一種選擇性摻雜區域特性的檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種選擇性摻雜區域特性的檢測方法，該方法利用聚焦激光束在選擇性摻雜區域及其周邊區域進行掃描，同時測量每點產生的光電流，通過對比分析選擇性摻雜前后光電流的變化，可以對選擇性摻雜的均勻性和電阻進行表征，從而指導制備選擇性發射極的工藝改進。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于太陽能電池
，具體涉及。
技術介紹
目前太陽電池的生產應用發展迅速，其中晶體硅太陽電池占據主流地位，普通的晶體硅電池采用“化學清洗制絨-高溫氣體擴散制Pn結-PECVD鍍制減反射膜-絲網印刷金屬漿料-高溫燒結金屬電極”的制作工藝，電池光電轉換效率可到17%-18%。為進一步提高電池的效率，出現許多新的技術，其中選擇性發射極是目前被認為未來一個主流的高效電池新技術。普通的高溫氣體擴散摻雜制pn結的技術可以在電池形成一個較均勻摻雜層，即形成太陽電池的發射極。這個摻雜層與基底形成Pn結，摻雜濃度越高，摻雜層的方塊電阻越低。但是均勻單一摻雜層的摻雜濃度必須考慮各方面的不同要求，如果表面摻雜濃度太高，會使光生載流子在表面的復合速率增加，從而增加了電流的內部消耗，輸出的電流電壓降低；如果表面摻雜濃度太低，那么與金屬電極的接觸電阻增加，電池的輸出電流電壓也會降低。選擇性發射極根據上述的矛盾，采用了高低結合的選擇性擴散方案，即在一般區域采用低摻雜濃度，在與電極接觸區域采用高摻雜濃度的方案。實現這一結構有多種技術手段，一般先采用常規的氣體擴散摻雜，再進行后處理，具體包括兩次氣體擴散、氣體擴散+化學腐蝕反刻、氣體擴散+激光摻雜、氣體擴散+摻雜漿料，等等。采用選擇性發射極可以提高O. 3%-0. 5%的電池效率。目前有包括尚德等多家主流公司采用這種方案。選擇性發射極的特征是電極區域形成高濃度的摻雜區，該高濃度摻雜區域的寬度一般比電極的寬度稍大，目前電極寬度一般在5(Γ 00μπι，對應的選擇性高摻雜區域一般制作寬度為20(Γ300 μ m，未來隨著電極寬度的減小，選擇性高摻雜區域也會進一步減小到100 μ m以下,從形狀上看該區域就是一條細線,長度接近電池的邊長(125mm或156mm)。傳統對于擴散濃度，以及擴散層的方塊電阻的測量，基本上是針對大面積均勻摻雜表面，測量面積一般要求直徑幾個mm以上，如4探針法，ECV法等。這些方法對于選擇性發射極均無法使用。因此，如何對選擇性發射極區域的摻雜濃度和形成的電阻值進行表征，是一個急需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供，該方法可以對選擇性發射區域的摻雜濃度的分布狀況和電阻值進行表征。本專利技術的上述技術問題是通過如下技術方案來實現的，采用光速誘導電流技術即聚焦激光束在硅片表面掃描，同時記錄掃描各點時產生的光電流值，通過測量選擇性摻雜前后光電流的變化情況，獲得選擇性摻雜區域的特性。光束誘導電流(Light beam induced current)技術是一種檢測光電器件光電轉換性能的技術，通過利用聚焦激光束在光電器件表面逐點掃描，同時測量在每一點產生的光電流，通過注入光能量和輸出光電流的對比，評價每一點區域的光電轉換性能。為了節省時間，可以不用對整個晶體硅片進行掃描，而僅掃描選擇性摻雜區域及其周邊區域即可。同時，為了獲得可靠的光電流數據，在靠近選擇性摻雜區域及其周邊區域制作收集光生電流的電極，可以減少傳輸電阻對測量的干擾。本專利技術所述聚焦激光束的激光波長優選為40(Tll00nm，該波段為硅的響應波段，如使用其他襯底材料，可選擇相應材料的響應波段。本專利技術所述聚焦激光束的光斑直徑小于選擇性摻雜區域的最小尺寸。如選擇性摻雜區域的最小尺寸為其寬度，則本專利技術所述聚焦激光束的光斑直徑小于選擇性摻雜區域的寬度，如選擇性摻雜區域的最小尺寸為其長度，則本專利技術所述聚焦激光束的光斑直徑小于選擇性摻雜區域的長度。通常來說，選擇性摻雜區域的最小尺寸為其寬度，選擇性摻雜區域的寬度通常在1(Γ300 μ m之間，所以本專利技術所述聚焦激光束的光斑直徑優選為1(Γ300μπι，實際使用時，小于選擇性摻雜區域的寬度即可，以保證選擇性摻雜區域的所有位置都可以采用激光束掃描到，因此可以檢測得到選擇性摻雜區內部及周邊區域的性能分布特性。本專利技術檢測選擇性摻雜區域的特性通常包括選擇性摻雜區域的摻雜濃度分布情況以及選擇性摻雜區域的電阻值。在選擇性摻雜前后分別對同一個測試區域進行掃描，獲得選擇性摻雜前后選擇性摻雜區及其周圍區域的光電流數據。通過對比前后的數據，可以去除樣品襯底及其他處理環節引入的影響和測量誤差。所以，本專利技術通過采用比選擇性發射極更細小的聚焦激光束，在晶體硅片的表面如擴散層表面進行掃描，同時測量激光掃描產生的光電流。晶體娃片表面不同的摻雜濃度和電阻對光的吸收和轉換程度不同，因此光生電流也不同。通過分析測量區域每一點的光生電流值及其在進行選擇性摻雜前后的變化，去除硅片質量、第一次氣體擴散等因素的干擾，可以對選擇性發射極的摻雜濃度和電阻值的均勻性進行表征，并通過利用其它測量大面積摻雜區域電阻技術(如四探針法，微波電導法等)對電阻值進行標定，可以獲得精確的電阻值，從而指導制備選擇性發射極的工藝改進。本專利技術具有如下優點(I)本專利技術采用聚焦激光束對晶體硅片進行掃描，具有很高的分辨率，可以根據擴散區域的尺寸選用不同的激光，最小光斑直徑可以小于10 μ m，激光掃描的精度按照現有的機械技術，可以達到Ιμπι，完全可以滿足現有及可預見的選擇性發射極的寬度要求；(2)本專利技術能夠精確地顯示在選擇性發射極細長區域內電阻的詳細分布，以供技術研發人員分析選擇性區域內摻雜濃度的分布情況以及電阻值的大小等特性；(3)本專利技術適用于采用多種選擇性發射極制備方法制成的選擇性發射極結構的太陽電池，也適用于各種不同性能的晶體硅片。附圖說明圖I是本專利技術實施例1-3中采用的聚焦激光束測量選擇性摻雜區域特性的方法的示意圖；圖2是本專利技術實施例1-3中晶體硅片上選擇性摻雜前的選擇性摻雜區域及電極示意圖；圖3是本專利技術實施例1-3中晶體硅片進行選擇性摻雜后的選擇性摻雜區域及電極示意圖。具體實施例方式以下結合附圖對本專利技術作進一步的說明。實施例I對采用氣體擴散+激光摻雜制成的選擇性摻雜區域的特性進行檢測(I)娃片完成第一次低摻雜的氣體擴散,再鍍制表面介質膜,然后在娃片表面按照測試需要印刷一定圖案的金屬漿料，經燒結后形成金屬電極，如附圖2所示，每個晶體硅片樣品4上設有多個獨立的測試區域，其中每個測試區域周圍設有收集的電極9，還有與外部電路連接的電極10 ；(2)米用光束誘導電流法(激光波長532nm,聚焦激光束的光斑直徑大概為30gm),利用聚焦激光束在電池表面掃描，同時通過電極測量相應掃描點產生的光電流，形成測試區域的光生電流詳細數據及圖像，如圖I所示，由激光器I發出穩定激光束6，經過反射鏡2和聚焦鏡3，形成細小的光斑照射到樣品4上，樣品放置在具有XY軸精密移動平臺5上，光電流通過電流收集器7收集記錄數據；(3)通過噴涂、旋涂等方法在硅片表面制備一層摻雜源，然后按照設定的激光摻雜參數，在測試區域中進行激光摻雜，形成一定形狀的重摻雜區，該區域由多條激光掃描摻雜的細線組成，如圖3所示，在電極的中間，為選擇性摻雜區8 ;(4)清洗去除摻雜源，再次使用光束誘導電流法對測試區域及周邊進行掃描，獲取光生電流數據；(5)通過將測試區域前后兩次的光生電流掃描數據相減，去除硅片本身及第一次氣體擴散的影響，獲得選擇性摻雜區域的電流差值分布圖，通過電流差值分析激光選擇性摻雜的均勻性。通過其他方法對電阻的標定參照，可以大致確定激光摻雜的電阻值。目前一般本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種選擇性摻雜區域特性的檢測方法，其特征是：采用光束誘導電流技術即聚焦激光束在硅片表面掃描，同時記錄掃描各點時產生的光電流值，通過測量選擇性摻雜前后光電流的變化情況，獲得選擇性摻雜區域的特性。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈輝，王學孟，林楊歡，
申請(專利權)人：順德中山大學太陽能研究院，
類型：發明
國別省市：