硅太阳能电池结深的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种硅太阳能电池结深的测量方法，属硅太阳能电池性能参数测量方法技术领域。本发明专利技术的测量方法采用了阳极氧化法结合差重计算法对硅太阳能电池的结深进行测量和计算。本发明专利技术的测量方法是：先测量未腐蚀的磷扩散层硅基片即电池片的重量及方块电阻，然后用阳极氧化法来氧化所述硅基片表面，得到了氧化层；然后用氢氟酸腐蚀掉所产生的氧化层，随后测量其方块电阻，重复多次上次操作，直到方块电阻由大变小时，称得其重量；这个重量与一开始称得重量的差值就是扩散层的重量，将这个重量差值除以扩散层的密度和腐蚀掉的扩散层的面积，就得到扩散层的平均深度，也即就是电池片的结深。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属硅太阳能电池性能参数测量方法技术 领域。
技术介绍
在能源逐渐匮乏的当今社会，人们急需找到一种可再生能源来代替非可再生能源。众所 周知，太阳给了地球无穷无尽地热量，因此人们把目标指向了太阳。对于硅太阳电池的制作，p-n结是电池的心脏，之所以太阳电池能够产生电是利用p-n 结的静电场作用，将电子和空穴对分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边，从而达到发 电的目的，所以p-n结的好坏将直接影响到太阳电池性能的好坏。在硅太阳能电池的生产过 程中， 一般采用磷源扩散法，即用氮气携带三氯氧磷，在高温和有氧环境下，通过置换反应， 进而扩散入硅片内。扩散的深度也就是结深是对太阳能电池的效率影响很大，结深太深或者 太浅都会减少载流子的寿命，影响其效率，想要提高电池的效率就必须有适当的结深。而控 制结深的前提就是能够测量结深。目前测量结深的方法大都来自测量抛光芯片结深的方法， 如显色法，干涉法等。可是太阳能电池相对于抛光芯片来说具有其自身的特点，那就是1、 它的结深比较浅，小于0.5微米。2、 在其表面，由于要减少光的反射，所以呈绒面或金字塔型结构，金字塔的高度为2 4微米。扩散的过程中，平常的芯片的PN结是水平的，芯片表面是抛光的，而对硅太阳能电池 来说，磷原子从金字塔的侧面扩散进入硅片，这就给测量造成了一定的困难，基于这些特点， 就必须寻找新的方法来测量结深。
技术实现思路
本专利技术采用了阳极氧化法结合差重法对硅太阳能电池的结深进行测量。本专利技术一种，其特征在于具有以下的步骤a. 将具有磷扩散层的硅基片的硅太阳能电池作为测试对象；首先用超声波清洗磷扩散层硅基片，然后用氢氟酸腐蚀掉磷扩散时残留的原始氧化层；此时测量所述磷扩散层硅基片也 即电池片的重量及方块电阻；b. 接着用阳极氧化法来氧化硅基片表面；氧化l分钟后用氢氟酸腐蚀掉产生的氧化层， 随后测量其方块电阻；再氧化，再测量，如此重复多次后，会发现方块电阻由逐渐变大突然转为变小；到方块电阻变小时称得其重量；这个重量与一开始称得的重量的差值就是扩散层 的重量；将这个重量差值除以扩散层的密度和腐蚀掉的扩散层的面积，就得到扩散层的平均 深度，也即就是电池片的结深。所述的阳极氧化法是以铜片为阴极，硅基片也即电池片为阳极，电解液为硝酸钠溶液； 电源为60±15V的直流电源。本专利技术测量太阳能电池结深的原理如下由于硅太阳能电池的PN结不是水平方向的，而且硅基片表面的状态不利于直接观察结 深，因此只有间接测量。这里选用阳极氧化法是因为这种方法氧化硅片的速度较慢，适用于 浅结的测量，能精确地腐蚀掉扩散层，即便会腐蚀掉少许衬底，但此方法测量结深的误差小 于300埃。同时可避免热氧化法制得氧化层带来的使扩散层变深的后果。先测量未腐蚀的电 池片的重量，然后测量腐蚀掉扩散层的电池片的重量，两者的差值就是扩散层的重量，再用 这个重量除以扩散层的密度和腐蚀掉的扩散层的面积(整个电池片的表面积，为金字塔的侧 面积总和)就得出扩散层的深度，也就是平均结深。本专利技术方法不同于平常的抛光芯片表面积结深的测量，因平常抛光芯片的PN结是水平 的；而本专利技术的特点是可以测量硅太阳能电池片的金字塔型表面的结深。 附图说明图1为本专利技术中用阳极氧化法来氧化硅基片表面的装置的示意图。图2为具有磷扩散层硅基片绒面表面的氧化示意图。 具体实施例方式现将本专利技术的具体实施例叙述于后。 实施例l本实施例中硅太阳能电池的结深的测量方法的步骤如下(1) 将硅太阳能电池的电池片，也即具有磷扩散层的硅基片先进行超声波清洗，然后用 氢氟酸腐蚀掉磷扩散时残留的原始氧化层；此时测量所述磷扩散层硅基片也即电池片的重量 Mi及其方块电阻；(2) 接着用阳极氧化法来氧化硅基片表面；氧化装置参见图1;图1为用阳极氧化法来氧 化所述硅基片表面的装置示意图。以铜为阴极，以所述硅基片也即电池片为阳极，电解液为 硝酸钠溶液，在直流电源电压为65V的条件下进行阳极氧化反应；氧化反应l分钟后得到氧 化层，并用氢氟酸腐蚀掉产生的氧化层，随后测量其方块电阻；再氧化，再测量，如此重复9次后，过程中会发现方块电阻由逐渐变大突然转为变小；到方块电阻变小时称得其重量M2; 将该重量M2与一开始称得的重量M,的差值即(N^-M2)，即就是扩散层的重量；将这个重量 差值除以扩散层的密度和腐蚀掉的扩散层的面积，就得到扩散层的平均深度，也即就是所述 电池片的结深。其计算公式为<formula>formula see original document page 5</formula>此处A为面积因子，取值范围为L0 1.8; L为电池片的长度，W为电池片的謇度， Ps,为硅扩散层的密度。扩散层的面积应是整个电池片的表面积，即应是金字塔型表面的测量面积的总和，在本公式中仅是近视计算的表面积。 本实施例的测试结果见下表1。表l本实施例的测试结果<table>table see original document page 5</column></row><table>(o'8578-o'8571)=0211x13.5x2.36本专利技术的测量方法在测试过程中应注意之点如下在腐蚀过程中只能把氢氟酸涂布在扩散层那一面，而不能把整个测试样品浸入氟酸内； 因为硅太阳能电池的电池片背面也是硅材料，同样可以被氧化，产生氧化层，如果把样品浸 入氢氟酸内，同样会腐蚀掉这一层，最终影响测量的准确性。因此，为了提高准确性，只能 腐蚀掉扩散层所在的那一面产生的氧化层。关于具有磷扩散层硅基层绒面表面即金字塔型表面的氧化情况参见图2。 本专利技术的测量方法可应用于测量太阳能硅电池的结深，为扩散工艺提供所需的数据信息， 对于控制和改善扩散工艺，提高太阳能电池的效率是有积极意义的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅太阳能电池结深的测量方法，其特征在于具有以下的步骤：ａ．将具有磷扩散层的硅基片的硅太阳能电池作为测试对象；首先用超声波清洗磷扩散层硅基片，然后用氢氟酸腐蚀掉磷扩散时残留的原始氧化层；此时测量所述磷扩散层硅基片也即电池片的重量及 方块电阻；ｂ．接着用阳极氧化法来氧化硅基片表面；氧化１分钟后用氢氟酸腐蚀掉产生的氧化层，随后测量其方块电阻；再氧化，再测量，如此重复多次后，会发现方块电阻由逐渐变大突然转为变小；到方块电阻变小时称得其重量；这个重量与一开始称得的重量 的差值就是扩散层的重量；将这个重量差值除以扩散层的密度和腐蚀掉的扩散层的面积，就得到扩散层的平均深度，也即就是电池片的结深。

【技术特征摘要】
1. 一种硅太阳能电池结深的测量方法，其特征在于具有以下的步骤a.将具有磷扩散层的硅基片的硅太阳能电池作为测试对象；首先用超声波清洗磷扩散层硅基片，然后用氢氟酸腐蚀掉磷扩散时残留的原始氧化层；此时测量所述磷扩散层硅基片也即电池片的重量及方块电阻；b.接着用阳极氧化法来氧化硅基片表面；氧化1分钟后用氢氟酸腐蚀掉产生的氧化层，随后测量其方块电阻；再氧化，再测量，如此重复多次后，会发现方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，张磊，马忠权，史伟民，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]