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1、晶体硅太阳电池及材料.187.多晶硅片微晶区域对太阳能电池性能的影响,,,,,蒋仙李剑孙世龙陈如龙张光春施正荣,(尚德电力控股有限公司江苏无锡214028)本文研究了多晶硅片微晶。、摘要区域对硅片少子寿命和电池性能的影响作为晶界位错和杂质三者聚集的微晶区,,。,,Si域是少数载流子的强复合中心会严重影响硅片的少子寿命微晶区域尤其是晶界处导电型c的生,。成会造成电池的严重漏电甚至PN结矩路严重影响电池性能关键;;词微晶多晶硅太阳能电池引言,,2(X)3年多晶硅太阳电池的市场份额已达56.3%远远超过单晶硅太阳电池的市
2、场份额[l]已成为光伏市。,,,、、场的主要产品然而与直拉单晶硅相比多晶硅中存在着高密度的缺陷和杂质如晶界位错氧碳和金。,、属等[2]虽然一般认为洁净的位错和晶界对材料的电学性能没有很大的影响但是一旦位错晶界和杂质三,并。、者相互作用就会显著影响材料的电学性能最终影响电池性能本文研究了多晶硅片中位错晶界和杂质,。最集中的微晶区域对材料电学性能和电池性能的影响揭示了微晶区域导致电池性能严重下降的原因2.实验,。本实验挑选了从同一多晶锭上切下的相邻两片典型微晶片可以认为两片硅片完全相同,,一:labw下对片一的处理如下
3、去损伤层碘酒钝化扫描少子寿命(设备为se而2(x刃)微晶区域sEMEDS。和SIMS测试,,:对片二的处理如下正常工艺制备电池模拟光强测试电池电学参数Se而labWT-200扫描电池片扩散,,。长度(DL)和电流密度(LBICOCurent)SuulabCsean扫描电池漏电流I、ore,,,,:正常工艺制备电池流程如下硅片制绒清洗磷扩散制备PN结沉积SIN薄膜制备铝背场制备上下。电极3.实验结果和分析,。12一图为未经任何处理的原始多晶硅片一在其边角处有一明显晶粒很细小的典型微晶区域图为片去,。损伤层碘酒钝化后用
4、Se而labw下2自以)扫描的少子寿命分布图.188.第十届中国太阳能光伏会议论文集图1原始多晶硅片一F19.1Originalwaferl图2片一少子寿命分布图F19.2Waferl1ifetimedistributionmaP,,,从图1和图2中我们可以看出在硅片微晶区域其少子寿命明显偏低即硅片微晶区域为其少子寿命。分布最低区域,一。,,,随后我们对片一微晶区域做了SEMEDS和sIMS测试图345为微晶区域的SEM扫描图图6为,。对片一微晶区域条状夹杂物的EDS能谱分析结果表1为微晶区域和非微晶区域氧碳含量的
5、sIMs测试结果....-...口曰......曰...............曰...曰.......,...,....口...............日曰......................................曰..曰..图3片一徽晶区域1图4片一微晶区域2图5片一微晶区域Fig.3Waferle砂stalliteaFig.4Waferlcrystallitea2Fig.5叭/aferlerystallitea3areareare晶体硅太阳电池及材料.189.图6片一微晶区域条状夹杂物的〔D
6、s能谱分析.F196Waferlerystal1iteareaEDSanalysis表1片一微晶区域氛碳含量S!Ms测试结果Tab1e1.Wafer1crystal1itearea51裕analysis我们知,。,道晶粒的形成就是形核和长大的过程微晶区域大量密集型晶粒的形成必然有大量杂质作为形,,。。核中心参与形核甚至造成硅熔液中成分过冷而形成大量微晶所以微晶区域本身是杂质集中的区域另一方,,,,面由于密集型微晶区域大量杂质和晶界的存在必然也伴随着大量位错的存在因此密集型微晶区域是、。S,。晶界位错和杂质三者的聚集
7、区IMS测试(表l)表明微晶区域的氧碳杂质含量明显高于其它正常区域,,,反过来晶界和位错对杂质具有很强的偏聚和沉淀作用而且低温热处理过程会加速晶界和位错对杂质。、、、,的偏聚和沉淀[3]常见金属铁钻铜镍和锌等在热处理过程中具有很快的扩散速率所以无论是晶体本,均。身的低温热处理过程还是电池工艺过程中的热处理过程会加速晶界和位错周边杂质在其上的偏聚和沉淀当金属杂质和氧碳等杂质在晶界和位错上偏聚、沉淀,就会造成新的电活性中心,成为少数载流子的强复合中,。,。心导致材料电学性能的严重下降如图1和2所示片一的微晶区域最终成为
8、少子寿命最低的区域一,,,对片一微晶区域sEMEDs形貌和元素测试显示(图345和6)在微晶区域尤其是微晶晶界处具有,。、,很深的腐蚀坑而且存在大量长条状SIC一方面说明了微晶区域晶界处存在大量的位错杂质和缺陷所以,。,,具有很高的腐蚀速度容易形成较深的腐蚀坑另一方面如图7所示太阳能电池可认为是无数二极管的并,,,联但是由于贯穿PN结的长条状导电型SIC的存
