專利名稱：太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方法及專用裝 置，屬于太陽能硅片損傷層厚度和少數(shù)載流子壽命(以下簡稱少子壽命)測量 技術(shù)。
背景技術(shù)：
太陽能電池硅片損傷層包含機(jī)械損傷層和工藝損傷層，機(jī)械損傷層是從硅 棒上切割下硅片時線鋸的機(jī)械力導(dǎo)致的表面晶格損傷， 一般機(jī)械損傷層的厚度
約為20微米；工藝損傷層是硼擴(kuò)散、氧化、PECVD引起的表面晶格損傷，工藝 損傷層的厚度約為0. 5 20微米。
太陽能電池硅片的非平衡載流子壽命是表征材料質(zhì)量的重要參數(shù)之一，它 是與硅中重金屬含量、晶格結(jié)構(gòu)完整性直接相關(guān)的物理量。儀器測量得到的太 陽能電池硅片少子壽命叫做有效少子壽命，它受到表面狀態(tài)(如自然氧化層、 表面損傷層)的影響，不能直接地反映材料質(zhì)量，只有當(dāng)損傷層被去掉，并且 有良好的表面鈍化時，表面少子壽命的影響才能被忽略，此時測出來的少子壽 命才是真實的太陽能電池硅片少子壽命。表面鈍化的方法有碘酒鈍化、熱氧化 鈍化、氮化硅、IIF鈍化等。
機(jī)械損傷層和工藝損傷層的厚度可以作為重要的工藝參數(shù)。晶體硅太陽能 電池工藝開始前需要用堿液腐蝕去除機(jī)械損傷層，機(jī)械損傷層厚度可以作為堿 液腐蝕時間控制的依據(jù)。少子壽命和工藝損傷層的厚度可以作為調(diào)整擴(kuò)散、氧 化、PECVD工藝的依據(jù)。
目前還沒有能夠同時測量太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命的方法和儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可以同時測 量太陽能硅片損傷層厚度和少子壽命的方法和儀器，為太陽能電池制造提供重 要的工藝參數(shù)。
本發(fā)明太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方法，其測量步驟如下
步驟l、測量待測太陽能電池硅片的原始厚度，可以選用千分尺、激光測厚 儀、晶體震動頻率測量；
步驟2、太陽能電池硅片正反面腐蝕減薄，腐蝕減薄的方法可選NaOH或KOH 水溶液腐蝕、HN03與HF的混合水溶液腐蝕、或HF水溶液陽極氧化腐蝕等方法；
所述NaOH或K0H水溶液腐蝕，NaOH或K0H水溶液的濃度為質(zhì)量百分比5 % 30%,腐蝕溫度為40 99°C;
所述朋03與HF的混合水溶液腐蝕，HN0:;與HF的混合溶液體積配比為H20: HF: HN03 = 4: 3: 6，腐蝕溫度為3 50。C; .
所述HF溶液陽極氧化腐蝕，HF溶液濃度質(zhì)量百分比5%，外加電壓10V;
步驟3、測量腐蝕減薄后的太陽能電池硅片厚度，可用測量步驟l所述的方
法，另一種測量方法是將流入硅片的電流積分，得到腐蝕掉的硅體積，除以 硅片面積，計算得到腐蝕層厚度，進(jìn)而得出腐蝕減薄后的太陽能電池硅片厚度；
步驟4、太陽能電池硅片表面鈍化、有效少子壽命測量；表面鈍化釆用 0. 08mol/L的碘酒鈍化、4mol/LNaOH或K0H溶液鈍化或質(zhì)量百分比5% 40%的 HF水溶液鈍化；測量有效少子壽命的方法采用微波光電導(dǎo)衰減法(麗-PCD)、 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)方法(QSSPC)、表面光電壓(SPV)或IR濃度載流子濃度成像(CDI)步驟5、重復(fù)步驟2 4直到測量的有效少子壽命不再提高為止；
步驟6、用太陽能電池硅片原始厚度減去最后一次測得的厚度得出太陽能電
池硅片損傷層厚度，最后一次測得的有效少子壽命就是反映硅片材料質(zhì)量的太
陽能電池硅片少子壽命。
所述步驟3和4可以不按次序。
本發(fā)明太陽能硅片損傷層厚度和少子壽命測量專用腐蝕鈍化裝置，由上蓋 板、下蓋板和上密封圈、下密封圈組成；上蓋板、下蓋板的對應(yīng)面上位置相對 設(shè)置所述上密封圈、下密封圈，上蓋板、下蓋板夾緊后在上崈封圈、下密封圈 圍成的范圍構(gòu)成腐蝕鈍化腔；在上蓋板、下蓋板均分別設(shè)有液體入口和液體出 口，液體入口和液體出口均貫通其所在的上蓋板或下蓋板且聯(lián)通腐蝕鈍化腔； 在上蓋板中部設(shè)少子壽命測量儀探頭孔。
將太陽能電磁硅片用上、下密封圈壓緊，腐蝕或鈍化用液體通過液體入口 和液體出口流入、流出腐蝕鈍化腔。少子壽命測試儀的探頭通過少子壽命測量 儀探頭孔連接在硅片腐蝕腔，探頭和硅片的距離控制在1 2mm，上蓋板(2)和 下蓋板(6)與硅片表面的距離為3 5mm。
本發(fā)明方法簡單實用，可以同時測量太陽能硅片損傷層厚度和少子壽命。


圖1是本發(fā)明太陽能硅片損傷層厚度和少子壽命測量專用腐蝕鈍化裝置結(jié) 構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實施例1、本發(fā)明太陽能硅片損傷層厚度和少子壽命測量方法，其測量步驟如下 1、將硅片接電源陽極，浸入5。/。HF溶液中，外加電壓5V，用電化學(xué)腐蝕拋光的方法將正反面腐蝕減薄。
2、 將流入硅片的電流積分，根據(jù)反應(yīng)方程式得到腐蝕掉的硅質(zhì)量，換算成 體積，除以硅片面積得到腐蝕層厚度。
3、 當(dāng)腐蝕厚度達(dá)到設(shè)定步長時，切斷電流，停止腐蝕。利用陽極腐蝕的HF 對硅片表面鈍化，測量有效少子壽命。
4、 重復(fù)步驟2 3直到測量到的有效少子壽命不再提高為止，
5、 損傷層厚度和少子壽命的提取方法硅片原始厚度減去最后一次測得的 厚度就是損傷層的厚度，最后一次測得的有效少子壽命就是硅片的少子壽 命。
所述步驟2和3可以不按次序。電流積分的方式計算腐蝕層厚度精度可以迖 到幾個納米，所以這種方法測得的損傷層厚度可以精確到幾個納米。
本發(fā)明太陽能硅片損傷層厚度和少子壽命測量儀器，其特征是由有效少子壽 命測量模塊、厚度測量模塊及化學(xué)腐蝕模塊構(gòu)成，按實施例一所述的測量步驟 工作。上蓋板2、下蓋板6和密封圈5組成硅片腐蝕腔，11F溶液通過l和4流 入、流出硅片腐蝕腔，硅片7被密封圈5壓緊防止HF溶液從腐蝕腔中漏出，電 源負(fù)極浸在腐蝕中，硅片與電源正極相連。少子壽命測試儀的探頭通過圓孔3 連接在硅片腐蝕腔，探頭和硅片的距離控制在1 2mra，上蓋板(2)和下蓋板6 與硅片表面的距離為3 5mm。
權(quán)利要求
1、一種太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方法，其測量步驟是步驟1、測量待測太陽能電池硅片的原始厚度；步驟2、將太陽能電池硅片正反面腐蝕減??；步驟3、測量腐蝕減薄后的太陽能電池硅片厚度；步驟4、將太陽能電池硅片表面鈍化、有效少子壽命測量；步驟5、重復(fù)步驟2～4直到測量的有效少子壽命不再提高為止；步驟6、用太陽能電池硅片原始厚度減去最后一次測得的厚度得出太陽能電池硅片損傷層厚度，最后一次測得的有效少子壽命就是反映硅片材料質(zhì)量的太陽能電池硅片少子壽命；所述步驟3和4可以不按次序。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方 法，其特征是步驟2所述太陽能電池硅片正反面腐蝕減薄的方法，采用NaOH 或K0H水溶液腐蝕、HN03與HF的混合水溶液腐蝕或HF水溶液陽極氧化腐蝕方法。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方 法，其特征是所述NaOH或KOH水溶液腐蝕，NaOH或K0H水溶液的濃度為質(zhì)量 百分比5% 30%，腐蝕溫度為40 99°C;所述HN0s與HF的混合水溶液腐蝕， 誦3與HF的混合溶液體積配比為H20: HF: HN0產(chǎn)4: 3: 6，腐蝕溫度為3 50°C; 所述HF溶液陽極氧化腐蝕，HF溶液濃度質(zhì)量百分比5%，外加電壓IOV。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方 法，其特征是步驟3所述測量腐蝕減薄后的太陽能電池硅片厚度，其測量方法是將流入硅片的電流積分，得到腐蝕掉的硅體積，除以硅片面積，計算得到腐蝕層厚度，進(jìn)而得出腐蝕減薄后的太陽能電池硅片厚度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方 法，其特征是步驟4所述太陽能電池硅片表面鈍化，釆用0.08mol/L的碘酒 鈍化、4mol/LNaOH或KOH溶液鈍化或質(zhì)量百分比5% 40%的HF水溶液鈍化； 測量有效少子壽命的方法采用微波光電導(dǎo)衰減法(MW-PCD)、'準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)方 法(QSSPC)、表面光電壓(SPV)或IR濃度載流子濃度成像(CDI)方法。
6、 一種實施權(quán)利要求1 5之一所述的太陽能電池硅片損傷層厚度和少子 壽命測量方法的專用腐蝕鈍化裝置，由上蓋板、下蓋板和上密封圈、下密封圈 組成；其特征是上蓋板、下蓋板的對應(yīng)面上位置相對設(shè)置所述上密封圈、下 密封圈，上蓋板、下蓋板夾緊后在上密封圈、下密封圈圍成的范圍構(gòu)成腐蝕鈍 化腔；在上蓋板、下蓋板均分別設(shè)有液體入口和液體出口，液體入口和液體出 口均貫通其所在的上蓋板或下蓋板且聯(lián)通腐蝕鈍化腔；在上蓋板中部設(shè)少子壽 命測量儀探頭孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池硅片損傷層厚度和少子壽命測量方法，其測量步驟是測量待測太陽能電池硅片的原始厚度；將太陽能電池硅片正反面腐蝕減??；測量腐蝕減薄后的太陽能電池硅片厚度；將太陽能電池硅片表面鈍化、有效少子壽命測量；重復(fù)步驟2～4直到測量的有效少子壽命不再提高為止；用太陽能電池硅片原始厚度減去最后一次測得的厚度得出太陽能電池硅片損傷層厚度，最后一次測得的有效少子壽命就是反映硅片材料質(zhì)量的太陽能電池硅片少子壽命。同時公開了實施該方法的裝置。本發(fā)明方法簡單實用，可以同時測量太陽能硅片損傷層厚度和少子壽命。
文檔編號C23F1/00GK101592469SQ200910032460
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者倪志春, 宮昌萌, 王艾華, 趙建華 申請人:中電電氣(南京)光伏有限公司