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1、瑟米莱伯（中国）公司 Semilab China 上海浦东新区商城路889号波特营B2幢3楼 （200120） Tel: 021-58362889; Fax: 021-58362887 E-mail: Web site: ,太阳能硅片及电池片检测方法,杭州 2011年7月,SEMILAB CHINA,2,内容提要,准稳态微波反射光电导（QSS -PCD）技术 Quasi Static State Microwave PhotoConductivity Decay 表面光电压（SPV）技术测量扩散长度 Surface PhotoVoltage Diffusion Length Inline P
2、L检测技术 Photoluminescence Imaging 非接触 CV 测量技术 Non-contact CV,SEMILAB CHINA,3,准稳态微波反射光电导（QSS -PCD）技术,传统的-PCD 测量技术,SEMILAB CHINA,4,传统的-PCD 测量技术： 不能得到准确的注入水平值 不能得到太阳能电池片工作状态下的有效寿命值,传统的-PCD 测量技术,SEMILAB CHINA,5,Semilab引入准稳态微波反射光电导QSS -PCD技术,QSS -PCD测量技术特点,SEMILAB CHINA,6,QSS -PCD技术 测量过程中使用两束光 背景光（用于产生稳态）和
3、激发光（用于激发过剩载流子） 背景光是连续光，光强可调 0-1.5 Sun，未来范围更宽 测量过程中一直处于准稳态 激发光强远小于背景光的光强，只对稳态造成造成微扰 背景光强，即产生速率，是经过标定的，因此可以准确得到注入水平值 可以测量真实工作状态下的有效寿命,传统的-PCD与QSS -PCD之间的比较,SEMILAB CHINA,7,传统的-PCD与QSS -PCD之间的比较：测试举例,SEMILAB CHINA,8,传统 -PCD技术,QSS -PCD技术,测试条件 样品： SiN/a-Si/Si QSS光强： 1 Sun 测试结果 寿命值：41s Vs 305s 均匀性不同 利用QSS
4、 -PCD测试技术可以得到更多的信息,QSS -PCD的应用：测试举例,SEMILAB CHINA,9,样品 高质量FZ硅片，表面生长有氧化层，L0 = 1400m (用SPV技术测得)，b = 590s，Fe含量低 用CORONA电荷将硅表面置于反型、耗尽或累积状态 注入水平n, 是用测量得到的有效寿命 eff 和产生速率（QSS光强）计算得到的,有效寿命-QSS光强曲线,有效寿命- QSS 注入水平曲线,QSS -PCD的应用：测试举例,SEMILAB CHINA,10,样品 钝化层为a-Si QSS 光强： 1 Sun 测试结果表明：钝化均匀性不大好。这与a-Si钝化的普遍特点符合。,Q
5、SS -PCD的应用：发射极饱和电流J0,SEMILAB CHINA,11,Injection Level, n (cm-3),双面钝化的发射极,SEMILAB CHINA,12,表面光电压（SPV）技术测量扩散长度（体寿命）,传统的-PCD、QSS -PCD和SPV技术比较,SEMILAB CHINA,13,传统的-PCD和QSS -PCD的共性 不能完全排除表面的贡献，测量结果为有效寿命 Semilab引入SPV测量扩散长度 可以直接测量体寿命（扩散长度相当于体寿命） 绝大多数样品不需要进行预处理 Semilab SDI的SPV技术处于世界领先水平，已在IC中得到了广泛的应用 为PV行业做
6、了量体裁衣的改进：增加光强，提高信噪比 测量扩P或扩B后的半成品以及最终的电池片成品时需要高光强 测试速度快 不同光波长使用不同的调制频率，因此可以同时提取多个波长产生的SPV信号，实现快速、精确测量 扩散长度测量范围的上限最高可以达到样品厚度的4倍 可以测量硅片、扩P或扩B后的半成品以及最终的电池片成品 可以测量背面的有效表面复合速率,SPV技术测量扩散长度: Ultimate SPV,SEMILAB CHINA,14,最新的Ultimate SPV技术采用： 光束中包括全套波长 不同波长使用不同的调制频率,SPV技术测量扩散长度举例,SEMILAB CHINA,15,Diffusion L
7、ength m Avg : 113.5 STDEV: 11.8 Max: 151.3 Min: 96.52,SPV技术应用：Fe含量的测量,SEMILAB CHINA,16,具体的测试次序 先测量扩散长度 然后用强光把Fe-B打开 再次测量扩散长度 最后计算出Fe含量,SPV技术应用：ALID（加速光致衰退）测量,SEMILAB CHINA,17,ALID测量：Accelerated Light Induced Degradation, 加速光致衰退,SPV技术应用：ALID（加速光致衰退）测量,SEMILAB CHINA,18,SEMILAB CHINA,19,Inline PL 检测技术,
8、全自动 检测速度快(3600 wfr/h) 图像质量好 低噪声 高分辨率 可用少子寿命检测（-PCD）标定 可在线检测硅片、电池片半成品或成品 有在线和离线两种,PLI检测技术的特点,-PCD and PL show a good correlation,CZ, p-type Raster: 500 um Size: 5 inch Lifetime: Average: 5.88 us,PLI检测举例：用-PCD标定PLI结果,PL Image,PL Image,-PCD map,样品 CZ 硅片 P 型 5 in,扫描步进 500 m 少子寿命平均值 5.88 s,SEMILAB CHINA,
9、22,非接触 CV 测量技术,非接触CV测量技术的必要性,SEMILAB CHINA,23,影响钝化层钝化效果的因素 界面陷阱的数量Nit 界面陷阱为复合过程提供复合中心 硅表面势垒VSB 硅表面势垒会影响少子向硅/钝化（介质）层界面的扩散 良好的钝化效果需要满足两个条件： 界面陷阱的数量少 硅表面处于累积（Accumulation）状态 Semilab的非接触CV技术可以测量： 可以直接测量硅表面势垒VSB 相关参数：钝化层中的总电荷Qtot 可以直接测量界面陷阱密度Dit谱以及Dit在禁带中间的值 相关参数：界面电荷Qit,非接触 CV 测量的四个基本要素,SEMILAB CHINA,24
10、,电晕放电（Corona gun ） 在样品表面沉积电荷（Q） 非接触测量样品的表面电势 Kelvin 探头 光照 用于在硅表面产生光电压，从而测量硅表面势垒（硅表面能带弯曲） 电容的计算,C = DQ/DV,非接触 CV 测量的测量次序,SEMILAB CHINA,25,直接测得的参数： 表面电势 硅表面势垒(Vsb) 平带电压 VFB: Vdark = Vlight 总电荷 QTOT : 从初始状态到平带状态所需的电荷,计算得到的参数: 界面电荷：Qit 界面陷阱密度: Dit,Cn = Qc / Vn,非接触 CV 测量的应用举例： 电池片中钝化层及界面质量控制,SEMILAB CHIN
11、A,26,降低Dit可以减少硅片与电介质层之间的缺陷，改善钝化效果,非接触 CV 测量的应用举例,SEMILAB CHINA,27,样品 左：上为具有Al2O3钝化层，下为具有SiN钝化层且已烧结 右：三种不同的工艺条件，SiN/a-Si 结果： 左：Al2O3钝化层引入更高的Dit 右：Dit结果与QSS -PCD测得的表面复合速度之间有很好的对应关系,QSS -PCD和非接触CV技术配合使用： 用Corona电荷实现场效应钝化,SEMILAB CHINA,28,Corona 电荷可以改善（减小）发射极饱和电流 Jo,样品： n+/p/n+ 和 p+/n/p+，钝化层为1.6 nm SiO2
12、 / 60 nm SiN M. Wilson et.all. SiliconPV 17-20 April 2011, Freiburg ,Germany,SEMILAB CHINA,29,Thank You Very Much! 非常谢谢！,瑟米莱伯（中国）公司 Semilab China 上海浦东新区商城路889号波特营B2幢3楼 （200120） Tel: 021-58362889; Fax: 021-58362887 E-mail: Web site: ,SEMILAB CHINA,30,Backup slides,SPV技术应用：Fe含量的测量,SEMILAB CHINA,31,Fe
13、在P型硅中有两种状态 Fe-B 对，对少子的复合几乎没有贡献 间隙原子，很强的少子复合中心 一般情况下都以Fe-B对的形式存在,分解后,Semilab SDI扩散长度与NREL IQE扩散长度 结果的比对,SEMILAB CHINA,32,SPV技术应用：ALID（加速光致衰退）测量,SEMILAB CHINA,33,Semilab ALID测量举例：成品电池片,SEMILAB CHINA,34,与传统ALID测量的对比,SEMILAB CHINA,35,样品 由ISFH提供 结果： Semilab ALID测量方法在数十分钟内给出了结果 ISFH用了数小时的时间（测量方法不同） 二者的氧含量
14、结果完全相同,Semilab针对场效应钝化测量的推荐方案,SEMILAB CHINA,36,非接触 CV 测量的四个基本要素：沉积电荷,SEMILAB CHINA,37,极性是由高压的极性控制的 带电离子团: CO3- ， (H2O)nH+ 在介质层表面沉积低能量带电离子团 沉积的电荷量由以下因素控制： 高压 放电装置与样品表面的距离 放电时间 表面已有电荷的库仑作用,非接触 CV 测量的四个基本要素：测量表面电势,SEMILAB CHINA,38,在回路中实现零电流的状态下,C=C0 + dCsin(t),J(t)=dC(VDC+Vcpd)cos(t),Vcpd=-VDC,QSS -PCD和非接触CV技术配合使用： 场效应钝化,SEMILAB CHINA,39,VSB (V),A, B, C, D, 具有高的表面复合速率，相应的其硅表面势垒也低。 处于耗尽状态的区域，相应地表面复合速率会高于处于反型状态的区域。后者在图中为表面势垒VSB 0.6V 的区域。,Scm/s,eff s,55,325,
