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1、电池EL黑区问题以及解决方案 2015. 11.05 郭宽新 张斌 宋江 吴小元 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 电池组件EL黑区背景介绍 4 多晶电池其他黑区原因与分析 主要内容主要内容 多晶电池EL黑边以及解决方案 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 一一. .电池电池ELEL黑区背景介绍黑区背景介绍 ELEL检测原理检测原理 EL实验装置示意图 光强与少子扩散长度的关系曲线 EL原理能带图 (a)0偏压下P-N结能带图，(b)正向偏压下 P-N能带图 2012 Hareon Solar Technol
2、ogy Co., Ltd. 4 硅料硅料 硅锭硅锭 硅片硅片 电池片电池片 组件组件 一一. .电池电池组件组件ELEL黑边背景黑边背景介绍介绍 -EL黑区来源 L型 I型 位错团 污染 断删 表面异常 隐裂 划痕 隐裂 虚焊 整体发 暗 ELEL黑区最常见的是黑区最常见的是L L型型，I I型型，位错团位错团，以及单晶黑心几种形式以及单晶黑心几种形式 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 一一. .电池电池ELEL黑区背景介绍黑区背景介绍 电池电池ELEL检测结果检测结果 I I边角边角 L L黑边黑边 片状污染片状污染 絮状黑区絮状黑区 断栅断栅 黑
3、心片黑心片 隐裂隐裂 反偏漏电反偏漏电 本报告主要研究解决边角黑边问题 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 一一. .电池电池ELEL黑区背景介绍黑区背景介绍 组件端常见的情况组件端常见的情况 黑边，L,I型 表面污染 位错团 位错线/隐裂 区最为常见的区最为常见的L,LL,L型黑边，以及位错团和位错线型黑边，以及位错团和位错线 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边以及解决方案黑边以及解决方案多晶电池多晶电池ELEL黑边黑边 PL DL扫 描图 IQE扫描图 （874nm
4、） 通过PL和IQE扫描测试，判断电池EL图像黑区是硅片的少子寿命较低少子寿命较低导致的。 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. B12B12 A6A6 A36A36 B30B30 B24B24 B18B18 提高边区少子寿命的有效途径：提高边区少子寿命的有效途径： 坩埚做大，把硅锭边沿切除，彻底消除黑边。 坩埚（及其他辅料）纯度提高，减少坩埚对硅锭的污 染，减轻污染。 硅锭本身少子寿命提高，锭在受到坩埚污染后，少子寿 命绝对值依旧比较高，不至于复合严重导致黑边。 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边主要类型黑边主要类型 多晶多晶ELEL黑边硅片分布
5、黑边硅片分布 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. B13 B18 C17 C16 C15 C14 红 区 明 显 减 少 传 统 情 况 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边主要类型黑边主要类型多晶无多晶无ELEL黑边的优势黑边的优势 无无 ELEL 黑黑 边边 的的 条条 件件 少子寿命低于少子寿命低于1.5us区域少于区域少于8mm 局部少子寿命均大于局部少子寿命均大于1.5us（WT200） 统计统计，经验数据经验数据 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边主要类
6、型黑边主要类型多晶无多晶无ELEL黑边的优势黑边的优势 2014Q42014Q4随机一天的报表数据随机一天的报表数据 Eta 18.0 18.2 18.4 18.6 18.8 A区B区C区A区B区C区 FF7-DPSF7-DP 电池工艺中的硅片区域 Eta 的变异性图Eta 的变异性图 Uoc 0.626 0.628 0.630 0.632 0.634 0.636 0.638 0.640 A区B区C区A区B区C区 FF7-DPSF7-DP 电池工艺中的硅片区域 Uoc 的变异性图Uoc 的变异性图 ABC无 差异 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 需
7、要具体改进措施需要具体改进措施： 原生硅的比例提高,一级正料比例增加。增加成本，不太现实 坩埚喷涂辅料（氮化硅，硅溶胶）全部采购进口产品。 坩埚喷涂减少硅溶胶的使用，降低氧含量。 (a)(a) (b)(b) 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边解决方案（一）黑边解决方案（一）提高硅锭的绝对少子寿命提高硅锭的绝对少子寿命 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 硅锭切割示意图 硅锭 硅锭 切割钢线 坩埚 红区 (a) (b) 坩埚底部做大后，切割完成后边 区小锭的红区明显减少。但是这样 做并不会减少红区的宽度，而是边 区切除的宽度更宽，而且在投炉量 基本
8、不变的情况下，铸锭高度会降 低，会降低良率会降低良率。 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边解决方案（二）黑边解决方案（二）坩埚做大坩埚做大 不建议不建议 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边解决方案（四）黑边解决方案（四）坩选择铸凝坩埚坩选择铸凝坩埚 a1 a2 铸凝与铸浆的工艺差异，造成两类坩埚尺寸有差异，相同工艺条件下回出现：铸凝与铸浆的工艺差异，造成两类坩埚尺寸有差异，相同工艺条件下回出现： a1=a2 b1b2 b2 b1 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd.
9、 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边解决方案（五）黑边解决方案（五）高纯坩埚的应用高纯坩埚的应用 高纯坩埚高纯坩埚 原材料高纯（脱氧，除杂质石英）原材料高纯（脱氧，除杂质石英） 坩埚成型后纯化（酸浸，气固氧化）坩埚成型后纯化（酸浸，气固氧化） 制备高纯层减少基体的污染制备高纯层减少基体的污染 酸洗 坩埚壁 掺钡层 坩埚壁 磨细的高纯 石英砂层 坩埚壁 A B C 最经济最经济 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 杂质Fe在硅锭中的扩散深度与温度曲线 工艺时间越长铸锭温度越高，硅锭 接触坩埚时间越长、杂质扩散越快， 杂质扩散到硅锭内部越深，红区范围
10、 就越大。但是缩短工艺时间和降低铸 锭温度可能会引入更多的结构缺陷， 工艺上很难有突破。 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边解决方案（六）黑边解决方案（六）优化工艺周期优化工艺周期 硅锭在高温下停留的时间越短对应的红区（杂质扩散长度）越窄硅锭在高温下停留的时间越短对应的红区（杂质扩散长度）越窄 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. B13 B18 C17 C16 C15 C14 红 区 明 显 减 少 传 统 情 况 二二 . .多晶电池多晶电池ELEL黑边解决方案黑边解决方案小结小结 一句话：一句话： 用优质原辅料用优质原辅料，采用高纯层铸凝坩埚
11、采用高纯层铸凝坩埚，控制好长晶控制好长晶，冷却时间冷却时间 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. EL图上的黑条斑处的短波IQE却 是比周围的高，而Corescan显 示该处的接触电阻特别高。有 一种可能是黑斑处的方块电阻 异常高 针对EL黑色区域，测试高分辨率LBIC（核查黑斑是源自前表面还是体内）以及Corescan EL 405nm 874nm IQE (高分辨率LBIC测试) 高分辨率Corescan 三三 . .多晶电池其他常见多晶电池其他常见ELEL黑区黑区 -表面污染表面污染 2012 Hareon Solar Technology Co.
12、, Ltd. 激光刻蚀 405nm IQE 874nm IQE 测试高分辨率Corescan，接触电阻高，表面污染 EL图像 405nm IQE 874nm IQE 三三 . .多晶电池其他常见多晶电池其他常见ELEL黑区黑区 -表面污染表面污染 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. LBICLBIC测试测试长短波均异常长短波均异常 405nm 656nm 874nm 974nm 1#EL 405nm 656nm 874nm 974nm 10#EL 1#1#样品样品 405nmIQE未见划痕，其余明显可见 小结：电池片浅层（小结：电池片浅层（5m5m）内
13、有异常，更深处）内有异常，更深处 也可能有异常也可能有异常 10#样品样品 405nmIQE絮状不明显，其余明显可见 异常原因同1#样品样品 波长与注入深度对照表波长与注入深度对照表 激光波长（nm) 注入硅深度（m） 980 99 950 61 850 18 650 3.4 450 0.5 三三 . .多晶电池其他常见多晶电池其他常见ELEL黑区黑区 -硅片基体缺陷硅片基体缺陷 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 普通位置可见纹状缺陷群，与EL对应 EL异常区不可见缺陷群 10#EL 10#硅片腐蚀 三三 . .多晶电池其他常见多晶电池其他常见ELE
14、L黑区黑区 -硅片基体缺陷硅片基体缺陷 异常区异常区SEM 腐蚀后，普通位置可见普通位错群，异常区未见特征形貌位错群 小结：EL异常区不是一般腐蚀处理可见的缺陷群 2012 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 三三 . .多晶电池其他常见多晶电池其他常见ELEL黑区黑区 -硅片基体缺陷硅片基体缺陷 硅片基体出问题了，非隐裂的情况下，什么原因会这样什么原因会这样？ 2014 Hareon Solar Technology Co., Ltd. 总总 结：结： 无无ELEL黑边的硅片，硅片黑边的硅片，硅片A,B,CA,B,C的效率没有差异。的效率没有差异。 解决多晶解决多晶ELEL黑边，最有效的方式：用优质原辅料，采用高纯层黑边，最有效的方式：用优质原辅料，采用高纯层 铸凝坩埚，控制好长晶，冷却时间。铸凝坩埚，控制好长晶，冷却时间。 电池制备异常（污染，断删）同样会出现电池制备异常（污染，断删）同样会出现ELEL黑区。黑区。 多晶电池其他多晶电池其他ELEL暗区（非边缘）主要是硅片位错造成暗区（非边缘）主要是硅片位错造成 THANK YOU !
