曾世铭单晶硅少子寿命测试影响因素的研究

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1、单晶硅少子寿命测试影响因素的研究江西旭阳雷迪高科技股份有限公司，江西九江胡江峰杨超牛冬梅胡荣星曾世铭关键词：单晶硅；少子寿命；钝化摘要：使用HF与HNO3按一定比例混合对单晶硅片表面腐蚀，研究腐蚀不同时间及不同浓度的碘酒钝化硅片表面对少子寿命测试的影响，确定HF与HNO3的体积比为1：6时，腐蚀5~7分钟，碘酒浓度为0.08mol/L时，表面钝化效果最佳。选取不同少子寿命的单晶片进行钝化，使用WT-1000B和WT-2000PV型少子寿命测试仪进行对比，研究了硅片少子寿命裸测值与钝化值间的关系，并对比了两种不同仪器测试结果

2、的差异。1引言少子寿命是半导体晶体硅材料的一项关键性物理参数，它对硅太阳能电池的性能有重要的影响，硅片的少子寿命值越高越好。少子寿命低，将会严重降低电池的光电转换效率。使用微波光导衰退法(μ-PCD)测试得到的少子寿命，受到两个因素影响：体寿命和表面寿命[1]。在一定的样品厚度情况下，如果硅晶体的表面损伤严重甚至出现微裂纹以及受到沾污时，则少子的表面复合速率很大，这时单晶裸测的寿命值就不是硅晶体的真实体寿命值。目前电池片厂要求单晶硅片的少子寿命的体寿命值必须大于10μs乃至15μs，因此必须对硅样品表面进行钝化，以降低样品

3、的表面复合速率，才能获得硅单晶的体寿命值。目前大多数光伏企业使用WT-1000B型少子寿命测试仪裸测单晶硅棒本身，不需切片检测，所测得的寿命裸测值普遍较低，但是方法简易，测试快捷又能节约硅材料的损耗。我们通过研究，获得了寿命裸测值与钝化值间的对应关系，根据裸测值可以较方便地给出单晶的体寿命值，以满足生产要求。同时也总结了影响单晶硅片少子寿命测试的一些因素。我们通过研究，获得了寿命裸测值与钝化值间的对应关系，根据裸测值可以较方便地给出单晶的体寿命值，以满足生产要求。同时也总结了影响单晶硅片少子寿命测试的一些因素。2实验条件和

4、过程使用DRF-95直拉式单晶炉，装料量105公斤，生长直径8寸，P型[100]硅单晶；无锡上机磨床有限公司的数控金刚石带锯对单晶硅棒切断和切取实验样片；采用匈牙利Semilab的WT-2000PV型和WT-1000B型少子寿命测试仪测试硅片的少子寿命。实验所用的材料为C2H5OH(G.R.)、I(A.R.)、49%的HF（EL.）、63%的HNO3（EL.）。选取厚为2~3mm的样品在体积比为HF:HNO3＝1：6的混合酸中腐蚀，用纯水超声后，擦干装于自封袋中，用不同浓度的碘酒对样品表面进行钝化，测试少子寿命。3结果和讨

5、论3.1自封袋对少子寿命测试的影响使用WT-2000PV少子寿命测试仪测试样品，少子寿命的裸测值为3.8927μs，置于LDPF自封袋中，少子寿命的裸测值为3.9399μs。因此下一步钝化时，自封袋对少子寿命的测试的影响可忽略。3.2表面形态对少子寿命测试的影响取五个硅样片在HF与HNO3的混合酸中腐蚀，各自经历不同的腐蚀时间。使用WT-2000PV少子寿命测试议所测得的少子寿命裸测值如下图1所示。从图1中可知，随着酸腐蚀时间的增加，测得的少子寿命值逐渐增大，在5~7min时最大，样品的厚度减少0.3~0.4mm。在腐蚀前

6、的裸测的最小少子寿命值为3.8μs，腐蚀后都达到10μs以上。这主要是因为用金刚石带锯截取的单晶硅片表面受到沾污和具有一定深度的损伤层，这些损伤层及沾污形成少子的表面复合中心，从而测得的少子寿命值较小。图1.酸腐蚀时间t对少子寿命的影响Fig.1.Theinfluenceofacidetchingtimeonlifetimeofsamples.Acidetchingtime(min)图2.不同腐蚀时间t的样品表面显微照片(600倍，a.t=0；b.t=1min；c.t=3min；d.t=5min)Fig.2.Microgr

7、aphofthesurfaceacidetchingatdifferenttime.cbad图2为样品D在酸腐蚀前与酸腐蚀后的表面显微相片。从图中可知，随着腐蚀时间的增加，硅片表面逐渐趋于平整，当腐蚀时间t=5min时，硅片表面的损伤层基本消失，由图3可知此时少子寿命达到22.706μs，是腐蚀前的2.9倍，这进一步验证了损伤层对少子寿命测试的影响。同时也表明硅单晶棒的寿命裸测值是变化的，如果切断用带锯的刃口粗钝，进刀速度快，则寿命的裸测值必然很低，这并不代表单晶的体寿命低。一般说来，裸测寿命时，单晶棒端面是不经过酸腐蚀的

8、，寿命值较低，只需总结出寿命裸测值与钝化值之间的关系，就可得出相应的单晶体寿命值。3.3碘酒浓度对少子寿命测试的影响图3.不同碘浓度钝化样品的少子寿命(c(I)=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)Fig.3.EffectofiodineconcentrationonLifetimeof