一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法與流程
2023-05-02 11:49:36 2
本發明涉及一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法，屬於太陽能電池技術領域。
背景技術：
常規的化石燃料日益消耗殆盡，在所有的可持續能源中，太陽能無疑是一種最清潔、最普遍和最有潛力的替代能源。目前，在所有的太陽電池中，晶體矽太陽電池是得到大範圍商業推廣的太陽能電池之一，這是由於矽材料在地殼中有著極為豐富的儲量，同時晶體矽太陽電池相比其他類型的太陽能電池有著優異的電學性能和機械性能，因此，晶體矽太陽電池在光伏領域佔據著重要的地位。
現有的晶體矽太陽電池的製造流程為：表面清洗及織構化、擴散、清洗刻蝕去邊、鍍減反射膜、絲網印刷、燒結形成歐姆接觸、測試。這種商業化晶體矽電池製造技術相對簡單、成本較低，適合工業化、自動化生產，因而得到了廣泛應用。其中，擴散是太陽電池發電的關鍵步驟，因此擴散結的特性好壞影響了電池的效率；當橫向薄層電阻低於100 歐姆時，太陽電池表面會不可避免地存在一個區域，在該區域中由於光被吸收所產生的載流子會因為壽命太短而在擴散到PN結之前就被複合，從而對電池效率沒有貢獻，該特殊區域被稱為擴散死層。擴散死層中存在著大量的填隙原子、位錯和缺陷，少子壽命較低，太陽光在死層中發出的光生載流子都被複合掉了，導致電池的轉換效率下降。
然而，對於不同的擴散工藝，是否形成死層、以及形成的死層的厚度是完全不同的，而死層會對電性能產生影響，但是現有技術中通常無法通過電池電性能直接反應擴散後PN結上是否存在死層或者死層存在多少。
因此，有必要開發一種測試方法，以知曉是否形成死層、或死層形成的情況。
技術實現要素：
本發明的發明目的是提供一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法。
為達到上述發明目的，本發明採用的技術方案是：一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測矽片進行擴散制結、去雜質玻璃層之後，採用四探針法測試其方塊電阻，記為R1；
(2) 將步驟(1)的矽片進行熱處理，激活其摻雜死層；
(3) 再次採用四探針法測試步驟(2)的矽片的方塊電阻，記為R2；
(4) 當R1>R2並且(R1-R2)/R1≥3%時，則判定晶體矽太陽能電池存在擴散死層，且擴散死層中雜質原子的濃度和摻雜層中雜質原子的濃度之比為(R1-R2)/R1。
上文中，所述四探針法是現有技術，四探針法通常用來測量半導體的電阻率。
上述技術方案中，所述步驟(2)中，所述熱處理為：在氮氣和/或惰性氣體氣氛中，將步驟(1)的矽片放入爐管中進行熱處理，溫度為950~1050℃，激活時間為5~60min。
優選的，所述熱處理的溫度為1000℃，激活時間為5min。
上述技術方案中，所述步驟(2)中，所述熱處理為：採用532 nm雷射進行熱激活，雷射脈衝寬度為50 ns~1 us，雷射功率為0.1~2 J/cm2。
優選的，所述步驟(1)中，所述待測矽片為P型矽片，通過磷擴散進行擴散制結，去磷矽玻璃層之後，採用四探針法測試其方塊電阻。
與之相應的另一種技術方案，一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測矽片進行擴散制結、去雜質玻璃層之後，採用電化學電容-電壓法測試擴散雜質分布，記錄0.15微米處的雜質濃度，記為C1；
(2) 將步驟(1)的矽片進行熱處理，激活其摻雜死層；
(3) 再次採用電化學電容-電壓法測試擴散雜質分布，記錄0.15微米處的雜質濃度，記為C2；
(4) 當C1R2並且(R1-R2)/R1≥3%時，則判定晶體矽太陽能電池存在擴散死層，且擴散死層中雜質原子的濃度和摻雜層中雜質原子的濃度之比為(R1-R2)/R1。
實施例二：
一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測P型矽片進行磷擴散制結、去磷矽玻璃層之後，採用四探針法測試其方塊電阻，記為R1；
(2) 將步驟(1)的矽片進行熱處理，激活其摻雜死層；
所述熱處理為：採用532 nm雷射進行熱激活，雷射脈衝寬度為50 ns，雷射功率為1.5 J/cm2；
(3) 再次採用四探針法測試步驟(2)的矽片的方塊電阻，記為R2；
(4) 當R1>R2並且(R1-R2)/R1≥3%時，則判定晶體矽太陽能電池存在擴散死層，且擴散死層中雜質原子的濃度和摻雜層中雜質原子的濃度之比為(R1-R2)/R1。
實施例三
一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測P型矽片進行磷擴散制結、去磷矽玻璃層之後，採用電化學電容-電壓法測試擴散雜質分布，記錄0.15微米處的雜質濃度，記為C1；
(2) 將步驟(1)的矽片進行熱處理，激活其摻雜死層；
所述熱處理為：在氮氣和氬氣的混合氣氛中，將步驟(1)的矽片放入爐管中進行熱處理，溫度為1000℃，激活時間為5min；
(3) 再次採用電化學電容-電壓法測試擴散雜質分布，記錄0.15微米處的雜質濃度，記為C2；
(4) 當C1<C2並且(C2-C1)/C1≥10%時，則判定晶體矽太陽能電池存在擴散死層。
實施例四
一種晶體矽太陽能電池擴散死層的測試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測P型矽片進行磷擴散制結、去磷矽玻璃層之後，採用電化學電容-電壓法測試擴散雜質分布，記錄0.15微米處的雜質濃度，記為C1；
(2) 將步驟(1)的矽片進行熱處理，激活其摻雜死層；
所述熱處理為：採用532 nm雷射進行熱激活，雷射脈衝寬度為50 ns，雷射功率為1.5 J/cm2；
(3) 再次採用電化學電容-電壓法測試擴散雜質分布，記錄0.15微米處的雜質濃度，記為C2；
(4) 當C1<C2並且(C2-C1)/C1≥10%時，則判定晶體矽太陽能電池存在擴散死層。