電性能vs失效分析課件

電性能參數(shù)與產(chǎn)線異常關(guān)系工藝B班陳世明

太陽(yáng)能電池主要依靠P-N結(jié)光生伏打效應(yīng)來(lái)工作，當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密結(jié)合成一塊時(shí)，兩者交接處就形成了P-N結(jié)，設(shè)兩塊均勻摻雜質(zhì)的P型硅和N型硅其摻雜濃度為NAND。

在室溫下，硼，磷原子全部電離，因而在P型硅中均勻分布著濃度為Pp的空穴（多子）及濃度為Np的電子（少子）。在N型硅中類似的均勻分布著濃度為Nn的電子（多子）及濃度為Pn的空穴（少子）。當(dāng)P型硅和N型硅相互接觸時(shí)，交界面兩側(cè)的電子和空穴濃度不同，于是界面附近電子將通過(guò)界面向下擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它達(dá)到平衡時(shí)，于是界兩側(cè)正，負(fù)電荷區(qū)形成一電偶層，稱為阻擋層。因?yàn)殡娕紝又械碾娮踊蚩昭◣缀趿魇Щ驈?fù)合殆盡，所以又稱阻擋層為耗盡層，又因?yàn)樽钃鯇又谐錆M了固定電荷，故此又稱空間電荷區(qū)，其中存在由N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)，稱為“內(nèi)建電場(chǎng)”，顯然，在內(nèi)建電場(chǎng)作用下，將產(chǎn)生空穴向右，而電子向左的漂移，其方向正好與擴(kuò)散方向相反太陽(yáng)能電池的工作原理開路電壓I=0R=+_V=VOC(0.5V,0mA)VI=0mW(0.43V,142mA)VI=61mWISCVOCPMAXSometypicalvalues實(shí)物圖ISCRSRSHRLOADCellISCRS=0RSH=RLOAD理想情況圖中RS即為串聯(lián)電阻：包括電池的體電阻、表面電阻、電極電阻、電極與硅表接觸電阻等Rsh為旁漏電阻即為并聯(lián)電阻，為硅片邊緣不清潔及內(nèi)部缺陷引起電參數(shù)介紹Uoc:開路電壓Isc：短路電流Rs：串聯(lián)電阻Rsh：并聯(lián)電阻FF：填充因子Pmpp：最大功率Umpp：最大功率點(diǎn)電壓Impp：最大功率點(diǎn)電流Irev1：反向電流1(-10V)Irev2：反向電流2(-12V)Ncell：轉(zhuǎn)換效率PmppImppPmax△I△VRs是該段線斜率Rs=dU/(Isc1-Isc2)主界面主要參數(shù)UocOpenCircuitVoltage[V]開路電壓IscShortCircuitCurrent[A]短路電流UmppVoltageatPmpp[V]工作電壓ImppCurrentatPmpp[A]工作電流PmppMaximumPower[W]最大功率FFFillFactor[%]填充因子EIrradianceinPmpp[W/m2]輻射照度nCellCellEfficiency[0..1]轉(zhuǎn)換效率RsSerialResistance[Ohm]串聯(lián)電阻RshShuntResistance[Ohm]并聯(lián)電阻IapCurrentatUap[A]點(diǎn)電流Irev1ReverseCurrentatUrev1[A]反向電流1Irev2ReverseCurrentatUrev2[A]反向電流2PSLErrorHardwareError[0;1]

UscVoltageatIsc[V]

TempTemperature[°C]溫度電流與輻照度的關(guān)系在理想的條件下，入射到電池表面能量大于材料禁帶寬度的每一個(gè)光子產(chǎn)生一個(gè)電子流過(guò)外電路。在一般狀況下，輻射照度越大，電流越高。對(duì)于晶體硅太陽(yáng)電池，輻射照度從0上升到4000W/m2，短路電流一直成上升趨勢(shì)，而且?guī)缀醭删€形上升。電流、電壓與溫度的關(guān)系太陽(yáng)電池的短路電流并不強(qiáng)烈地依賴溫度。隨著溫度上升，短路電流略有增加。這是由于半導(dǎo)體禁帶寬度通常隨溫度的上升而減小使得光吸收隨之增加的緣故。電池的其他參數(shù)，開路電壓和填充因子都隨著溫度上升而減小。溫度每升高1℃，晶體硅太陽(yáng)電池的Voc將約下降0.4%。Voc的顯著變化導(dǎo)致輸出功率和效率隨溫度升高而下降，每升高1℃，晶體硅太陽(yáng)電池的輸出功率將減少0.4%—0.5%。注意事項(xiàng)：及時(shí)檢查溫度及光強(qiáng)是否符合要求。測(cè)試外部參數(shù)影響I/AU/V溫度升高溫度正常測(cè)試溫度為25±2℃，隨著溫度的升高，開路電壓急劇降低，短路電流略微增大，整體轉(zhuǎn)換效率降低正常光強(qiáng)為1000±50W/M2，隨著光強(qiáng)的降低，開路電壓略微降低，短路電流急劇下降，整體轉(zhuǎn)換效率降低U/V光強(qiáng)I/A光強(qiáng)降低氙燈罩氙燈發(fā)生器絲網(wǎng)低效片產(chǎn)生……涉及公司利益機(jī)密已刪除3.二道鋁粉污染UocIscRsRshFFNCellIrev20.62705755.65097980.00672788.276795476.6588770.1754441.3737990.62789485.60384860.00959298.988176374.3423680.16894861.52173390.6285035.66156750.007019511.8518976.3947350.17557080.93821730.62718875.57486170.006334713.68759177.5799450.1751970.97839560.62791915.51317270.01123348.606397672.8255570.16282981.67159450.62781845.57907640.010717711.10813474.0716080.16756871.14887940.62804515.59355750.006449812.34212777.3575350.17551991.02264940.62753625.66763470.008042712.54856976.0797720.17476510.88938930.62851425.64370080.009159710.55449574.7435990.17123711.2478269刻蝕時(shí)放反UocIscRsRshFFIrev2NCell0.61800012.77775320.221788934.16656534.9752820.82912920.04040950.62112193.17401550.11133243.43187339.8359540.88310660.05285680.62577253.4511950.110439865.84410940.4050440.21564460.0587302黑芯片NCellUocIscRsRshFFIrev20.16659980.61884645.10955770.0028035212.8488878.2831990.05248760.16674890.61809085.11246220.0028509125.6882278.4044790.08749890.16698170.61848285.11037870.0028921135.1786278.4961760.08684320.16664070.61878545.10994950.0029233112.5857178.3041480.09282690.16695330.61863725.11649510.002932160.89881978.3694360.21179190.16890360.61936975.16173480.0029391107.2936478.4971190.10371940.16848080.61918045.14615340.0029691189.6388178.5617090.06127590.16774640.6194715.13404390.0030595100.4217878.3669350.11932550.16636820.61841355.12072510.00307668.52296478.0584910.1731142轉(zhuǎn)換效率的影響因素串阻Rs組成測(cè)試中的串聯(lián)電阻主要由以下幾個(gè)方面組成：1.材料體電阻（可以認(rèn)為電阻率為ρ的均勻摻雜半導(dǎo)體）2.正面電極金屬柵線體電阻3.正面擴(kuò)散層電阻4.背面電極金屬層電阻5.正背面金屬半導(dǎo)體接觸電阻6.外部因素影響，如探針和片子的接觸等燒結(jié)的關(guān)鍵就是歐姆接觸電阻，也就是金屬漿料與半導(dǎo)體材料接觸處的電阻?？梢赃@樣考慮，上述1.2.3.4項(xiàng)電阻屬于固定電阻，也就是基本電阻；5則是變量電阻燒結(jié)效果的好壞直接影響Rs的最終值；6屬于外部測(cè)試因素，也會(huì)導(dǎo)致Rs變化并阻Rsh組成測(cè)試中并聯(lián)電阻Rsh主要主要是由暗電流曲線推算出，主要由邊緣漏電和體內(nèi)漏電決定邊緣漏電主要由以下幾個(gè)方面決定：①邊緣刻蝕不徹底②硅片邊緣污染③邊緣過(guò)刻

體內(nèi)漏電主要幾個(gè)方面決定①方阻和燒結(jié)的不匹配導(dǎo)致的燒穿②由于鋁粉的沾污導(dǎo)致的燒穿嚴(yán)重③片源本身金屬雜質(zhì)含量過(guò)高導(dǎo)致的體內(nèi)漏電④工藝過(guò)程中的其他污染，如工作臺(tái)板污染、網(wǎng)帶污染、爐管污染、DI水質(zhì)不合格等

Rsh影響因素并聯(lián)電阻低原材料因素工藝因素工藝過(guò)程污染刻蝕工藝PE工藝擴(kuò)散燒結(jié)工藝設(shè)備環(huán)境因素硅片中金屬雜質(zhì)含量過(guò)高缺陷密度過(guò)大工藝時(shí)間過(guò)短氣體比例不合適邊緣PN結(jié)未完全去除邊緣刻蝕過(guò)寬PE膜的致密性較差導(dǎo)致燒結(jié)易燒穿燒結(jié)溫度太高方阻太高燒結(jié)和方阻不匹配擴(kuò)散爐爐管污染網(wǎng)印機(jī)工作臺(tái)磨損DI水污染人為因素操作過(guò)程中使用工具的污染操作中污染擦拭片等檢查并測(cè)試刻蝕機(jī)刻蝕效果橢偏移到廠后定量測(cè)試膜厚折射率燒結(jié)爐工藝穩(wěn)定性外圍設(shè)備穩(wěn)定性監(jiān)控方阻均勻性方阻范圍控制衛(wèi)生環(huán)境污染Uoc影響因素開路電壓低材料本體工藝因素硅片電阻率高硅片質(zhì)量較差少子壽命低硅片厚度厚制絨表面損傷層未完全去除，減薄量小擴(kuò)散PN結(jié)質(zhì)量較差擴(kuò)散爐管潔凈度差PE鈍化效果較差擴(kuò)散鈍化效果較差網(wǎng)印背電場(chǎng)效果較差Rsh小暗電流大Isc影響因素Isc低原材料因素工藝因素原材料雜質(zhì)含量高少子壽命低制絨絨面不好，未完全出絨，影響光的吸收電阻率低PN結(jié)太深方阻太低PE減反射膜效果鈍化效果不好并聯(lián)電阻小漏電大印刷柵線高寬比小絲網(wǎng)印刷工藝過(guò)程常見問(wèn)題處理一、翹曲：1.硅片太薄——控制原始硅片厚度2.印刷鋁漿太厚

——控制鋁漿重量3.燒結(jié)溫度過(guò)高——調(diào)整燒結(jié)爐4、5、6、7區(qū)溫度4.燒結(jié)爐冷卻區(qū)冷卻效果不好——查看風(fēng)扇狀況、進(jìn)出水溫度壓力等二、鋁包：1.燒結(jié)溫度太高——調(diào)整燒結(jié)爐4、5、6、7區(qū)溫度2.印刷鋁漿太薄

——印刷鋁漿重量加重3.使用前漿料攪拌不充分

——攪拌時(shí)間必須達(dá)到規(guī)定時(shí)間4.鋁漿印刷后烘干時(shí)間不夠

——增加烘干時(shí)間或提高烘干溫度5.燒結(jié)排風(fēng)太小

——增大燒結(jié)爐排風(fēng)6.燒結(jié)爐冷卻區(qū)冷卻效果不好——查看風(fēng)扇狀況、進(jìn)出水溫度壓力等三、虛?。?.印刷壓力太小