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　　黑斑問(wèn)題一直是電池片EL不良的前三項問(wèn)題，黑斑的種類(lèi)多，從異常的產(chǎn)生來(lái)講可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)為偶然工藝原因，此類(lèi)主要有不規則、不定期的特點(diǎn)，另一類(lèi)是規則出現，特征性強。本文主要針對電池片的EL測試規則黑斑問(wèn)題展開(kāi)分析并提出一些意見(jiàn)。

 

 

　　EL測試儀是通過(guò)對電池片通入1-40mA的正向電流，作用于擴散結兩邊,電能把處于基態(tài)的原子進(jìn)行激發(fā)，使其處于激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子不穩定，進(jìn)行自發(fā)輻射。通過(guò)濾波片的作用及底片的曝光程度來(lái)了解在自發(fā)輻射中本征躍遷的情況，通過(guò)少子壽命、密度與光強間的關(guān)系，從底片的曝光程度，來(lái)判斷硅片中是否存在缺陷。

 

　　由于晶硅太陽(yáng)電池中少子的擴散長(cháng)度遠遠大于勢壘寬度，電子和空穴通過(guò)勢壘區時(shí)因復合而消失的幾率很小。在正向偏置電壓下，p-n結勢壘區和擴散區注入了少數載流子，這些非平衡少數載流子不斷與多數載流子復合而發(fā)光。

 

 

　　EL測試的圖像亮度與電池片的少子壽命(或少子擴散長(cháng)度)與電流密度成正比，在有缺陷的區域，其少子擴散長(cháng)度低，發(fā)光強度弱。由于電池片中有缺陷區域沒(méi)有發(fā)出紅外光，故在EL圖像中呈現“黑斑”。

 

　　

 

　　類(lèi)型1：特別黑的小點(diǎn)，位置隨機不固定;

 

　　類(lèi)型2：密集型黑點(diǎn)，黑點(diǎn)區域廣，一般滿(mǎn)片均勻分布;

 

　　類(lèi)型3：大黑斑，顏色灰色、深灰，位置比較規則;

 

　　以下將對上述幾種進(jìn)行簡(jiǎn)要分析：

 

　　1、效率

 

　　該類(lèi)異常黑斑，在電性能無(wú)明顯體現在FF、Isc、Voc、Rsh上。(說(shuō)明該類(lèi)異常片主要非來(lái)自正面的影響，切未破壞結區，影響載流子的輸運。)

 

　　

 

　　2、量子效率測試

 

　　量子效率是用來(lái)表征光電轉換器件(圖像傳感器，硅光電池等等)效率的重要指標。太陽(yáng)能電池的量子效率是指太陽(yáng)能電池的電荷載流子數目與照射在太陽(yáng)能電池表面一定能量的光子數目的比率，因此太陽(yáng)能電池量子效率與太陽(yáng)能電池對照射在太陽(yáng)能電池表面的各個(gè)波長(cháng)的光的響應有關(guān)。

 

　　以下為不同黑斑片對應外量子效率圖：

 

　　

 

　　圖1

 

　　

 

　　圖2

 

　　

 

　　圖3

 

　　如圖1-3，正常單晶電池片和黑斑電池片的量子效應隨波長(cháng)的變化趨勢大致相同，說(shuō)明與硅片的質(zhì)量關(guān)系較小。

 

　　圖2圖3中顯示中長(cháng)波正常區域比黑斑區域量子效率高，波長(cháng)較長(cháng)的波是被電池主體吸收的，遷移過(guò)程及背面表會(huì )產(chǎn)生復合，而量子效率與電池片的活性層對光子利用率以及光的反射、透射有關(guān)，實(shí)驗中黑斑區域和正常區域選自同一片電池片，可以認為它的擴散深度、減反膜相同，因而推斷此異常是電池清洗過(guò)程殘留雜質(zhì)或背場(chǎng)鈍化的問(wèn)題。

 

　　圖1整個(gè)波段沒(méi)有明顯差異，只是中波段正常區域比黑斑區域量子效率略高，工藝過(guò)程不是問(wèn)題，問(wèn)題主要是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程雜質(zhì)顆粒對電池半成品的污染所致。

 

　　3、成份元素分析，測試儀器：ICP-MS

 

　　測試原理：采用激光燒蝕的方法，對電池片正常區域和異常區域的分別測試成分含量。酸洗過(guò)的電池片制成片狀小樣置于樣品臺上，樣品表面處激光束聚焦點(diǎn)上。激光器激光轟擊，在樣品上產(chǎn)生小深坑，消耗樣品讓等離子體氣流過(guò)樣品表面，再經(jīng)一導管導入等離子炬，樣品在焰炬中電離，通過(guò)質(zhì)譜儀可以對樣品微小區域進(jìn)行分析。

 

　　為了降低生產(chǎn)過(guò)程及硅片對實(shí)驗的干擾，每類(lèi)正常樣品和黑斑樣品均取自同一張電池片。

 

　　

 

　　圖4 小黑點(diǎn)成分測試圖

 

　　

 

　　圖5 小黑斑成份測試圖

 

　　

 

　　圖6 大黑斑成份測試圖

 

　　如圖4小黑點(diǎn)類(lèi)，正常樣品和黑點(diǎn)樣品元素含量差異沒(méi)有明顯變化，唯有 Na原子和Ca原子略有差異，黑點(diǎn)樣品比正常樣品Na含量高132%倍、Ca含量高19.8%倍。

 

　　圖5小黑斑類(lèi)，小黑斑樣品比正常樣品Na含量高283%倍、Ca含量高38.7%倍。

 

　　圖6大黑斑類(lèi)，黑斑樣品比正常樣品Na含量高317%倍、Ca含量高49.4%倍。

 

　　從數據來(lái)推斷圖5、圖6在黑斑區域雜質(zhì)元素含量明顯高，形成了較強的復合中心，而我們的測試樣品是經(jīng)過(guò)混合酸去除了電極和背場(chǎng)，在電池生產(chǎn)含Na和Ca元素的是酸液，而只有刻蝕和制絨兩個(gè)工序涉及，刻蝕工序酸洗的是電池片背面，我們測試是正面燒蝕厚度約15μm，因此制絨酸液殘留的可能性較大，圖4在小黑點(diǎn)區域略高，粉塵顆粒在過(guò)程中污染表面的可能性較大。

 

　　4、P+層少子壽命、方阻測試

 

　　

 

　　圖7 P+層方阻對比圖

 

　　

 

　　圖8 P+層少子壽命對比圖

 

　　黑斑電池片正常區域和異常區域P+層方阻變化不大，說(shuō)明背場(chǎng)燒結工藝正常，在少子壽命的表現上只有中間大黑斑明顯偏低，而少子壽命偏低主要是受雜質(zhì)復合影響。因此推論黑點(diǎn)黑斑電池片并非燒結工序所致。

 

 

　　在這里說(shuō)明一下，該類(lèi)黑斑主要針對于未見(jiàn)明顯影響到效率的且外觀(guān)不可見(jiàn)的類(lèi)型。

 

　　筆者在國投在職期間。通過(guò)與各組負責人跟蹤各道測試片，擴散首尾片，以及瑪雅背鈍化掉渣外觀(guān)明顯的片子等，驗證到以下內容：

 

　　1、黑斑非刻蝕、制絨清洗不足導致。仍懷疑清洗后Q-time時(shí)間長(cháng)仍可能導致(針對部分高效不達標的車(chē)間，且無(wú)氮氣柜及封閉式傳輸小車(chē)的公司)以上通過(guò)改善循環(huán)，增加后HCL補加，初配，降低NAOH耗量對比批量數據。

 

　　2、黑斑形成與瑪雅掉的碎渣無(wú)關(guān)。(跟蹤驗證該類(lèi)片大一些的僅會(huì )形成淡的小灰斑點(diǎn)，不影響電池片EL)

 

　　3、跟蹤瑪雅維護前后發(fā)現該類(lèi)異常片處于半爆發(fā)狀態(tài)，鎖定主要來(lái)源于背鈍化。(經(jīng)與其他公司溝通也有該類(lèi)似問(wèn)題存在，維護前后相差較大)

 

　　4、元素分析顯示NA離子等，可以考慮將制絨和刻蝕堿改用KOH。這里不作過(guò)多說(shuō)明。

 

　　5、控制各制程Q-TIME時(shí)間，尤其是濕法工序后，不要超1.5H。平時(shí)需放久一些可以考慮使用保鮮膜進(jìn)行包裹或放置氮氣柜。

 

　　6、熱工序因環(huán)境溫度關(guān)系潔凈度需跟加控制好。這里建議一些不達標的公司可灑水。將一些粒子吸附到地面，避免與硅片接觸。

 

　　7、擴散檔片定期跟換。

 

　　8、建議將背鈍化設備設計隔離間，方便維護，保護其他相鄰道工序不受影響。

 

　　9、石墨舟清洗需要干凈，不干凈的石墨舟除了會(huì )導致舟印外還會(huì )有一些與舟貼合的地方留下小斑點(diǎn)。

 

　　10、對于固定位置的黑斑，可以根據硅片加工流程，將各道工裝夾具進(jìn)行點(diǎn)檢，并畫(huà)出相應接觸點(diǎn)的圖，方便日后的排查。