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1、第33卷第6期中国测试技术Vol.33No.62007年11月CHINAMEASUREMENTTECHNOLOGYNov.2007晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法周春兰,王文静(中国科学院电工研究所,北京100080)摘要:少数载流子寿命(简称少子寿命)是半导体晶体硅材料的一项重要参数,它对半导体器件的性能、晶体硅太阳能电池的光电转换效率都有重要的影响。分别介绍了常用的测量晶体硅和晶体硅太阳电池少子寿命的各种方法,包括微波光电导衰减法(MW-PCD),准稳态光电导方法(QSSPC),表面光电压(SPV),IR浓度载流子浓度成像(CDI),调制自
2、由载流子吸收(MFCA)和光束(电子束)诱导电流(LBIC,EBLC),并指出了各种方法的优点和不足。关键词:晶体硅;太阳能电池;少子寿命;微波光电导衰减;准稳态光电导;表面光电压中图分类号:O785,O77文献标识码:A文章编号:1672-4984(2007)06-0025-07LifetimemeasurementforminoritycarrierofcrystallinesiliconsolarcellsZHOUChun-lan,WANGWen-jing(InstituteofElectricalEngineering,ChineseA
3、cademyofSciences,Beijing100080,China)Abstract:Lifetimeofminoritycarrierisoneofthemostimportantparametersforsemiconductormaterialcrystallinesilicon.Itisveryimportantfortheperformanceofsemiconductorcomponentsandphotoelectricconversionefficiencyofcrystallinesiliconsolarcells.Co
4、mmonlifetimemeasurementmethodsforminoritycarrierofcrystallinesiliconandcrystallinesiliconsolarcellswereintroduced,includingmicrowavephotoconductivitydecay(μ-PCD),quasi-steadystatephoto-conductance(QSSPC),surfacephotoelectricvoltage(SPV),infraredcarrierdensityimaging(IR-CDI),
5、modulationfree-carrierabsorption(MFCA)andlaserbeam(electronbeam)-inducedcurrent(LBIC,EBLC)microscopy.Advantagesanddisadvantagesofthesemethodswereinvestigatedtoo.Keywords:Crystallinesilicon;Solarcells;Minoritycarrierlifetime;μ-PCD;QSSPC;SPV1引言有效寿命,它是发生在Si片或者太阳能电池不同区光生电子和空穴从一开
6、始在半导体中产生直到域(体内、表面)的所有复合叠加的净结果,采用数学消失的时间称为寿命。当载流子连续产生时,在太阳表达式能够将体内、表面各种复合机制对有效寿命能电池中,寿命的值决定了电子和空穴的稳定数量。的贡献分别呈现出来。定义Si片前后表面的复合速这些数目决定了器件产生的电压,因此它应该尽可能度为Sfront,Sback,Si片的厚度为W,在认为载流子的浓的高。寿命的一个重要方面就是它直接与扩散长度Lb度在整个片子中分布均匀的假设下,可以得到测试[1]样品的有效寿命的表达式:相关,Lb=!Dbτb,Db是材料的扩散系数,τb是材料的体寿命,扩
7、散长度就是这个平均载流子从产生的点到1-1=1+Sfront+Sback(1)τττW被收集点(p-n结)的平均距离。由于晶体硅太阳电池effintrinsicSRH式中,τ为有效寿命,τ为体硅材料的本征寿性能主要决定于在电池体内和表面的电子-空穴复effintrinsic合,因此,在太阳能电池的研究内容中,最为重要的是命,包含了俄歇和辐射复合寿命,τSRH是按照[2]准确地获得载流子复合参数的实验方法,测试体内的Shockley-Read-Hall模型描述材料中的缺陷复合载流子寿命,表面复合速度等的大小。中心引起的少子复合寿命,它们是载流子注
8、入大小在测试的少子寿命中,实际上是不同复合机制的函数。一般情况下,可以近似认为Sfront,Sback相同,的综合结果,测试的少子寿命实际上是整个样品
