專利名稱：：單晶硅太陽電池絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法
技術領域：
：本發明涉及一種單晶硅太陽電池絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法，屬于太陽電池性能參數測量方法
技術領域：
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背景技術：
：提高晶體硅太陽電池轉換效率，降低發電成本是未來的發展趨勢，也是太陽電池領域研究的熱點和重點。pn結是晶體硅太陽電池的核心部分，目前主要采用液態磷源(P0C1》作為雜質，在高溫通氧的條件下在p型硅片表面擴散制作而成，pn結的質量直接影響晶體硅太陽電池的轉化效率，提高轉化效率必須控制合適的pn結雜質濃度分布。目前晶體硅太陽電池pn結測量方法如SIMS(二次離子質譜)、SRP(擴展電阻)，測試樣品必須為拋光片，而拋光片上的pn結是水平的，與晶體硅太陽電池的pn結狀況不同，單晶硅的pn結是沿著金字塔絨面結構向內分布的。拋光片的測試結果只能做對比，不代表晶體硅太陽電池pn結的真實情況。因此迫切需要一種新方法測量大規模生產的單晶硅太陽電池的pn結雜質濃度分布。
發明內容本發明的目的在于提出一種真實反映擴散情況，采用電化學方法結合稱重法的單晶硅太陽電池絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法。這套方法不依賴大型昂貴測量儀器，成本低，操作簡便易行，測量精度高，可滿足生產測量的需要。本發明的技術解決方案是—種單晶硅太陽電池絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法，其特征是包括下列步驟(1)把具有金字塔絨面的擴散后單晶硅片作為測量對象將單晶原硅片用堿腐蝕液制絨得到金字塔絨面，將制絨后的硅片酸洗后擴散，并用HF酸清洗掉磷硅玻璃，測量此時硅片的薄層電阻并稱重；(2)室溫下在硅片上電化學生長氧化層，用HF酸腐蝕掉氧化層，并在清潔干燥表面上用四探針法測量薄層電阻；重復多次上述氧化、腐蝕、稱重和薄層電阻測量，觀察每次表面層上薄層電阻變化，若發現逐漸變大的電阻突然變小，則pn結就在此表面的位置上；(3)通過硅片腐蝕前后重量差除以擴散層密度和面積就得到每次氧化腐蝕深度，通過每次測得的薄層電阻換算得到相應雜質濃度，從而獲得擴散層縱向雜質分布的真實情況，并制得反映雜質濃度分布情況的雜質濃度分布曲線。所述的電化學方法是采用陽極氧化法，即以待測硅片為陽極，以石墨棒為陰極，電解液為硼砂溶液，電源為50V的直流電源。擴散層面積(即金字塔表面積)等于硅片面積乘面積因子，面積因子采用彩色3D激光顯微鏡或原子力顯微鏡測量確定。本發明用電化學方法結合稱重法測量單晶硅太陽電池金字塔絨面上pn結的雜質濃度分布，能真實反映擴散情況；不依賴大型昂貴測量儀器，成本低，操作簡便易行，測量精度高，可滿足生產測量的需要。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1是pn結雜質濃度分布曲線圖。具體實施例方式實施例1本實施例中單晶硅太陽電池金字塔絨面上pn結雜質濃度分布測量方法的步驟如下(1)將單晶原硅片用堿腐蝕液制絨得到金字塔絨面，將制絨后的硅片酸洗后雙面擴散，將其9等分劃成適合后續操作的大小，用HF酸清洗掉磷硅玻璃，測量此時硅片的薄層電阻(R。)并稱重(M。)。(2)室溫下在此硅片上進行陽極氧化以此硅片作為陽極，石墨棒作為陰極，電解液為硼砂溶液，在直流電源電壓為50V的條件下氧化2分鐘，隨即用HF酸腐蝕掉所產生的氧化層，在清潔干燥表面上用四探針法測量薄層電阻(RD，稱重(MD。重復多次上述氧化、腐蝕、稱重(MJ和薄層電阻(RJ測量，觀察每次表面層上薄層電阻變化。若發現逐漸變大的電阻突然變小，則pn結就在此表面的位置上。(3)通過硅片腐蝕前后重量差除以擴散層密度和面積就得到每次氧化腐蝕深度，將每次測得的薄層電阻換算成雜質濃度，從而獲得擴散層縱向雜質分布的真實情況，得到雜質濃度分布曲線。其中擴散層面積即金字塔表面積通過硅片面積乘面積因子計算得到，面積因子采用彩色3D激光顯微鏡或原子力顯微鏡(AFM)測量確定。將氧化腐蝕深度設為x，首先作出logR"x)-x的曲線，再作出d[logRn(x)]/dx-X的曲線，然后按下式逐點計算出相應的電阻率，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>由硅中摻雜濃度和電阻率關系曲線查出相應的雜質濃度N(x)，得到雜質濃度分布曲線。本實施例的測試結果如下表1本實施例的測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注硅片面積為14.2cm2，面積因子為1.2，雙面擴散層面積為34.08cm2。腐蝕深度是指累計腐蝕深度(例表中第三行的腐蝕深度0.0504是第一次腐蝕深度0.0252與第二次腐蝕深度之和，其余類推)。本發明的測量是評價擴散層質量和選擇控制擴散條件必不可少的依據，對于優化和控制擴散工藝，提高太陽電池效率具有重大意義。權利要求一種單晶硅太陽電池絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法，其特征是包括下列步驟(1)把具有金字塔絨面的擴散后單晶硅片作為測量對象將單晶原硅片用堿腐蝕液制絨得到金字塔絨面，將制絨后的硅片酸洗后擴散，并用HF酸清洗掉磷硅玻璃，測量此時硅片的薄層電阻并稱重；(2)室溫下在硅片上電化學生長氧化層，用HF酸腐蝕掉氧化層，并在清潔干燥表面上用四探針法測量薄層電阻；重復多次上述氧化、腐蝕、稱重和薄層電阻測量，觀察每次表面層上薄層電阻變化，若發現逐漸變大的電阻突然變小，則pn結就在此表面的位置上；(3)通過硅片腐蝕前后重量差得到每次氧化腐蝕深度，通過每次測得的薄層電阻換算得到相應雜質濃度，從而獲得擴散層縱向雜質分布的真實情況，并制得反映雜質濃度分布情況的雜質濃度分布曲線。2.根據權利要求1所述的單晶硅太陽電池絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法，其特征是所述的電化學方法是采用陽極氧化法，即以待測硅片為陽極，以石墨棒為陰極，電解液為硼砂溶液，電源為50V的直流電源。3.根據權利要求1所述的一種單晶硅太陽電池絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法，其特征是擴散層面積即金字塔表面積等于硅片面積乘面積因子，面積因子采用彩色3D激光顯微鏡或原子力顯微鏡測量確定。全文摘要本發明公布了一種單晶硅太陽電池金字塔絨面上pn結雜質濃度分布的測量方法。本發明的測量方法采用了電化學方法結合稱重法對單晶硅太陽電池絨面上pn結的雜質濃度分布進行測量和計算。室溫下通過電化學方法生長氧化層、HF酸腐蝕的重復過程，結合每次薄層電阻變化，以及差重計算每次氧化腐蝕深度，經過系列計算將每次薄層電阻換算成雜質濃度，從而獲得擴散層縱向雜質分布的真實情況，得到雜質濃度分布曲線。本發明的測量是評價擴散層質量和選擇控制擴散條件必不可少的依據，對于優化和控制擴散工藝，提高太陽電池效率具有重大意義。文檔編號G01N27/04GK101692062SQ20091018260公開日2010年4月7日申請日期2009年9月17日優先權日2009年9月17日發明者朱敏杰,楊春杰,沈專,王景霄,馬躍申請人:江蘇林洋新能源有限公司