【摘要】重點分析研究晶硅太陽能單晶太陽電池EL常見缺陷原因，電池片EL常見缺陷主要分為原材料類導(dǎo)致的缺陷及過程引入缺陷類。通過對常見的EL缺陷分析研究及有利于改善電池片的產(chǎn)品質(zhì)量，提升電池片成品的良率，還可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

1.引言

隨著晶硅太陽能單晶電池EL質(zhì)量要求越來越高，提升晶硅太陽能單晶電池EL質(zhì)量變得尤為重要。通過對單晶電池EL缺陷成因分析研究，可進(jìn)一步改善電池片EL缺陷現(xiàn)象，實現(xiàn)晶硅電池質(zhì)量提升和成本降低的目的。

2.EL技術(shù)介紹

EL的測試原理主要是晶體硅太陽電池外加正向偏置電壓，電源向晶硅電池注入大量非平衡載流子，電致發(fā)光依靠從擴(kuò)散區(qū)注入的大量非平衡載流子不斷地復(fù)合發(fā)光，放出光子；再利用CCD相機(jī)捕捉這些光子，通過計算機(jī)處理后顯示出來，整個的測試過程是在暗室中進(jìn)行。有缺陷的地方，少子擴(kuò)散長度較低，所以顯示出來的圖像亮度較暗。

3.常見晶硅太陽能電池EL缺陷

常見晶硅太陽能電池EL缺陷主要分為原材料類導(dǎo)致的EL缺陷及生產(chǎn)過程引入缺陷類。

3.1面狀EL發(fā)暗缺陷

圖1為面狀EL發(fā)暗缺陷，通過測試分析與正常片相比色度較暗，通過WT1200面少子壽命測試儀器測試，圖2顯示整體面少子發(fā)暗片相比正常片偏低，利用酸溶液拋光電極重新制絨測碘鈍化少子壽命，表1顯示面狀發(fā)暗少子壽命明顯低于正常片。原料面少子主要與材料存在關(guān)聯(lián)。此種材料缺陷勢必導(dǎo)致硅的非平衡少數(shù)載流子濃度降低，降低該區(qū)域的EL發(fā)光強(qiáng)度。此類原材來異常初步認(rèn)為因拉晶過程引入雜質(zhì)含量過高引起硅片材料本身缺陷，導(dǎo)致電池片EL測試面狀發(fā)暗。

測試發(fā)暗片量子響應(yīng)，與正常片對比，發(fā)暗片長波段量子響應(yīng)明顯偏低，趨勢與原材料黑芯片類似長波段明顯偏低。測試圖片如下所示。

3.2生產(chǎn)過程常見的EL缺陷

3.2.1 EL云霧片缺陷類型1

圖3中分別為晶硅太陽能電池正常片EL、邊角、面狀云霧狀EL發(fā)黑缺陷片。通過TLM測試儀器分別測試正常片、邊角,面狀云霧狀EL發(fā)黑缺陷片面接觸電阻。圖4分別為測試三類EL電池片的面接觸電阻數(shù)值。數(shù)據(jù)顯示邊角,面狀云霧狀EL發(fā)黑缺陷區(qū)域接觸電阻偏大。進(jìn)一步通過酸溶液去除電池片正背表面電極，通過四探針測試儀還原擴(kuò)散后方阻，圖5分別為模擬測試后對應(yīng)的擴(kuò)散后區(qū)域方塊電阻均值，數(shù)據(jù)顯示EL云霧狀區(qū)域方阻相比正常片及正常區(qū)域偏大。

3.2.2 EL云霧片缺陷類型2

對應(yīng)于擴(kuò)散后區(qū)域方阻偏大，會導(dǎo)致電池片EL云霧狀缺陷，實驗分析發(fā)現(xiàn)對于部分方阻均勻，如圖6測試顯示拋光電池片正負(fù)電極后面電阻測試儀器測試阻值正常的電池片經(jīng)印刷燒結(jié)后仍有少部分存在燒結(jié)不充分面狀或區(qū)域裝EL云霧片現(xiàn)象。經(jīng)實驗驗證排查發(fā)現(xiàn)，如圖7此類EL霧裝缺陷電池片多為燒結(jié)溫度波動異?；蚴菬Y(jié)不充分導(dǎo)致導(dǎo)致。

針對此類EL云霧狀缺陷，可通過提升方阻的均勻性，控制燒結(jié)爐溫的控溫精度，合理的匹配燒結(jié)溫度、設(shè)置合理的燒結(jié)爐氣體進(jìn)氣或是抽風(fēng)大小，降低溫度的波動?？山档透纳拼祟怑L云霧狀缺陷產(chǎn)生的比例。

3.2.3點狀EL缺陷污染

點狀發(fā)黑工藝污染主要表現(xiàn)為電池片測試EL時，表面分布大小不一黑點，如圖8所示。

     針對此類EL缺陷異常實驗設(shè)計驗證如下：

因晶硅單晶電池在生產(chǎn)過程中，制絨后、刻蝕后硅片表面極易污染，實驗選擇分別選擇槽式堿法單晶制絨設(shè)備生產(chǎn)后的硅片及RENA濕法設(shè)備刻蝕后硅片。分別針對不同潔凈環(huán)境下同批硅片及同種潔凈環(huán)境下同批硅片暴露不同時間，其他實驗條件一致前提下進(jìn)行實驗驗證。

從表2、3、4可以看出，對于濕法刻蝕后硅片，潔凈度越差、硅片暴露時間越久對于EL點狀缺陷的影響越嚴(yán)重，對于制絨后的硅片在潔凈度滿足一定要求的前提下未發(fā)現(xiàn)明顯的EL點狀缺陷。

4.結(jié)果與討論

本文介紹了目前常見的主流晶硅單晶電池的EL缺陷原因，且生產(chǎn)過程中方阻均勻性、及溫度的控溫精度對云霧片存在嚴(yán)重影響，可通過增加方阻、燒結(jié)溫度的均勻性進(jìn)一步改善此類EL云霧片缺陷，潔凈度同樣對電池片EL點狀確認(rèn)存在致命的影響，持續(xù)改善生產(chǎn)場所的潔凈度仍不失為解決點狀污染的一項重要措施?？蛇M(jìn)一步改善電池片EL缺陷現(xiàn)象，實現(xiàn)晶硅電池質(zhì)量提升和成本降低的目的。

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