阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片

阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片2024/3/28阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片

背景簡(jiǎn)介

測(cè)試分析

分析結(jié)果

結(jié)論阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片背景介紹造成電池片的效率低下大致可以分為兩種：來(lái)料不良和制程不良。如何細(xì)分具體的低效片？可以有效地幫助我們減少低效片的產(chǎn)生，提升良率，達(dá)到降本增效的目的。我們選取不同類型的各類多晶156低效電池片進(jìn)行分析，對(duì)電池片進(jìn)行整片mapping，通過(guò)WT2000、Suns-Voc、EL等機(jī)器進(jìn)行分析，確定不同低效片產(chǎn)生的原因，并據(jù)此分析歸類。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析（第一組）NumberUocIscRsRshFFNCellIrev110.6139777.7616360.02501750.8560353.179810.1041490.82728420.6081267.660820.04640256.2761536.637310.0701450.89865230.6122758.142190.0171754.06326160.535970.1240245.428784電性能參數(shù)：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析將電池片首先進(jìn)行EL測(cè)試，加正向偏壓，通10A電流，測(cè)試結(jié)果如下所示；從圖中可以看出：電池片整體區(qū)域的EL較差，部分區(qū)域全黑，說(shuō)明這些區(qū)域的整體發(fā)電效率低下。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析EL測(cè)試機(jī)通過(guò)加反偏電壓，測(cè)得Hot-Spot結(jié)果如下所示；從圖中可以看出：2、3號(hào)片的亮點(diǎn)較多，這也與其效率低下相應(yīng)。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析從上圖的LBIC測(cè)試結(jié)果可以看出：三片電池的擴(kuò)散長(zhǎng)度均不到290um，一般多晶電池片正常效率應(yīng)在400um左右。擴(kuò)散長(zhǎng)度小說(shuō)明此三片硅片質(zhì)量較差。擴(kuò)散長(zhǎng)度和少子壽命是成正比的，擴(kuò)散長(zhǎng)度小，說(shuō)明少子運(yùn)動(dòng)路程少，載流子壽命低。電子空穴對(duì)在被內(nèi)建電場(chǎng)分離之前更容易被復(fù)合掉，從而造成電池片效率低下。1號(hào)片存在擴(kuò)散不均勻現(xiàn)象，EL和WT2000都顯示在電池的同一位置上出現(xiàn)了某一區(qū)域未形成PN結(jié)的狀況。2號(hào)片擴(kuò)散長(zhǎng)度比一號(hào)片更小，根據(jù)Ln=√Dntn?？梢灾?號(hào)片的少子壽命更低。3號(hào)片在較低的反偏下可以觀察到絨絲處有亮點(diǎn)，與其暗電流偏大相吻合。說(shuō)明在該片的多晶硅晶界處存在比較大的漏電。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析從上面三份SUNS-VOC的數(shù)據(jù)來(lái)看：忽略Rs的影響后，理想填充因子PFF較FF都有很大上升。說(shuō)明造成電池填充因子降低的主要原因是由于Rs過(guò)大。一般正常的156P太陽(yáng)電池PFF可以達(dá)到80%以上，我們認(rèn)為造成這PFF不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的主要原因是有效光生電流偏低。具體表現(xiàn)在Impp和Isc都比較低。一個(gè)太陽(yáng)下，二極管填充因子趨近于1，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下，太陽(yáng)電池可以看成是一個(gè)理想二極管。在弱光下，0.1Sun下，第三片電池的n等于2.1，這是由于弱光下太陽(yáng)電池的Rsh影響不能忽略。這也與第三片電池漏電較大完全對(duì)應(yīng)。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析（第二組）NumberUocIscRsRshFFNCellIrev150.6134468.1345190.0119087.82810365.821220.1349832.64471760.6177118.1309440.012564133.408865.618420.1354430.1790170.598566.2312220.0548485.59582834.675760.0531515.575728電性能參數(shù)：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析將電池片首先進(jìn)行EL測(cè)試，加正向偏壓，通10A電流，測(cè)試結(jié)果如下所示；從圖中可以看出：與前面所示三片一樣，電池片整體區(qū)域的EL較差，部分區(qū)域全黑，說(shuō)明這些區(qū)域的整體發(fā)電效率低下。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析EL測(cè)試機(jī)通過(guò)加反偏電壓，測(cè)得Hot-Spot結(jié)果如下所示；從圖中可以看出：7號(hào)片在較低的反偏下可以觀察到絨絲處有亮點(diǎn)，與其暗電流偏大相吻合。說(shuō)明在該片的多晶硅晶界處存在比較大的漏電。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析從上圖的LBIC測(cè)試結(jié)果可以看出：三片電池的擴(kuò)散長(zhǎng)度均不到260um。擴(kuò)散長(zhǎng)度小說(shuō)明此三片硅片質(zhì)量較差。5號(hào)片從EL上看左側(cè)存在效率低下區(qū)域，右邊出現(xiàn)了連續(xù)斷柵。結(jié)合WT2000的結(jié)果來(lái)看，EL上左側(cè)區(qū)域與WT2000下擴(kuò)散長(zhǎng)度和長(zhǎng)波段的QE完全對(duì)應(yīng)起來(lái)，說(shuō)明此區(qū)域的缺陷是由體材料較差引起的。反向HS可以看出邊緣存在小漏電，這與暗電流偏大相對(duì)應(yīng)。6號(hào)片EL上有履帶印出現(xiàn)，同時(shí)能夠看到多晶晶界處發(fā)黑。說(shuō)明晶界處雜質(zhì)或缺陷中心較多，從而引起電池片效率低下。7號(hào)片整體效率非常低，Rs非常大，WT2000顯示擴(kuò)散長(zhǎng)度低，材料較差。EL有出現(xiàn)很多亮點(diǎn)，判斷為擴(kuò)散與燒結(jié)不匹配，漏電比較大，可能存在過(guò)燒。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析從SUNS-VOC的數(shù)據(jù)來(lái)看：忽略Rs的影響后，理想填充因子PFF較FF都有很大上升。說(shuō)明造成電池填充因子降低的主要原因是由于Rs過(guò)大。第5號(hào)片和第7號(hào)片PFF仍然偏低，主要原因是Rsh偏低造成的。這與暗電流偏大相符。第5和7號(hào)片J02偏大，說(shuō)明結(jié)區(qū)復(fù)合電流大。同時(shí)第7片J01也大，說(shuō)明二極管反向飽和電流大，開(kāi)壓偏低。7號(hào)片J02非常大，基本上可以判斷結(jié)區(qū)被破壞掉了，這與WT2000和EL聯(lián)合分析的結(jié)果相對(duì)應(yīng)，最有可能原因?yàn)閿U(kuò)散燒結(jié)不匹配導(dǎo)致的過(guò)燒。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析（第三組）NumberUocIscRsRshFFNCellUrev1Irev1L10.5963281.545166-0.619033.97402251.202650.019389-1212.30452L20.5455161.091997-1.307512.64182226.964990.006601-1212.30602L40.6045886.5429160.0481571.87662235.190660.057209-127.208794電性能參數(shù)：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析EL測(cè)試結(jié)果如下：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析從EL上來(lái)看，L1和L2只有邊緣發(fā)光，中間其余部分沒(méi)有發(fā)光。初步判斷在電池片的中心部分沒(méi)有形成PN結(jié)。結(jié)合電性能來(lái)看，開(kāi)壓較低，暗電流比較大，符合電池片生產(chǎn)中單面擴(kuò)散以后插反片源所致的低效片。SUNSVOC也可以看出：兩片的J02非常大，說(shuō)明結(jié)區(qū)的復(fù)合電流非常大，基本上可以判定PN結(jié)完全被破壞或者結(jié)區(qū)不存在?？赡茉?yàn)閱蚊鏀U(kuò)散以后插反片源所致。從EL加反向偏壓測(cè)試HS可以看出，L4片邊緣存在強(qiáng)漏電。SUNSVOC上來(lái)看，結(jié)區(qū)J01和J02均偏大，說(shuō)明暗電流中的結(jié)區(qū)擴(kuò)散和復(fù)合電流都比較大。與材料質(zhì)量較大相關(guān)。L4片與上前面分析的7號(hào)片相類似，存在一定的過(guò)燒，同時(shí)邊緣刻蝕不完全，使得暗電流更大。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析（第四組）NumberUocIscRsRshFFNCellIrev1L60.6127658.1860940.0175738.25220461.212870.1261881.807284L70.6126538.2552710.0194184.27629155.156010.1146423.8937980.6130557.3975940.0292228.59311748.33980.0900956.165361電性能參數(shù)：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析EL照片如下：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析L6和L7兩片的擴(kuò)散長(zhǎng)度均在300um左右，正常片可以做到15%以上的效率，現(xiàn)在兩片效率偏低，Rs偏高。晶粒晶界處效率較低。L6結(jié)合SUNSVOC來(lái)看，PFF提升非常高，說(shuō)明燒結(jié)產(chǎn)生了問(wèn)題。L7同時(shí)出現(xiàn)履帶印和亮點(diǎn)，SUNSVOC顯示J02偏大，說(shuō)明結(jié)區(qū)復(fù)合電流大，這與406和659nm波段的光譜響應(yīng)相對(duì)應(yīng)。8號(hào)片材料非常差，擴(kuò)散長(zhǎng)度較低，只有237um，同時(shí)EL加反向電流可以看起晶界位置存大較強(qiáng)的漏電。這與效率低下且暗電流偏大相符合。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析（第五組）編號(hào)UocIscRsRshFFNCellIrev1low10.6172198.2023580.0168534.26724259.350420.1234832.958774low20.6140268.1729670.00818911.9647767.981390.1402040.851192Darkcurrent0.6219968.2615810.002682.54301976.889920.1623776.180962電性能參數(shù)：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析EL測(cè)試結(jié)果如下：阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析（LOW1）阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析（LOW2）阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片測(cè)試分析阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析聯(lián)合WT2000和EL可以看出：LOW1和LOW2片整體比較均勻，晶界處效率偏低。LOW1和LOW2兩片電池的Rs偏大，填充因子非常低，用SUNSVOC測(cè)試?yán)硐胩畛湟蜃覲FF上升明顯，第二片PFF值較高。同時(shí)二極管理想因子趨近1，都表明PN結(jié)擴(kuò)散方面沒(méi)有問(wèn)題。造成電池片效率低下的主要原因是材料較差，導(dǎo)致燒結(jié)以后串聯(lián)偏高。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片結(jié)果分析從EL的圖上可以看出：第三片暗電流片中間主柵下方存在強(qiáng)烈的漏電。肉眼目測(cè)相應(yīng)位置無(wú)明顯異常，在顯微鏡下觀察可以看到，靠近主柵附近的最下方細(xì)柵處有黃色異常點(diǎn)，放大1000倍觀察如下圖所示：從圖上可以看出：正面柵線上出現(xiàn)了一些小顆粒，從形貌上推斷極有可能有鋁顆粒。鋁作為受主雜質(zhì)，對(duì)正面PN結(jié)破壞嚴(yán)重，會(huì)在此處造成強(qiáng)烈的漏電。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片總結(jié)歸類通過(guò)以上測(cè)試分析可以將156P低效片分為以下兩大類：一，片源質(zhì)量較差，導(dǎo)致電性能偏低。主要表現(xiàn)為Rs偏高，一般在10mΩ以上，效率低下，比較集中在10~14%較多。同時(shí)表現(xiàn)為開(kāi)壓偏低。測(cè)試分析主要表現(xiàn)在這類片源的擴(kuò)散長(zhǎng)度偏低。集中在240~300um之間。同時(shí)EL測(cè)試會(huì)出現(xiàn)較多的黑色陰影區(qū)域。EL和WT2000相對(duì)應(yīng)能夠很好地說(shuō)明地這種低效片。主要是晶界處雜質(zhì)含量過(guò)高導(dǎo)致復(fù)合中心增加所致。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片總結(jié)歸類二，制程過(guò)程中的造成的低效片。主要分為以下種類型：2.1，操作失誤擴(kuò)散后造成插反片源。主要表現(xiàn)是為電池片出現(xiàn)在Trash檔中，效率極低，一般在2%以下，暗電流非常大，一般表現(xiàn)在12A以上，也有極個(gè)別表現(xiàn)在7~12A之間。同時(shí)開(kāi)壓偏低，短路電流非常小。測(cè)試分析主要表現(xiàn)在除四周外中間電流響應(yīng)基本為0。此類異常的掃描結(jié)果如右所示。阿特斯面掃描設(shè)備聯(lián)合分析低效片總結(jié)歸類2.2，擴(kuò)散燒結(jié)不匹配導(dǎo)致的低效片這類電池片主要電性能表現(xiàn)為串聯(lián)電阻偏大，效率較低，從5%至14