本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法，屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在所有的可持續(xù)能源中，太陽(yáng)能無(wú)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(yáng)電池中，晶體硅太陽(yáng)電池是得到大范圍商業(yè)推廣的太陽(yáng)能電池之一，這是由于硅材料在地殼中有著極為豐富的儲(chǔ)量，同時(shí)晶體硅太陽(yáng)電池相比其他類(lèi)型的太陽(yáng)能電池有著優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能，因此，晶體硅太陽(yáng)電池在光伏領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。
現(xiàn)有的晶體硅太陽(yáng)電池的制造流程為：表面清洗及織構(gòu)化、擴(kuò)散、清洗刻蝕去邊、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成歐姆接觸、測(cè)試。這種商業(yè)化晶體硅電池制造技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低，適合工業(yè)化、自動(dòng)化生產(chǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。其中，擴(kuò)散是太陽(yáng)電池發(fā)電的關(guān)鍵步驟，因此擴(kuò)散結(jié)的特性好壞影響了電池的效率；當(dāng)橫向薄層電阻低于100 歐姆時(shí)，太陽(yáng)電池表面會(huì)不可避免地存在一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中由于光被吸收所產(chǎn)生的載流子會(huì)因?yàn)閴勖潭跀U(kuò)散到PN結(jié)之前就被復(fù)合，從而對(duì)電池效率沒(méi)有貢獻(xiàn)，該特殊區(qū)域被稱(chēng)為擴(kuò)散死層。擴(kuò)散死層中存在著大量的填隙原子、位錯(cuò)和缺陷，少子壽命較低，太陽(yáng)光在死層中發(fā)出的光生載流子都被復(fù)合掉了，導(dǎo)致電池的轉(zhuǎn)換效率下降。
然而，對(duì)于不同的擴(kuò)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(huì)對(duì)電性能產(chǎn)生影響，但是現(xiàn)有技術(shù)中通常無(wú)法通過(guò)電池電性能直接反應(yīng)擴(kuò)散后PN結(jié)上是否存在死層或者死層存在多少。
因此，有必要開(kāi)發(fā)一種測(cè)試方法，以知曉是否形成死層、或死層形成的情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測(cè)硅片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)、去雜質(zhì)玻璃層之后，采用四探針?lè)y(cè)試其方塊電阻，記為R1；
(2) 將步驟(1)的硅片進(jìn)行熱處理，激活其摻雜死層；
(3) 再次采用四探針?lè)y(cè)試步驟(2)的硅片的方塊電阻，記為R2；
(4) 當(dāng)R1>R2并且(R1-R2)/R1≥3%時(shí)，則判定晶體硅太陽(yáng)能電池存在擴(kuò)散死層，且擴(kuò)散死層中雜質(zhì)原子的濃度和摻雜層中雜質(zhì)原子的濃度之比為(R1-R2)/R1。
上文中，所述四探針?lè)ㄊ乾F(xiàn)有技術(shù)，四探針?lè)ㄍǔＳ脕?lái)測(cè)量半導(dǎo)體的電阻率。
上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，所述熱處理為：在氮?dú)夂?或惰性氣體氣氛中，將步驟(1)的硅片放入爐管中進(jìn)行熱處理，溫度為950~1050℃，激活時(shí)間為5~60min。
優(yōu)選的，所述熱處理的溫度為1000℃，激活時(shí)間為5min。
上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，所述熱處理為：采用532 nm激光進(jìn)行熱激活，激光脈沖寬度為50 ns~1 us，激光功率為0.1~2 J/cm2。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述待測(cè)硅片為P型硅片，通過(guò)磷擴(kuò)散進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)，去磷硅玻璃層之后，采用四探針?lè)y(cè)試其方塊電阻。
與之相應(yīng)的另一種技術(shù)方案，一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測(cè)硅片進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)、去雜質(zhì)玻璃層之后，采用電化學(xué)電容-電壓法測(cè)試擴(kuò)散雜質(zhì)分布，記錄0.15微米處的雜質(zhì)濃度，記為C1；
(2) 將步驟(1)的硅片進(jìn)行熱處理，激活其摻雜死層；
(3) 再次采用電化學(xué)電容-電壓法測(cè)試擴(kuò)散雜質(zhì)分布，記錄0.15微米處的雜質(zhì)濃度，記為C2；
(4) 當(dāng)C1<C2并且(C2-C1)/C1≥10%時(shí)，則判定晶體硅太陽(yáng)能電池存在擴(kuò)散死層。
上文中，所述電化學(xué)電容-電壓法，即ECV法，也是現(xiàn)有技術(shù)，它是業(yè)界已有的一種表征雜質(zhì)濃度分布的方法。
上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，所述熱處理為：在氮?dú)夂?或惰性氣體氣氛中，將步驟(1)的硅片放入爐管中進(jìn)行熱處理，溫度為950~1050℃，激活時(shí)間為5~60min。
優(yōu)選的，所述熱處理的溫度為1000℃，激活時(shí)間為5min。
上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，所述熱處理為：采用532 nm激光進(jìn)行熱激活，激光脈沖寬度為50 ns~1 us，激光功率為0.1~2 J/cm2。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述待測(cè)硅片為P型硅片，通過(guò)磷擴(kuò)散進(jìn)行擴(kuò)散制結(jié)，去磷硅玻璃層之后，采用電化學(xué)電容電壓法測(cè)試雜質(zhì)濃度分布。
本發(fā)明的基本原理是：采用四探針?lè)梢詼y(cè)試摻雜后的方塊電阻，但是四探針只能測(cè)試電學(xué)活性的摻雜，死層為非電學(xué)活性，四探針無(wú)法表征出來(lái)；因此，本發(fā)明采用擴(kuò)散后再次激活摻雜死層的方式，測(cè)試激活前后方阻變化，判定摻雜工藝是否形成了死層，且形成的擴(kuò)散死層占摻雜層的雜質(zhì)原子濃度的百分比；
同樣的，采用ECV可以測(cè)試摻雜后的雜質(zhì)原子濃度分布，但是也只能表征活性雜質(zhì)的濃度分布，死層無(wú)法測(cè)試，因此，本發(fā)明采用擴(kuò)散后再次激活摻雜死層的方式，測(cè)試激活前后ECV分布的變化，判定摻雜工藝是否形成了死層。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明通過(guò)激活摻雜死層的方式，測(cè)試激活前后方阻變化或者ECV分布的變化，從而確定摻雜工藝是否形成了死層；本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易行，避免了使用昂貴的測(cè)試設(shè)備，比如SMIS精確測(cè)量摻雜原子分布；具有積極的現(xiàn)實(shí)意義；
2、本發(fā)明可以方便地判斷摻雜工藝是否形成了死層以及形成死層的情況，從而可以及時(shí)調(diào)整改良工藝，為工藝改良打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；
3、本發(fā)明的測(cè)試方法簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)工藝兼容性較好，可以快速移植到工業(yè)化生產(chǎn)中，適于推廣應(yīng)用；
4、本發(fā)明可以適用于一些去除死層的方法，以判斷該去除方法是否有效可行，或者亦可適用于一些降低死層影響的工藝。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一：
一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測(cè)P型硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散制結(jié)、去磷硅玻璃層之后，采用四探針?lè)y(cè)試其方塊電阻，記為R1；
(2) 將步驟(1)的硅片進(jìn)行熱處理，激活其摻雜死層；
所述熱處理為：在氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚夥罩校瑢⒉襟E(1)的硅片放入爐管中進(jìn)行熱處理，溫度為1000℃，激活時(shí)間為5min；
(3) 再次采用四探針?lè)y(cè)試步驟(2)的硅片的方塊電阻，記為R2；
(4) 當(dāng)R1>R2并且(R1-R2)/R1≥3%時(shí)，則判定晶體硅太陽(yáng)能電池存在擴(kuò)散死層，且擴(kuò)散死層中雜質(zhì)原子的濃度和摻雜層中雜質(zhì)原子的濃度之比為(R1-R2)/R1。
實(shí)施例二：
一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測(cè)P型硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散制結(jié)、去磷硅玻璃層之后，采用四探針?lè)y(cè)試其方塊電阻，記為R1；
(2) 將步驟(1)的硅片進(jìn)行熱處理，激活其摻雜死層；
所述熱處理為：采用532 nm激光進(jìn)行熱激活，激光脈沖寬度為50 ns，激光功率為1.5 J/cm2；
(3) 再次采用四探針?lè)y(cè)試步驟(2)的硅片的方塊電阻，記為R2；
(4) 當(dāng)R1>R2并且(R1-R2)/R1≥3%時(shí)，則判定晶體硅太陽(yáng)能電池存在擴(kuò)散死層，且擴(kuò)散死層中雜質(zhì)原子的濃度和摻雜層中雜質(zhì)原子的濃度之比為(R1-R2)/R1。
實(shí)施例三
一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測(cè)P型硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散制結(jié)、去磷硅玻璃層之后，采用電化學(xué)電容-電壓法測(cè)試擴(kuò)散雜質(zhì)分布，記錄0.15微米處的雜質(zhì)濃度，記為C1；
(2) 將步驟(1)的硅片進(jìn)行熱處理，激活其摻雜死層；
所述熱處理為：在氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚夥罩校瑢⒉襟E(1)的硅片放入爐管中進(jìn)行熱處理，溫度為1000℃，激活時(shí)間為5min；
(3) 再次采用電化學(xué)電容-電壓法測(cè)試擴(kuò)散雜質(zhì)分布，記錄0.15微米處的雜質(zhì)濃度，記為C2；
(4) 當(dāng)C1<C2并且(C2-C1)/C1≥10%時(shí)，則判定晶體硅太陽(yáng)能電池存在擴(kuò)散死層。
實(shí)施例四
一種晶體硅太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)散死層的測(cè)試方法，包括如下步驟：
(1) 將待測(cè)P型硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散制結(jié)、去磷硅玻璃層之后，采用電化學(xué)電容-電壓法測(cè)試擴(kuò)散雜質(zhì)分布，記錄0.15微米處的雜質(zhì)濃度，記為C1；
(2) 將步驟(1)的硅片進(jìn)行熱處理，激活其摻雜死層；
所述熱處理為：采用532 nm激光進(jìn)行熱激活，激光脈沖寬度為50 ns，激光功率為1.5 J/cm2；
(3) 再次采用電化學(xué)電容-電壓法測(cè)試擴(kuò)散雜質(zhì)分布，記錄0.15微米處的雜質(zhì)濃度，記為C2；
(4) 當(dāng)C1<C2并且(C2-C1)/C1≥10%時(shí)，則判定晶體硅太陽(yáng)能電池存在擴(kuò)散死層。