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太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法

699   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來(lái)源:蘇州阿特斯陽(yáng)光電力科技有限公司  
2024-02-22 10:58:13
權(quán)利要求書: 1.一種太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法,其特征在于:制備測(cè)試樣品,所述測(cè)試樣品包括硅襯底、位于硅襯底一側(cè)表面的隧穿層、設(shè)置在所述隧穿層背離硅襯底一側(cè)的摻雜多晶硅層、設(shè)置在所述摻雜多晶硅層上的若干金屬電極,所述金屬電極的長(zhǎng)度設(shè)置為W,寬度為L(zhǎng),若干所述金屬電極平行設(shè)置且相鄰所述金屬電極的間距設(shè)置為d;

根據(jù)測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu),確定相鄰金屬電極之間的電阻R的算式如下:其中,R1為所述硅襯底的體電阻,R2為所述隧穿層的隧穿電阻;R3為所述摻雜多晶硅層的薄層電阻,R4為金屬電極的接觸電阻;

測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R,N≥3;

建立方程組,計(jì)算得到隧穿電阻R2、薄層電阻R3、接觸電阻R4,所述隧穿層的隧穿電阻率ρ1為R2*L*W,所述摻雜多晶硅層的方阻R□為R3/d,所述金屬電極的接觸電阻率ρ2為R4*L*W。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:將所述隧穿電阻率ρ1、方阻R□、接觸電阻率ρ2代入電阻R的算式,計(jì)算得到不同間距d所對(duì)應(yīng)的電阻R值,擬合繪制相鄰金屬電極的電阻R與間距d的關(guān)系曲線;

測(cè)試得到間距為d0的相鄰金屬電極的電阻R0,將電阻R0與所述關(guān)系曲線中間距d0所對(duì)應(yīng)的電阻R值相比對(duì),并根據(jù)比對(duì)結(jié)果對(duì)所述隧穿電阻率ρ1、方阻R□、接觸電阻率ρ2進(jìn)行修正。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)試方法,其特征在于:根據(jù)所述關(guān)系曲線的延長(zhǎng)線在橫向坐標(biāo)軸上的截距得到遷移長(zhǎng)度LT,當(dāng)所述金屬電極寬度L小于遷移長(zhǎng)度LT時(shí),所述隧穿層的隧穿電阻率ρ1為R2*L*W,所述金屬電極的接觸電阻率ρ2為R4*L*W;

當(dāng)所述金屬電極寬度L大于等于遷移長(zhǎng)度LT時(shí),所述隧穿電阻率ρ1為R2*LT*W,所述接觸電阻率ρ2為R4*LT*W。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:所述“測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R”步驟中,選取至少兩組間距小于0.2cm的相鄰金屬電極進(jìn)行測(cè)試,得到相應(yīng)的電阻R值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:所述測(cè)試樣品中任意兩個(gè)相鄰所述金屬電極的間距各不相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:所述測(cè)試樣品中部分相鄰所述金屬電極的間距相同;

所述“測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R”過程,包括測(cè)試獲取至少兩組間距相同的相鄰金屬電極的電阻R,再取均值得到相應(yīng)的間距所對(duì)應(yīng)的電阻R'。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:所述測(cè)試樣品的兩側(cè)表面均層疊設(shè)置有所述隧穿層與摻雜多晶硅層,相鄰所述金屬電極之間的電阻R的算式變換為:

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R,N≥4;再計(jì)算得到體電阻R1、隧穿電阻R2、薄層電阻R3、接觸電阻R4。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:獲取硅襯底的體電阻率ρ,計(jì)算得到所述體電阻R1。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試方法,其特征在于:所述“制備測(cè)試樣品”還包括在所述摻雜多晶硅層背離所述隧穿層的一側(cè)絕緣介質(zhì)膜,所述金屬電極穿過所述絕緣介質(zhì)膜并與所述摻雜多晶硅層相接觸。

說明書: 太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請(qǐng)涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法。背景技術(shù)[0002] TLM(TransmissionLineMethod)是一種用于半導(dǎo)體薄層電阻和接觸電阻率表征的的測(cè)試方法,因其簡(jiǎn)單的操作和相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果而廣泛應(yīng)用于光伏行業(yè)。該方法常

被用于表征太陽(yáng)能電池的發(fā)射極薄層電阻以及正面金屬電極的接觸電阻率,發(fā)射極薄層電

阻的監(jiān)測(cè)是擴(kuò)散制程優(yōu)化的重要依據(jù);接觸電阻率則是評(píng)判金屬電極與硅襯底歐姆接觸質(zhì)

量的重要手段,接觸電阻率越小,對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能電池的性能往往越好。

[0003] 近年來(lái),隨著太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展,部分高效電池設(shè)置有多個(gè)相互層疊的導(dǎo)電膜層,現(xiàn)有的測(cè)試方法針對(duì)該類高效電池的測(cè)試準(zhǔn)確性有所下降,也難以評(píng)估不同膜

層的電學(xué)性能。

[0004] 鑒于此,有必要提供一種新的太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本申請(qǐng)目的在于提供一種太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法,能夠更好地評(píng)測(cè)太陽(yáng)能電池的性能,有助于現(xiàn)場(chǎng)的工藝管控與優(yōu)化。

[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法,主要包括:[0007] 制備測(cè)試樣品,所述測(cè)試樣品包括硅襯底、位于硅襯底一側(cè)表面的隧穿層、設(shè)置在所述隧穿層背離硅襯底一側(cè)的摻雜多晶硅層、設(shè)置在所述摻雜多晶硅層上的若干金屬電

極,所述金屬電極的長(zhǎng)度設(shè)置為W,寬度為L(zhǎng),若干所述金屬電極平行設(shè)置且相鄰所述金屬電

極的間距設(shè)置為d;

[0008] 根據(jù)測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu),確定相鄰金屬電極之間的電阻R的算式如下:[0009][0010] 其中,R1為所述硅襯底的體電阻,R2為所述隧穿層的隧穿電阻;R3為所述摻雜多晶硅層的薄層電阻,R4為金屬電極的接觸電阻;

[0011] 測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R,N≥3;[0012] 建立方程組,計(jì)算得到隧穿電阻R2、薄層電阻R3、接觸電阻R4,所述隧穿層的隧穿電阻率ρ1為R2*L*W,所述摻雜多晶硅層的方阻R□為R3/d,所述金屬電極的接觸電阻率ρ2為

R4*L*W。

[0013] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),所述測(cè)試方法還包括:[0014] 將所述隧穿電阻率ρ1、方阻R□、接觸電阻率ρ2代入電阻R的算式,計(jì)算得到不同間距d所對(duì)應(yīng)的電阻R值,擬合繪制相鄰金屬電極的電阻R與間距d的關(guān)系曲線;

[0015] 測(cè)試得到間距為d0的相鄰金屬電極的電阻R0,將電阻R0與所述關(guān)系曲線中間距d0所對(duì)應(yīng)的電阻R值相比對(duì),并根據(jù)比對(duì)結(jié)果對(duì)所述隧穿電阻率ρ1、方阻R□、接觸電阻率ρ2進(jìn)

行修正。

[0016] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),根據(jù)所述關(guān)系曲線的延長(zhǎng)線在橫向坐標(biāo)軸上的截距得到遷移長(zhǎng)度LT,當(dāng)所述金屬電極寬度L小于遷移長(zhǎng)度LT時(shí),所述隧穿層的隧穿電阻率ρ

1為R2*L*W,所述金屬電極的接觸電阻率ρ2為R4*L*W;

[0017] 當(dāng)所述金屬電極寬度L大于等于遷移長(zhǎng)度LT時(shí),所述隧穿電阻率ρ1為R2*LT*W,所述接觸電阻率ρ2為R4*LT*W。

[0018] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),所述“測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R”步驟中,選取至少兩組間距小于0.2cm的相鄰金屬電極進(jìn)行測(cè)試,得到相應(yīng)的電阻R值。

[0019] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),所述測(cè)試樣品中任意兩個(gè)相鄰所述金屬電極的間距各不相同。

[0020] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),所述測(cè)試樣品中部分相鄰所述金屬電極的間距相同;

[0021] 所述“測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R”過程,包括測(cè)試獲取至少兩組間距相同的相鄰金屬電極的電阻R,再取均值得到相應(yīng)的間距所對(duì)應(yīng)的電阻R'。

[0022] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),所述測(cè)試樣品的兩側(cè)表面均層疊設(shè)置有所述隧穿層與摻雜多晶硅層,相鄰所述金屬電極之間的電阻R的算式變換為:

[0023][0024] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極之間的電阻R,N≥4;再計(jì)算得到體電阻R1、隧穿電阻R2、薄層電阻R3、接觸電阻R4。

[0025] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),所述測(cè)試方法包括獲取硅襯底的體電阻率ρ,計(jì)算得到所述體電阻R1。

[0026] 作為本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn),所述“制備測(cè)試樣品”還包括在所述摻雜多晶硅層背離所述隧穿層的一側(cè)絕緣介質(zhì)膜,所述金屬電極穿過所述絕緣介質(zhì)膜并與所述摻雜多

晶硅層相接觸。

[0027] 本申請(qǐng)的有益效果是:采用本申請(qǐng)測(cè)試方法,通過測(cè)試獲取不同相鄰金屬電極之間的電阻,便可計(jì)算得到摻雜多晶硅層的方阻、隧穿層的隧穿電阻率與金屬電極的接觸電

阻率,能夠更有效的評(píng)估太陽(yáng)能電池的各膜層與金屬電極的性能,調(diào)整優(yōu)化相應(yīng)的工藝制

程。

附圖說明[0028] 圖1是本申請(qǐng)?zhí)?yáng)能電池的測(cè)試方法的主要流程示意圖;[0029] 圖2是本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施例中測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu)示意圖;[0030] 圖3是本申請(qǐng)另一優(yōu)選實(shí)施例中測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu)示意圖;[0031] 圖4是本申請(qǐng)圖3中測(cè)試樣品的電阻與間距的關(guān)系曲線。[0032] 100、100'-測(cè)試樣品;10-硅襯底;20-隧穿層;30-摻雜多晶硅層;40-金屬電極;50-絕緣介質(zhì)層;60-另一絕緣介質(zhì)層。

具體實(shí)施方式[0033] 以下將結(jié)合附圖所示的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行詳細(xì)描述。但該實(shí)施方式并不限制本申請(qǐng),本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)該實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包

含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

[0034] 結(jié)合1至圖2所示,本申請(qǐng)?zhí)峁┑臏y(cè)試方法包括:[0035] 制備測(cè)試樣品100,所述測(cè)試樣品100包括硅襯底10、位于硅襯底10一側(cè)表面的隧穿層20、設(shè)置在所述隧穿層20背離硅襯底10一側(cè)的摻雜多晶硅層30、設(shè)置在所述摻雜多晶

硅層30上的若干金屬電極40。所述摻雜多晶硅層30背離所述隧穿層20的一側(cè)還設(shè)置有絕緣

介質(zhì)膜50,所述金屬電極40穿過所述絕緣介質(zhì)膜50并與所述摻雜多晶硅層30相接觸;

[0036] 根據(jù)測(cè)試樣品100的結(jié)構(gòu),確定相鄰金屬電極40之間的電阻R的算式如下:[0037][0038] 其中,R1為所述硅襯底10的體電阻,R2為所述隧穿層20的隧穿電阻;R3為所述摻雜多晶硅層30的薄層電阻,R4為金屬電極40的接觸電阻;

[0039] 測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極40之間的電阻R,N≥3;[0040] 建立方程組,計(jì)算得到隧穿電阻R2、薄層電阻R3、接觸電阻R4,再結(jié)合所述金屬電極40的寬度L、金屬電極40的長(zhǎng)度W及相鄰所述金屬電極40的間距d,所述隧穿層20的隧穿電

阻率ρ1為R2*L*W,所述摻雜多晶硅層30的方阻R□為R3/d,所述金屬電極40的接觸電阻率ρ2

為R4*L*W。

[0041] 所述金屬電極40的長(zhǎng)度W通常設(shè)置為1cm,以便于后續(xù)計(jì)算;所述金屬電極40的寬度L可根據(jù)實(shí)際漿料與網(wǎng)版的規(guī)格確定,優(yōu)選與相應(yīng)的太陽(yáng)能電池產(chǎn)品的電極柵線的寬度

相一致。若干所述金屬電極40相互平行設(shè)置,相鄰所述金屬電極40的間距d是指相鄰所述金

屬電極40相向一側(cè)邊緣之間的距離,任意兩個(gè)相鄰金屬電極40之間的間距各不相同。換言

之,所述摻雜多晶硅層30上制備有至少4根相互平行的金屬電極40。此處,所述硅襯底10的

體電阻率ρ通常為已知值,再結(jié)合所述硅襯底10的厚度便可計(jì)算得到所述硅襯底10的體電

阻R1。

[0042] 實(shí)際測(cè)試過程中,所述體電阻R1亦可作為未知參量,只要測(cè)試獲取N≥4組不同相鄰金屬電極40之間的電阻R,便可建立相應(yīng)的方程組計(jì)算得到體電阻R1、隧穿電阻R2、薄層

電阻R3、接觸電阻R4。

[0043] 為提高測(cè)試的準(zhǔn)確性,可將所述測(cè)試樣品100中部分相鄰所述金屬電極40的間距設(shè)置相同。所述“測(cè)試獲取N組不同相鄰金屬電極40之間的電阻R”過程,包括測(cè)試獲取至少

兩組間距相同的相鄰金屬電極40的電阻R,再取均值得到相應(yīng)的間距所對(duì)應(yīng)的電阻R',并通

過電阻R'進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。

[0044] 除此,當(dāng)相鄰金屬電極40的間距較大時(shí),所述隧穿電阻R2、接觸電阻R4對(duì)電阻R值的貢獻(xiàn)占比較小。因此,可選取至少兩組間距小于0.2cm的相鄰金屬電極40進(jìn)行測(cè)試,得到

相應(yīng)的電阻R值。

[0045] 所述測(cè)試方法還包括將所述隧穿電阻率ρ1、方阻R□、接觸電阻率ρ2代入電阻R的算式,計(jì)算得到不同間距d所對(duì)應(yīng)的電阻R值,擬合繪制相鄰金屬電極40的電阻R與間距d的關(guān)

系曲線;

[0046] 選取既定間距d0的相鄰金屬電極40對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,測(cè)試獲取間距為d0的相鄰金屬電極40的電阻R0,將電阻R0與所述關(guān)系曲線中間距d0所對(duì)應(yīng)的電阻R值相比對(duì),并根

據(jù)比對(duì)結(jié)果對(duì)所述隧穿電阻率ρ1、方阻R□、接觸電阻率ρ2進(jìn)行修正。當(dāng)然,所述R0可以采用

多次測(cè)試取均值的方式以減小測(cè)試誤差。

[0047] 還需要說明的是,所述金屬電極40的寬度L通常情況下均會(huì)小于遷移長(zhǎng)度LT(transferlength),因此,上述算式中直接使用金屬電極40的寬度L進(jìn)行計(jì)算。特別地,當(dāng)

所述金屬電極40的寬度L大于等于遷移長(zhǎng)度LT時(shí),可通過所述電阻R與間距d的關(guān)系曲線的

反向延長(zhǎng)線在橫向坐標(biāo)軸上的截距得到LT,所述隧穿層20的隧穿電阻率ρ1為R2*LT*W,所述

金屬電極40的接觸電阻率ρ2為R4*LT*W。

[0048] 參圖3所示,在本申請(qǐng)的另一實(shí)施例中,所述測(cè)試樣品100'的兩側(cè)表面均層疊設(shè)置有所述隧穿層20與摻雜多晶硅層30,并且,所述測(cè)試樣品100'還設(shè)置有另一絕緣介質(zhì)膜60,

避免摻雜多晶硅層30損傷,亦能減少外部測(cè)試環(huán)境對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

[0049] 此時(shí),相鄰所述金屬電極40之間的電阻R的算式變換為:[0050][0051] 本實(shí)施例中,測(cè)試獲取不同金屬電極40的電阻R值如下表所示:[0052][0053] 根據(jù)上文描述,選取其中任意三組或四組數(shù)據(jù),計(jì)算得到該測(cè)試樣品100'的隧穿電阻R2、薄層電阻R3、接觸電阻R4以及隧穿電阻率ρ1、方阻R□、接觸電阻率ρ2。結(jié)合圖4所示,

結(jié)合電阻R的算式便可計(jì)算得到不同間距d所對(duì)應(yīng)的電阻R值,擬合得到兩者的關(guān)系曲線,再

采用不同金屬電極40之間測(cè)試獲取的電阻R值與該關(guān)系曲線比對(duì),以對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一

步的修正,提高測(cè)試準(zhǔn)確性,換言之,使得相鄰金屬電極40之間的電阻R的測(cè)試值與最終得

到的關(guān)系曲線匹配良好。

[0054] 此處,所述金屬電極40的寬度L設(shè)置為46μm,長(zhǎng)度設(shè)置為1cm;最終得到所述隧穿層20的隧穿電阻率ρ1為12.3mΩ.cm2、摻雜多晶硅層30的方阻R□為96Ω/□、金屬電極40的接

觸電阻率ρ2為3.2mΩ.cm2。通過上述測(cè)試便可只直觀評(píng)估所述隧穿層20、摻雜多晶硅層30

的膜層性能以及金屬電極40與摻雜多晶硅層30的接觸性能,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工藝問題,

有助于保持產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

[0055] 綜上所述,采用本申請(qǐng)測(cè)試方法,通過測(cè)試獲取不同相鄰金屬電極40之間的電阻R,便可計(jì)算得到隧穿層20的隧穿電阻率、摻雜多晶硅層30的方阻與金屬電極的接觸電阻

率,測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠,能夠更有效的評(píng)估太陽(yáng)能電池性能,方便現(xiàn)場(chǎng)工藝管控。

[0056] 應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說

明書作為一個(gè)整體,各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可

以理解的其他實(shí)施方式。

[0057] 上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本申請(qǐng)的可行性實(shí)施方式的具體說明,它們并非用以限制本申請(qǐng)的保護(hù)范圍,凡未脫離本申請(qǐng)技藝精神所作的等效實(shí)施方式

或變更均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。



聲明:
“太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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