太陽給了地球無窮無盡地熱量，因此人們把目標指向了太陽。對於矽太陽電池的製作，p-n結是電池的"心臟"，之所以太陽電池能夠產生電是利用p-n結的靜電場作用，將電子和空穴對分離，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊，從而達到發電的目的，所以p-n結的好壞將直接影響到太陽電池性能的好壞。在矽太陽能電池的生產過程中，一般採用磷源擴散法，即用氮氣攜帶三氯氧磷，在高溫和有氧環境下，通過置換反應，進而擴散入矽片內。擴散的深度也就是結深是對太陽能電池的效率影響很大，結深太深或者太淺都會減少載流子的壽命，影響其效率，想要提高電池的效率就必須有適當的結深。而控制結深的前提就是能夠測量結深。目前測量結深的方法大都來自測量拋光晶片結深的方法，如顯色法，幹涉法等。可是太陽能電池相對於拋光晶片來說具有其自身的特點，那就是1、它的結深比較淺，小於0.5微米。2、在其表面，由於要減少光的反射，所以呈絨面或金字塔型結構，金字塔的高度為24微米。擴散的過程中，平常的晶片的PN結是水平的，晶片表面是拋光的，而對矽太陽能電池來說，磷原子從金字塔的側面擴散進入矽片，這就給測量造成了一定的困難，基於這些特點，就必須尋找新的方法來測量結深。
發明內容本發明採用了陽極氧化法結合差重法對矽太陽能電池的結深進行測量。本發明一種矽太陽能電池結深的測量方法，其特徵在於具有以下的步驟a.將具有磷擴散層的矽基片的矽太陽能電池作為測試對象；首先用超聲波清洗磷擴散層矽基片，然後用氫氟酸腐蝕掉磷擴散時殘留的原始氧化層；此時測量所述磷擴散層矽基片也即電池片的重量及方塊電阻；b.接著用陽極氧化法來氧化矽基片表面；氧化l分鐘後用氫氟酸腐蝕掉產生的氧化層，隨後測量其方塊電阻；再氧化，再測量，如此重複多次後，會發現方塊電阻由逐漸變大突然轉為變小；到方塊電阻變小時稱得其重量；這個重量與一開始稱得的重量的差值就是擴散層的重量；將這個重量差值除以擴散層的密度和腐蝕掉的擴散層的面積，就得到擴散層的平均深度，也即就是電池片的結深。所述的陽極氧化法是以銅片為陰極，矽基片也即電池片為陽極，電解液為硝酸鈉溶液；電源為60±15V的直流電源。本發明測量太陽能電池結深的原理如下由於矽太陽能電池的PN結不是水平方向的，而且矽基片表面的狀態不利於直接觀察結深，因此只有間接測量。這裡選用陽極氧化法是因為這種方法氧化矽片的速度較慢，適用於淺結的測量，能精確地腐蝕掉擴散層，即便會腐蝕掉少許襯底，但此方法測量結深的誤差小於300埃。同時可避免熱氧化法製得氧化層帶來的使擴散層變深的後果。先測量未腐蝕的電池片的重量，然後測量腐蝕掉擴散層的電池片的重量，兩者的差值就是擴散層的重量，再用這個重量除以擴散層的密度和腐蝕掉的擴散層的面積(整個電池片的表面積，為金字塔的側面積總和)就得出擴散層的深度，也就是平均結深。本發明方法不同於平常的拋光晶片表面積結深的測量，因平常拋光晶片的PN結是水平的；而本發明的特點是可以測量矽太陽能電池片的金字塔型表面的結深。圖1為本發明中用陽極氧化法來氧化矽基片表面的裝置的示意圖。圖2為具有磷擴散層矽基片絨面表面的氧化示意圖。具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述於後。實施例l本實施例中矽太陽能電池的結深的測量方法的步驟如下(1)將矽太陽能電池的電池片，也即具有磷擴散層的矽基片先進行超聲波清洗，然後用氫氟酸腐蝕掉磷擴散時殘留的原始氧化層；此時測量所述磷擴散層矽基片也即電池片的重量Mi及其方塊電阻；(2)接著用陽極氧化法來氧化矽基片表面；氧化裝置參見圖1;圖1為用陽極氧化法來氧化所述矽基片表面的裝置示意圖。以銅為陰極，以所述矽基片也即電池片為陽極，電解液為硝酸鈉溶液，在直流電源電壓為65V的條件下進行陽極氧化反應；氧化反應l分鐘後得到氧化層，並用氫氟酸腐蝕掉產生的氧化層，隨後測量其方塊電阻；再氧化，再測量，如此重複9次後，過程中會發現方塊電阻由逐漸變大突然轉為變小；到方塊電阻變小時稱得其重量M2;將該重量M2與一開始稱得的重量M,的差值即(N^-M2)，即就是擴散層的重量；將這個重量差值除以擴散層的密度和腐蝕掉的擴散層的面積，就得到擴散層的平均深度，也即就是所述電池片的結深。其計算公式為formulaseeoriginaldocumentpage5此處A為面積因子，取值範圍為L01.8;L為電池片的長度，W為電池片的謇度，Ps,為矽擴散層的密度。擴散層的面積應是整個電池片的表面積，即應是金字塔型表面的測量面積的總和，在本公式中僅是近視計算的表面積。本實施例的測試結果見下表1。表l本實施例的測試結果tableseeoriginaldocumentpage5(o'8578-o'8571)=0211x13.5x2.36本發明的測量方法在測試過程中應注意之點如下在腐蝕過程中只能把氫氟酸塗布在擴散層那一面，而不能把整個測試樣品浸入氟酸內；因為矽太陽能電池的電池片背面也是矽材料，同樣可以被氧化，產生氧化層，如果把樣品浸入氫氟酸內，同樣會腐蝕掉這一層，最終影響測量的準確性。因此，為了提高準確性，只能腐蝕掉擴散層所在的那一面產生的氧化層。關於具有磷擴散層矽基層絨面表面即金字塔型表面的氧化情況參見圖2。本發明的測量方法可應用於測量太陽能矽電池的結深，為擴散工藝提供所需的數據信息，對於控制和改善擴散工藝，提高太陽能電池的效率是有積極意義的。權利要求1.一種矽太陽能電池結深的測量方法，其特徵在於具有以下的步驟a.將具有磷擴散層的矽基片的矽太陽能電池作為測試對象；首先用超聲波清洗磷擴散層矽基片，然後用氫氟酸腐蝕掉磷擴散時殘留的原始氧化層；此時測量所述磷擴散層矽基片也即電池片的重量及方塊電阻；b.接著用陽極氧化法來氧化矽基片表面；氧化1分鐘後用氫氟酸腐蝕掉產生的氧化層，隨後測量其方塊電阻；再氧化，再測量，如此重複多次後，會發現方塊電阻由逐漸變大突然轉為變小；到方塊電阻變小時稱得其重量；這個重量與一開始稱得的重量的差值就是擴散層的重量；將這個重量差值除以擴散層的密度和腐蝕掉的擴散層的面積，就得到擴散層的平均深度，也即就是電池片的結深。2.如權利要求1所述的一種矽太陽能電池結深的測量方法，其特徵在於所述的陽極氧化法是以銅片為陰極，矽基片也即電池片為陽極，電解液為硝酸鈉溶液；電源為60士15V的直流電源。全文摘要本發明涉及一種矽太陽能電池結深的測量方法，屬矽太陽能電池性能參數測量方法
技術領域：
。本發明的測量方法採用了陽極氧化法結合差重計算法對矽太陽能電池的結深進行測量和計算。本發明的測量方法是先測量未腐蝕的磷擴散層矽基片即電池片的重量及方塊電阻，然後用陽極氧化法來氧化所述矽基片表面，得到了氧化層；然後用氫氟酸腐蝕掉所產生的氧化層，隨後測量其方塊電阻，重複多次上次操作，直到方塊電阻由大變小時，稱得其重量；這個重量與一開始稱得重量的差值就是擴散層的重量，將這個重量差值除以擴散層的密度和腐蝕掉的擴散層的面積，就得到擴散層的平均深度，也即就是電池片的結深。文檔編號H01L21/66GK101281935SQ20081003772公開日2008年10月8日申請日期2008年5月20日優先權日2008年5月20日發明者史偉民,偉吳,磊張,馬忠權申請人:上海大學