[發(fā)明專利]單晶硅太陽電池絨面上pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布的測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910182605.6
• 申請日: 2009-09-17
• 公開（公告）號: CN101692062A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊春杰;朱敏杰;沈?qū)?/a>;馬躍;王景霄
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇林洋新能源有限公司
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01N5/04
• 代理公司: 南通市永通專利事務(wù)所 32100
• 代理人: 葛雷

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種單晶硅太陽電池絨面上pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布的測量方法，屬于太陽電池性能參數(shù)測量方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

提高晶體硅太陽電池轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)電成本是未來的發(fā)展趨勢，也是太陽電池領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。pn結(jié)是晶體硅太陽電池的核心部分，目前主要采用液態(tài)磷源(POCl₃)作為雜質(zhì)，在高溫通氧的條件下在p型硅片表面擴(kuò)散制作而成，pn結(jié)的質(zhì)量直接影響晶體硅太陽電池的轉(zhuǎn)化效率，提高轉(zhuǎn)化效率必須控制合適的pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布。

目前晶體硅太陽電池pn結(jié)測量方法如SIMS(二次離子質(zhì)譜)、SRP(擴(kuò)展電阻)，測試樣品必須為拋光片，而拋光片上的pn結(jié)是水平的，與晶體硅太陽電池的pn結(jié)狀況不同，單晶硅的pn結(jié)是沿著金字塔絨面結(jié)構(gòu)向內(nèi)分布的。拋光片的測試結(jié)果只能做對比，不代表晶體硅太陽電池pn結(jié)的真實(shí)情況。因此迫切需要一種新方法測量大規(guī)模生產(chǎn)的單晶硅太陽電池的pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提出一種真實(shí)反映擴(kuò)散情況，采用電化學(xué)方法結(jié)合稱重法的單晶硅太陽電池絨面上pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布的測量方法。

這套方法不依賴大型昂貴測量儀器，成本低，操作簡便易行，測量精度高，可滿足生產(chǎn)測量的需要。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種單晶硅太陽電池絨面上pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布的測量方法，其特征是：包括下列步驟：

(1)把具有金字塔絨面的擴(kuò)散后單晶硅片作為測量對象：將單晶原硅片用堿腐蝕液制絨得到金字塔絨面，將制絨后的硅片酸洗后擴(kuò)散，并用HF酸清洗掉磷硅玻璃，測量此時硅片的薄層電阻并稱重；

(2)室溫下在硅片上電化學(xué)生長氧化層，用HF酸腐蝕掉氧化層，并在清潔干燥表面上用四探針法測量薄層電阻；重復(fù)多次上述氧化、腐蝕、稱重和薄層電阻測量，觀察每次表面層上薄層電阻變化，若發(fā)現(xiàn)逐漸變大的電阻突然變小，則pn結(jié)就在此表面的位置上；

(3)通過硅片腐蝕前后重量差除以擴(kuò)散層密度和面積就得到每次氧化腐蝕深度，通過每次測得的薄層電阻換算得到相應(yīng)雜質(zhì)濃度，從而獲得擴(kuò)散層縱向雜質(zhì)分布的真實(shí)情況，并制得反映雜質(zhì)濃度分布情況的雜質(zhì)濃度分布曲線。

所述的電化學(xué)方法是采用陽極氧化法，即以待測硅片為陽極，以石墨棒為陰極，電解液為硼砂溶液，電源為50V的直流電源。

擴(kuò)散層面積(即金字塔表面積)等于硅片面積乘面積因子，面積因子采用彩色3D激光顯微鏡或原子力顯微鏡測量確定。

本發(fā)明用電化學(xué)方法結(jié)合稱重法測量單晶硅太陽電池金字塔絨面上pn結(jié)的雜質(zhì)濃度分布，能真實(shí)反映擴(kuò)散情況；不依賴大型昂貴測量儀器，成本低，操作簡便易行，測量精度高，可滿足生產(chǎn)測量的需要。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布曲線圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1

本實(shí)施例中單晶硅太陽電池金字塔絨面上pn結(jié)雜質(zhì)濃度分布測量方法的步驟如下：

(1)將單晶原硅片用堿腐蝕液制絨得到金字塔絨面，將制絨后的硅片酸洗后雙面擴(kuò)散，將其9等分劃成適合后續(xù)操作的大小，用HF酸清洗掉磷硅玻璃，測量此時硅片的薄層電阻(R₀)并稱重(M₀)。

(2)室溫下在此硅片上進(jìn)行陽極氧化：以此硅片作為陽極，石墨棒作為陰極，電解液為硼砂溶液，在直流電源電壓為50V的條件下氧化2分鐘，隨即用HF酸腐蝕掉所產(chǎn)生的氧化層，在清潔干燥表面上用四探針法測量薄層電阻(R₁)，稱重(M₁)。重復(fù)多次上述氧化、腐蝕、稱重(M_n)和薄層電阻(R_n)測量，觀察每次表面層上薄層電阻變化。若發(fā)現(xiàn)逐漸變大的電阻突然變小，則pn結(jié)就在此表面的位置上。

(3)通過硅片腐蝕前后重量差除以擴(kuò)散層密度和面積就得到每次氧化腐蝕深度，將每次測得的薄層電阻換算成雜質(zhì)濃度，從而獲得擴(kuò)散層縱向雜質(zhì)分布的真實(shí)情況，得到雜質(zhì)濃度分布曲線。其中擴(kuò)散層面積即金字塔表面積通過硅片面積乘面積因子計(jì)算得到，面積因子采用彩色3D激光顯微鏡或原子力顯微鏡(AFM)測量確定。

將氧化腐蝕深度設(shè)為x，首先作出logR_n(x)-x的曲線，再作出d[logR_n(x)]/dx-x的曲線，然后按下式逐點(diǎn)計(jì)算出相應(yīng)的電阻率，