测试器械

光伏技术WCT测试设备

发布时间:2022/4/16 11:06:45   
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01

WCT-软硬件介绍

01-1软件测试界面

01-2软件样品参数

01-3软件测试结果

01-4设备硬件

WCT-设备主要通过使用涡电流电导传感器和带有滤光片的程控氙灯光源来量测硅片样品的少子寿命。WCT-设备是理想的硅片质量评估和优化,以及电池片各工艺监控和优化工具;根据电池片制造过程中不同硅片状态,可以评估少子寿命、扩散后的impliedVoc、扩散层J0。

模式选择原则:

Suns-Voc作为WCT-的标准附属设备其和WCT-共用电脑,电源供应器,数据采集系统。Suns-Voc是理想的电池片电极印刷和烧结工艺的监控和优化工具。

WCT样品台

WCT-Suns-Voc

02

WCT-测试原理

02-1少子寿命

光生电子和空穴在半导体中从产生到消失的这段时间称为少子寿命,少子寿命的意义在于:

1.在太阳电池中,当载流子连续产生时,寿命值决定了电子与空穴的稳定数量,这些数量决定了器件中产生的电压,因此它应该尽可能的高;

2.寿命直接与扩散长度相关,是过剩载流子从产生点到复合点的平均距离,这个值决定了器件中的光电流。

半导体硅片经过光照后,会产生过量的载流子(?p,?n)。当辐照延迟时,光电流会指数减小。利用光电流的衰减时间用来表征半导体的载流子寿命。

在少子寿命的表征分析中,重要的是能够将不同复合机理从寿命测试结果中分离出来,实际上测量得到的寿命是发生在电池中不同区域所有复合损失叠加的净结果,称为有效少子寿命。

02-2Sinton少子寿命测试方法

1.根据光学模式命名,准稳态光源脉冲时间2ms左右,瞬态光源脉冲时间-um;

2.稳态比较少用到,短寿命的样品使用准稳态,长寿命的样品使用瞬态。

02-3QSS少子寿命测试原理GL为少数载流子产生率,Nph为入射光子通量,fabs为样品对光的吸收率fabs=1,0.9,0.7,…,W为样品厚度

少子寿命计算公式

Lifetime

1.光照强度的变化对应计算出不同的过剩载流子浓度,再转化成与少子寿命的曲线图。

2.LifetimeatSpec.MCD(μs)结果给出的是指定载流子浓度下的寿命值。

J0提取

对于表面已经扩散的样品,J0可以从1/τ与Δn拟合后的曲线斜率中提取出来。

ImpliedVoc

结果数据中给出的是1-SUN下的ImpliedVoc

Δn(0)和Δp(0)是耗尽区边缘的过剩载流子浓度。如果表面进行了很好的钝化,同时扩散长度大于硅片的厚度,那么在假定载流子浓度是分布均匀的前提下,此式计算的Voc是准确的。样品测试原则

对于表面未经扩散的样品(例如样品仅做氧化处理,或者氮化硅处理或者样品为原始硅片),此时WCT-所量到的有效寿命会受表面的影响,表达式如下:W是样品厚度,S是表面复合速度,S大小与表面钝化质量以及过剩载流子浓度Δn相关。

对于表面已经扩散的样品(或有高-低结如BSF的样品)此时有效少子寿命表达式如下:

若要得到准确的有效少子寿命,需要样品有良好的表面钝化,排除表面复合对结果的影响。

J0测试原则

1.J01表示基区和发射极区复合产生的反向饱和暗电流密度,J02表示耗尽区复合产生的反向饱和暗电流密度;

2.WCT-中的J0是归一化的计算结果,不能与J01或J02划上等号

1.在WCT-的J0计算方法中,J0表示硅片两个对称表面饱和暗电流密度,为了得到在此测试方法下准确的J0值:

2.量测J0参数的最佳样品是对称的样品,既在硅片的两面有相同的扩散与钝化膜。此时J0是两面叠加的总和,所以每一面为J0/2;

3.选择体寿命高的硅片制作样品,使得复合大部分来自两个表面的扩散层;

4.样品在高注入光强度照射下,在此注入浓度下,1/τ与Δn的拟合线性良好。

Suns-Voc测试原理

测试时需要输入电池片的电流密度Jsc,以此来计算模拟电池的I-V曲线,可以测量或使用经验值。

Suns-Voc测试原理

Suns-Voc技术可以量测得出电池片在不同光照强度下的开路电压。不像WCT-,使用Suns-Voc进行量测时需要样品有PN结以及可在PN结前后表面要有可接触性。

对Suns-Voc的量测数据进行进一步的分析,可以反推得到排除串联电阻影响下的电池片的最大I-V曲线。因为量测是在开路条件下进行的,所以解决了实现量测所需要的探针以及设备接线的线阻要求很低的困难性。

03

WCT--PERC电池应用

03-1P型Perc分析参数样本

1.输入待测样品正确参数值。

使用者也可经由量测分析之后去做适当修正下列参数:

a.样品名称b.厚度(cm)c.电阻率(Ω.cm)d.样品型式(P/N)

2.输入正确分析参数包括:

a.光学常数:量测硅片等高反射率样品时,可使用0.7,有绒面或有镀膜的样品可用近1之值(一般使用0.9)。

b.指定MCD:一般值选1E15。参考硅片属低寿命,指定使用1E14。

c.少数载流子陷阱修正:量测单晶硅片时选择OFF,多晶等缺陷多的样品使用ON。对于perc电池,使用OFF。

d.分析模式:参考硅片使用“Generalized”适用寿命在us±50us、QSS适用<us、Transient适用>us,对于perc电池片使用QSS模式,Transient一般用于N型硅片。

e.参考电池孔径设置:选择1(Largest)对应样品台上的孔径设置。

03-2Perc应用范围

1.Voc评估:

a.AfterPECVD;

b.Lifetime;

c.1-SunImpliedVoc;

2.污染排查:

a.清洁的制绒片①空白组②对照组;

b.双面氧化铝氮化硅钝化;

c.对比Lifetime;

3.J0评估:

a.减少死层、减少复合;

b.降低J0;

c.双面磷扩去PSG;

d.双面氮化硅钝化;

e.J0;

03-3WCT测试SOP

1.打开CT-,开机热机稳定30分钟(待红灯heart不亮);

2.检查设定及滤光镜,波光片槽已置入IR通过光镜片,灯头高度在平台之上40-45cm;

3.打开寿命量测软件:点击(键击)桌面路径;

4.输入待测样晶正确参数值:

使用者也可经由量测分析之后去做适当修正下列参数:

a.样晶名称b.厚度(cm)c.电阻率(Ω.cm)d.样品型式(P/N)

5.输入正确分析参数包括:

a.光学常数:量测硅片等高反射率样品时,可使用0.7,有绒面或有键膜的样品可用近1之值(一般使用0.9);

b.指定MCD:一般值选1E15,参考硅片属低寿命,指定使用1E14。

c.少数载流子陷阱修正:量测单晶硅片时选择OFF,多品等缺陷多的样品会使用ON,对于perc电池,使用OFF。

d.分析模式:参考硅片使用“Ceneralized”适用寿命在us土50us,QSS适用<us,Transient适用>us,对于perc电沧片使用QSS模式,Transient一般用于N型硅片。

e.参考电池孔径设置:选择1(Largest)对应样品台上的孔径设置。

6.量测前先作“ZeroInstriment”设备归零,清空样品台。

7.将待剥样品放置在平台中央。

8.按下测量按钮“WeasureWafer”,测量信号窗口画面出现,以ZoomIn/Out钮去设定信号收集范围使得红、蓝信号(pe及Ref)均落在虚线范困内并没有被截头掉,确定后,点击OK按钮,再充电6sec后才可再次测量。

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