1、面扫描设备联合分析低效片面扫描设备联合分析低效片简介简介 背景简介背景简介 测试分析测试分析 分析结果分析结果 结论结论背景介绍背景介绍 造成电池片的效率低下大致可以分为两种：来料不良和制程不良。如何细分具体的低效片？可以有效地帮助我们减少低效片的产生，提升良率，达到降本增效的目的。我们选取不同类型的各类多晶156低效电池片进行分析，对电池片进行整片mapping，通过WT2000、Suns-Voc、EL等机器进行分析，确定不同低效片产生的原因，并据此分析归类。测试分析（第一组）测试分析（第一组）NumberNumberUocUocIscIscRsRsRshRshFFFFNCellNCellI
2、rev1Irev110.6139777.7616360.02501750.8560353.179810.1041490.82728420.6081267.660820.04640256.2761536.637310.0701450.89865230.6122758.142190.0171754.06326160.535970.1240245.428784电性能参数：测试分析测试分析 将电池片首先进行EL测试，加正向偏压，通10A电流，测试结果如下所示；从图中可以看出：电池片整体区域的EL较差，部分区域全黑，说明这些区域的整体发电效率低下。测试分析测试分析 EL测试机通过加反偏电压，测得Hot-
3、Spot结果如下所示；从图中可以看出：2、3号片的亮点较多，这也与其效率低下相应。测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析结果分析结果分析 从上图的LBIC测试结果可以看出：三片电池的扩散长度均不到290um，一般多晶电池片正常效率应在400um左右。扩散长度小说明此三片硅片质量较差。扩散长度和少子寿命是成正比的，扩散长度小，说明少子运动路程少，载流子寿命低。电子空穴对在被内建电场分离之前更容易被复合掉，从而造成电池片效率低下。1号片存在扩散不均匀现象，EL和WT2000都显示在电池的同一位置上出现了某一区域未形成PN结的状况。2号片扩散长度比一号片更小，根据Ln=Dn
4、tn。可以知道2号片的少子寿命更低。3号片在较低的反偏下可以观察到绒丝处有亮点，与其暗电流偏大相吻合。说明在该片的多晶硅晶界处存在比较大的漏电。结果分析结果分析 从上面三份SUNS-VOC的数据来看：忽略Rs的影响后，理想填充因子PFF较FF都有很大上升。说明造成电池填充因子降低的主要原因是由于Rs过大。一般正常的156P太阳电池PFF可以达到80%以上，我们认为造成这PFF不能达到标准值的主要原因是有效光生电流偏低。具体表现在Impp和Isc都比较低。一个太阳下，二极管填充因子趋近于1，说明标准光强下，太阳电池可以看成是一个理想二极管。在弱光下，0.1Sun下，第三片电池的n等于2.1，这是
5、由于弱光下太阳电池的Rsh影响不能忽略。这也与第三片电池漏电较大完全对应。测试分析（第二组）测试分析（第二组）NumberUocIscRsRshFFNCellIrev150.6134468.1345190.0119087.82810365.821220.1349832.64471760.6177118.1309440.012564133.408865.618420.1354430.1790170.598566.2312220.0548485.59582834.675760.0531515.575728电性能参数：测试分析测试分析 将电池片首先进行EL测试，加正向偏压，通10A电流，测试结果如下
6、所示；从图中可以看出：与前面所示三片一样，电池片整体区域的EL较差，部分区域全黑，说明这些区域的整体发电效率低下。测试分析测试分析 EL测试机通过加反偏电压，测得Hot-Spot结果如下所示；从图中可以看出：7号片在较低的反偏下可以观察到绒丝处有亮点，与其暗电流偏大相吻合。说明在该片的多晶硅晶界处存在比较大的漏电。测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析结果分析结果分析 从上图的LBIC测试结果可以看出：三片电池的扩散长度均不到260um。扩散长度小说明此三片硅片质量较差。5号片从EL上看左侧存在效率低下区域，右边出现了连续断栅。结合WT2000的结果来看，EL上左侧区
7、域与WT2000下扩散长度和长波段的QE完全对应起来，说明此区域的缺陷是由体材料较差引起的。反向HS可以看出边缘存在小漏电，这与暗电流偏大相对应。6号片EL上有履带印出现，同时能够看到多晶晶界处发黑。说明晶界处杂质或缺陷中心较多，从而引起电池片效率低下。7号片整体效率非常低，Rs非常大，WT2000显示扩散长度低，材料较差。EL有出现很多亮点，判断为扩散与烧结不匹配，漏电比较大，可能存在过烧。结果分析结果分析 从SUNS-VOC的数据来看：忽略Rs的影响后，理想填充因子PFF较FF都有很大上升。说明造成电池填充因子降低的主要原因是由于Rs过大。第5号片和第7号片PFF仍然偏低，主要原因是Rsh
8、偏低造成的。这与暗电流偏大相符。第5和7号片J02偏大，说明结区复合电流大。同时第7片J01也大，说明二极管反向饱和电流大，开压偏低。7号片J02非常大，基本上可以判断结区被破坏掉了，这与WT2000和EL联合分析的结果相对应，最有可能原因为扩散烧结不匹配导致的过烧。测试分析（第三组）测试分析（第三组）NumberUocIscRsRshFFNCellUrev1Irev1L10.5963281.545166-0.619033.97402251.202650.019389-1212.30452L20.5455161.091997-1.307512.64182226.964990.006601-12
9、12.30602L40.6045886.5429160.0481571.87662235.190660.057209-127.208794电性能参数：测试分析测试分析EL测试结果如下：测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析结果分析结果分析 从EL上来看，L1和L2只有边缘发光，中间其余部分没有发光。初步判断在电池片的中心部分没有形成PN结。结合电性能来看，开压较低，暗电流比较大，符合电池片生产中单面扩散以后插反片源所致的低效片。SUNSVOC也可以看出：两片的J02非常大，说明结区的复合电流非常大，基本上可以判定PN结完全被破坏或者结区不存在。可能原因
10、为单面扩散以后插反片源所致。从EL加反向偏压测试HS可以看出，L4片边缘存在强漏电。SUNSVOC上来看，结区J01和J02均偏大，说明暗电流中的结区扩散和复合电流都比较大。与材料质量较大相关。L4片与上前面分析的7号片相类似，存在一定的过烧，同时边缘刻蚀不完全，使得暗电流更大。测试分析（第四组）测试分析（第四组）NumberUocIscRsRshFFNCellIrev1L60.6127658.1860940.0175738.25220461.212870.1261881.807284L70.6126538.2552710.0194184.27629155.156010.1146423.893
11、7980.6130557.3975940.0292228.59311748.33980.0900956.165361电性能参数：测试分析测试分析EL照片如下：测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析结果分析结果分析 L6和L7两片的扩散长度均在300um左右，正常片可以做到15%以上的效率，现在两片效率偏低，Rs偏高。晶粒晶界处效率较低。L6结合SUNSVOC来看，PFF提升非常高，说明烧结产生了问题。L7同时出现履带印和亮点，SUNSVOC显示J02偏大，说明结区复合电流大，这与406和659nm波段的光谱响应相对应。8号片材料非常差，扩散长度较低，只
12、有237um，同时EL加反向电流可以看起晶界位置存大较强的漏电。这与效率低下且暗电流偏大相符合。测试分析（第五组）测试分析（第五组）编号编号UocUocIscIscRsRsRshRshFFFFNCellNCellIrev1Irev1low10.6172198.2023580.0168534.26724259.350420.1234832.958774low20.6140268.1729670.00818911.9647767.981390.1402040.851192Dark current0.6219968.2615810.002682.54301976.889920.1623776.180
13、962电性能参数：测试分析测试分析EL测试结果如下：测试分析测试分析测试分析测试分析测试分析（测试分析（LOW1LOW1）测试分析（测试分析（LOW2LOW2）测试分析测试分析结果分析结果分析 联合WT2000和EL可以看出：LOW1和LOW2片整体比较均匀，晶界处效率偏低。LOW1和LOW2两片电池的Rs偏大，填充因子非常低，用SUNSVOC测试理想填充因子PFF上升明显，第二片PFF值较高。同时二极管理想因子趋近1，都表明PN结扩散方面没有问题。造成电池片效率低下的主要原因是材料较差，导致烧结以后串联偏高。结果分析结果分析 从EL的图上可以看出：第三片暗电流片中间主栅下方存在强烈的漏电。肉
14、眼目测相应位置无明显异常，在显微镜下观察可以看到，靠近主栅附近的最下方细栅处有黄色异常点，放大1000倍观察如下图所示：从图上可以看出：正面栅线上出现了一些小颗粒，从形貌上推断极有可能有铝颗粒。铝作为受主杂质，对正面PN结破坏严重，会在此处造成强烈的漏电。总结归类总结归类 通过以上测试分析可以将156P低效片分为以下两大类：一，片源质量较差，导致电性能偏低。主要表现为Rs偏高，一般在10m以上，效率低下，比较集中在1014%较多。同时表现为开压偏低。测试分析主要表现在这类片源的扩散长度偏低。集中在240300um之间。同时EL测试会出现较多的黑色阴影区域。EL和WT2000相对应能够很好地说明
15、地这种低效片。主要是晶界处杂质含量过高导致复合中心增加所致。总结归类总结归类 二，制程过程中的造成的低效片。主要分为以下种类型：2.1，操作失误扩散后造成插反片源。主要表现是为电池片出现在Trash档中，效率极低，一般在2%以下，暗电流非常大，一般表现在12A以上，也有极个别表现在712A之间。同时开压偏低，短路电流非常小。测试分析主要表现在除四周外中间电流响应基本为0。此类异常的扫描结果如右所示。总结归类总结归类2.2，扩散烧结不匹配导致的低效片 这类电池片主要电性能表现为串联电阻偏大，效率较低，从5%至14%不等。EL图像出现许多亮点，同时SUNSVOC的PFF提升较高。其中又可以分为扩散不均匀导致局部烧结不完全，或者扩散均匀但是炉温波动造成整体Rs偏大。总结归类总结归类 2.3，漏浆或者表面污染造成 漏浆特别是将反面的铝浆污染到正面，容易造成PN结反型，导致漏电非常大。电池片的电性能主要表现在暗电流大，并联降低，填充因子减小。少部分电池片不会出现明显的效率下降。
