晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法

第３３卷第６期中国测试技术

２００７年１１月ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶ０１．３３Ｎ０．６Ｎｏｖ．２００７

晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法

周春兰．王文静

（中国科学院电工研究所，北京１０００ｓ０）

摘要：少数载流子寿命（简称少子寿命）是半导体晶体硅材料的一项重要参数，它对半导体器件的性能、晶体硅太阳能电池的光电转换效率都有重要的影响。分别介绍了常用的测量晶体硅和晶体硅太阳电池少于寿命的各种方法，包

括微波光电导衰减法（ＭＷ－ＰＣＤ）。准稳态光电导方法（ＱＳＳＰＣ），表面光电压（ｓＰｖ），ＩＲ浓度载流子浓度成像（ＣＤＩ），调

制自由载流子吸收（ＭＦＣＡ）和光束（电子束）诱导电流（ＬＢＩｃ，ＥＢＬＣ），井指出了各种方法的优点和不足。

美譬词：晶体硅；太阳能电池；少子寿命；微渡光电导衰减；准稳态光电导；表面光电压

中田分类号：０７８５．０７７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—４９８４（２００７）０６－００２５－０７

Ｌｉｆｅｔｈｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｏｒｍｉｎｏｒｉｔｙｃａｒｒｉｅｒｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ

ＺＨＯＵＣＡｕｎ－ｌａｎ．ＷＡＮＧＷｅｎ－ｊ吨

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙａｆＳｃｉｅｎｃｅｓ。Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０，Ｃｈｉｎａ）

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｒｙｓｔａｌｆｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎ；ｓ。ｌⅡｃｄｉｓ；Ｍｉｎｏｒｉｔｙｃａｒｄｅｒｌｉｆｅｔｉｍｅ；ｇ－ＰＣＤ；ＱｓｓＰＣ；ｓｐｙ

Ｉ引言

光生电子和空穴从一开始在半导体中产生直到消失的时间称为寿命。当载流子连续产生时，在太阳能电池中，寿命的值决定了电子和空穴的稳定数量。这些数目决定了器件产生的电压，因此它应该尽可能的高。寿命的—个重要方面就是它直接与扩散长度厶相关，ＬＦ、／两ｉ，风是材料的扩散系数，“是材料的体寿命，扩散长度就是这个平均载流子从产生的点到被收集点（ｐｍ结）的平均距离。由于晶体硅太阳电池性能主要决定于在电池体内和表面的电子一空穴复合，因此，在太阳能电池的研究内容中，最为重要的是准确地获得载流子复合参数的实验方法，测试体内的载流子寿命，表面复合速度等的大小。

在测试的少子寿命中，实际上是不同复合机制的综合结果，测试的少于寿命实际上是整个样品的收稿日期：２００７－－０３—２２：收到修改稿日期：２００７—０６＿１ｌ

基金项目：国家８６３计划（２００６ＡＡ０５２４０５）

作者简介：周舂兰（１９７７一）．女，贵州湄潭人，助理研究员．博士，主要从事晶体硅太阳能电池的研究。有效寿命，它是发生在Ｓｉ片或者太阳能电池不同区域（体内、表面）的所有复合叠加的净结果，采用数学表达式能够将体内、表面各种复合机制对有效寿命的贡献分别呈现出来。定义ｓｉ片前后表面的复合速度为ｓ。，Ｓ。，ｓｉ片的厚度为妒，在认为载流子的浓度在整个片子中分布均匀的假设下，可以得到测试样品的有效寿命的表达式【ｑ：

一１一—Ｌ：ｊ一＋当型！！虹Ｅ“）

～７ｉｌ；ｉ如ｍ彤一式中，，。为有效寿命，ｆ。。为体硅材料的本征寿命，包含了俄歇和辐射复合寿命．ｔ。。是按照Ｓｈｏｃｋｌｅｙ—Ｒｅａｄ—Ｈａｌｌ模型目描述材料中的缺陷复合中心引起的少子复合寿命，它们是载流子注入大小的函数。一般情况下，可以近似认为ｓ。，ｓ。相同，因此在式（１）中的表面部分变为辱争。

Ｗ

为了得到材料的真实的体寿命值：

钆（上：ｊ一＋—Ｌ）

ｎｆｍＴｓ口

万方数据

中国测试技术２００７年１１月

需要对表面进行有效的钝化，从而消除或者减少表面复合；另外，如果使用非常高寿命的片子，假定ｆ。Ｆ＊，那么通过式子（１）就可以得到表面复合速度５的上限值。

在片子的前后表面经过扩散形成ＰＮ结后，发射结或者扩散区域一般通过饱和电流密度上来表

征，这个参数包含了在薄扩散区域体内的俄歇复合以及在重掺杂表面区域的少子复合信息。例如，对于一个Ｐ型衬底，在认为载流子的浓度在整个片子中分布均匀的假设下，扩散Ⅳ型发射结之后有效寿命可以表述为‘Ｊ】：

ｉ１一瓦１＝＝去＋‰ｔ一乩ｔ剖垫ｑｎ兰。＇Ｗ堕

咕７ｍ％Ｍ‘。

一．（２）在这个方程中，忆是片子的掺杂浓度，儿Ⅻ和厶Ⅻ是在前后表面扩散区域的饱和电流密度，ｍ是材料的本征载流子浓度。如是在某个光照强度下的过剩载流子浓度．类似的表述同样适用于对于Ⅳ型衬底。对于未形成扩散结的硅片：它的体复合和表面复合部分与过剩载流子浓度的关系不是简单的线性关系，而从（２）中可以知道，Ｌ与过剩载流子浓度成线性关系。因此可以通过在不同的载流子浓度下测试少子有效寿命的方法来得到Ｌ的值，这种方法在高注入情况下尤其有效。

当片子在只有一面扩散（通过饱和电流密度Ｌ来表征），而另外一面没有进行扩散（通过表面复合速度ｓ来表征）的情况下，可以筒单地将（１）、（２）两个方程式组合起来描述这种结构的有效少子寿命。实际上，Ｌ和ｓ这两个概念在低注入的情况下是相关联的，即曲ａＬＭ，叮砰。

２少子寿命测试方法

２．１基于光电导的技术的测试方法

光电导是半导体材料的一个重要因素，它描述了材料的电导随着光照的变化。利用光电导测量少子寿命的方法有几种。所有的技术都是无接触的，工作原理就是光激发产生过剩载流子，这些过剩载流子在样品的暗电导基础上产生额外的光电导，载流

子浓度的变化导致了半导体的电导ｏｒ的变化：

△口仁（卢Ａｎ蚺）ｑ形可△ｎ（以＋坞）矿（３）这里，形是硅片的宽度，ｈ和“和是电子、空穴的迁移率，是掺杂浓度和注入水平的函数。这些额外的光电导的时间变化反应了过剩载流子浓度和它的短期行为，也就是少于寿命。

按照半导体中载流子产生的途径不同，测试寿命有三个基本的方法【ｌ】：

（１）瞬态光电导衰减（ＴＰＣＤ）：利用一个短脉冲作为光源，在光灭掉以后，脉冲产生的电荷载流子的衰变通过光电导随着时问的变化来监控。同时测量载流子消失的速率ｄｎ／＆和过剩电子浓度ｈ，由于每个光子产生—个电子一空穴对，因此△一却。如果器件中没有电流，那么载流子浓度变化的速率等于复合几率：

巫垒丝一笪

出‰

（４）这个方程显示了载流子浓度随着时间发生指数衰减，因此光电导也遵循这种指数衰减关系，这种方法经典地被称为瞬态光电导衰减（ＴＰＣＤ）。

（２）稳态光电导衰减（ｓＳＰｃＤ）：是保持一个稳定的已知的载流子产生率ｃ，通过产生和复合之间的平衡来决定有效寿命。这种方法具有测试非常低寿命的特点。在稳态中．光电导正比于光生载流子的数量以及它们的寿命。载流子的产生率与有效寿命之间的关系为：

Ｇ＝』！Ｌ

％

（５）这个简单的表达式认为在整个厚度的样品中产生率是均匀分布的，并且具有均匀的过剩载流子浓度分布。然而，实际上它们并不均匀，在应用时认为Ａｎ是～个平均值。

（３）准稳态光电导（ＱＳＳＰＣ）：如果光照强度缓慢变化，在半导体中存在准稳态状态，从而产生了准稳态光电导方法（ＱＳＳＰＣ）：

咕＝—堂ｉ；々一（６）Ｇ（ｆ）一旦笋

ＱＳＳＰＣ包含了以上两种ＰＣＤ方法的优点，特别是它可以非常准确地测试短和长寿命。实际上，瞬态和稳态ＰＣＤ是两个光电导随着时间衰减的特殊例子，是可以应用于载流子寿命独立于光脉冲宽度情况下的分析方法。瞬态和准稳态方法常用在测试半导体的少子寿命中，下面分别介绍基于这两种方式的常用的测试方法。

２，１．１微波反射光电导衰减（ＭＷ—ＰＣＤ）

微波光电导方法是～种瞬态方法，瞬态方法的优点在于不需要绝对测量过剩载流子的大小，而是通过光电导进行相对测量。缺点在于当瞬态方法测量短的载流子寿命时，需要快的电子学设备记录非常快的光脉冲和光电导衰减信号。

万方数据

第３３卷第６期周春兰等：晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法

ＭＷ—ＰＣＤ技术口的测试原理是通过测试从样品表面反射的微波功率的时间变化曲线来记录光电导的衰减，也就是并未直接测试方程（１）中的过剩载流子浓度变化。大部分ＭＷ—ＰＣＤ方法使用脉冲光源在样品中产生过剩载流子，由于产生的过剩载流子使样品的电导发生变化，而入射的微波的反射率是材料电导的函数，即反射微波的能量变化也反映了过剩载流子浓度的变化。其测试系统示意图如图１所示，系统包括微波源，微波探测器，以及脉冲光源。脉冲激光作为硅片的注入光源，可在半导体材料中激发过剩载流子；微波源给出探测信号，检测半导体材料的光电导，微波经硅片反射后进人检波器和放大电路。当光照结束后，随着过剩载流子的逐渐衰减，微波的反射也越来越弱；通过分析反射微波曲线（－ｅｘｐ（叫，７■））的指数因子，可求得测试样品中的有效少子寿命。

ＣＪ，珊ＪａｆｏｒＤ捌ｏｉ－

凰１微波反射测试系统示意图

假设光注入处于小注入时，认为测量得到的微波反射信号正比于样品电导率，对微波反射功率Ｐ与电导ｏｒ之间的关系进行一级泰勒级数展开：Ａ尸＝Ｒｎ塑堡△口

ｄｏ＂

（７）

将衄（Ｆ）／ｄｏ－作为灵敏因子Ａ（ｏ－）。Ａ（ｏ－）＝Ｃｏ－－ｕ，Ｐ／ｎ是入射的微渡功率。一般来说，ＭＷ—ＰＣＤ技术在相对较低的注入水平下具有足够的敏感度，但是对于重掺的片子或者在高注入水平下，由于微波的反射有可能等于１，这样在测试中反映不出来光脉冲对微波反射的影响，从而可能会使测试出现问题。因此微波反射方法适用于高电阻样品（低掺杂）。它的测量局限于—个电导范围。现在有的研究使用射频光电导衰减（ＲＦ—ＰＣＤ）方法解决在使用低电阻范围的问题蜘。’

当硅片中的少子复合参数明显取决于过剩载流子浓度时，经常采用～种小信号方法进行测量。在这种方法中，为了调整在硅片中的载流子注入水平，使用小功率激光产生时问分辨的小信号，同时叠加—个由白光偏置光产生的强度更大的恒定载流子信号日，这种偏置光为恒定光源，也就是直流光源，例如卤素灯，恒定光源的强度可以连续可调，通过使用电子学放大器和锁相技术，将脉冲激光产生的相对较小的载流子信号从偏置光的本底光照信号和本底噪音中分离出来。由于ＭＷ—ＰＣＤ不能直接测试在不同光强下的过剩载流子浓度，需要借助于模型计算得到其值，从而得到表面复合速度或者体寿命与载流子注入水平的关系。

２．１．２准稳态光电导衰减方法（ＱＳＳＰＣ）

ＱｓｓＰＣ的测试原理是通过射频电感耦合得到样品中的光电压或者光电流【回。根据（４）和（５）式，如果在稳态和准稳态的过程中决定寿命，它就要求绝对测量过剩载流子浓度Ａｎ的值；除此之外。同时也需要准确测量产生率Ｇ。ＱＳＳＰＣ技术测量的是由一个相对长的脉冲光（～２ｍｓ）照射样品而产生的光电导，这个脉冲光可以通过闪光灯，发光二极管阵列或者其它光源获得，这么长的时问参数保汪了在测试非常低寿命（＜２００邮）的样品时，在闪光灯衰减的时间之内样品处于稳态情况，测试示意图如图２所示。通过一个光电探测器（例如—个标准太阳能电池）测量人射到样品表面的总的光通量，然后根据样品结构参数给出产生率Ｇ；校准后的射频电路感应耦合测试硅片的光电导，这个电路输出的时间分辨信号被示波器记录，最终经过计算机处理得到少子寿命或者Ｌ的值。

图２ＱＳＳＰＣ测试示意图…

在准稳态情况下，光产生的过剩载流子△＃如，

万方数据

中国测试技术２００７年１１月

导致尉片电导率的增加，同时，产生率和复合率必

须相等。利用少子寿命描述我们可以得出光生过剩载流子的产生率为：

Ｃ：旦垒翌！（８）％

将（３）、（８）方程进行合并计算。得出：

口－．…～２面莉Ｌ。’’方程（３）表明要绝对测量△ｎ，必需知道光电导的大小。由图２所知．时间分辨的光电导和闪光灯的光强度的绝对值同时被射频电桥和标准太阳能电池各自记录。根据公式：

Ⅳ，

Ｇ＝＝尝生（１０）ｗ

籼“０２揣（１１）

（＾ｋ为光子数量．厶是吸收光所占人射光的份额）。由测试得到的光电导和光强度，计算出样品中的Ａｎ和Ｇ，然后根据式子（８）计算出有效寿命。另外。通过测试在不同光照强度下的有效寿命和过剩载流子浓度如．可以得到少子有效寿命随着过剩载流子浓度变化曲线％一△ｎ，结合ＳＲＨ模型分析样品中与过剩载流子浓度相关的复合过程。对于进行扩散后的ｓｉ片，按照方程式（２）对此曲线ｋ一△Ⅱ进行线性拟合，得到曲线的斜率．从而得出了ＰＮ结的饱和电流密度即。

ＱＳＳＰＣ方法优越于其它测试寿命方法（例如微波光电导方法）的一个重要之处在于它能够在大范围光强变化区间（１０－５Ｎ１０００太阳）内对过剩载流子进行绝对测量，同时可以结合ＳＲＨ模型，得出各种复合寿命，如体内缺陷复合中心引起的少子复合寿命、表面复合速度等随着载流子浓度的变化关系。２．２基于光电压的技术和测量方法

基于光电压的测试方法．即表面光电压（ＳＰＶ）法。它是一种非损伤性的测试方法，样品制备简单（无接触，没有ＰＮ结，或者无需高温工艺要求），在监控Ｓｉ在各种工艺步骤中的体少子扩散长度方面得到了很大的关注。表面光电压法的原理是当光照在半导体表面时。产生电子一空穴对，一般而言在半导体近表面区域电子、空穴会从新分布，导致了能带弯曲的减少，这种能带弯曲的减少术语上称为表面光电压【司ｏＳＰＶ方法使用透明电极去测量由表面空间电荷区域聚集的载流子形成的电压。为了保持光电压和载流子扩散长度的线性关系，这个电压值一般在ｍＶ量极。研究发现ＳＰＶ是过剩载流子浓度的单一函数，而过剩载流子自身依赖于入射光通量，光学吸收系数，体少子扩散长度以及其它参数。

有两种方法测试扩散长度，一种是改变激发光的波长，调节光通量使在不同波长下得到相同的ＳＰＶ值，这种称为恒定ＳＰＶ方法；另外一种是固定入射光的光强，而测试在不同波长下的ＳＰＶ值。一般常用恒定ＳＰＶ方法测试扩散长度，测试系统如图３所示唧，利用能量高于能隙的斩渡单色光照射样品，透明电极放在样品前面作为收集电压之用，光照之后在表面形成空间电荷区，而背面却保持暗状态，用锁相技术来提高信，噪比。可以根据以下关系来计算扩散长度：

吊ｎ（Ａ）＝旷１（Ａ）札＆（１２）式子中以为某一个波长的光通量，ｄ是对应于此波长的吸收系数。在西“与吸收系数“。的直线关系曲线中，直线在ｙ轴的截距就是扩散长度，不在单一线性函数范围之内的数据不予分析，从而消除了表面复合效应的影响目，然后根据￡。＝、／瓦ｉ，可以得出体寿命值。对于—个较好的测试系统，吸收系数与波长之间函数关系的不确定性是误差的主要来源。特别是多晶硅片中小晶粒的ａ（Ａ），它与已知的单晶硅

（ａ）ＳＰＶ测试系统示意图

Ｉｌａ（ｐ，ｍ）

（ｂ）得出的光通壁与吸收系数之间的关系、直线

的延长线与横坐标的交点即为扩散长度值

图３

ＳＰＶ测试系统的示意图以及测试结果

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第３３卷第６期周春兰等：晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法

的ａ（Ａ）之间存在偏差，另外，表面的应力也会影响

材料的吸收，在重掺杂的硅片中，长波长的自由载流子吸收也可能会有影响，同时温度也会影响吸收系数，因此一般测试都稳定在室温下进行。

ＳＰＶ方法适用于非常低的载流子注入水平。然而，其它的寿命测试技术，例如微波光电导衰减

（ＭＷ－ＰＣＤ），或者准稳态光电导（ＱＳＳＰＣ）技７ｉ＿｝：，在相对低注入情况下敏感度降低，同为重要的是它们在

低注人情况下会受到少子俘获的影响。这种俘获产生了过剩的多子，由于光电导包含了少子和多子，因此在这种情况下光电导被歪曲，这也是在ＭＷ—ＰＣＤ

的技术中加偏置光的另外一个原因，因为增加偏置光之后减少少子的俘获。基于光电压的技术，例如ＳＰｖ方法，由于只探测少子，因此不受俘获的影响。综合这些考虑，广泛使用的基于光电导的寿命测试方法比ＳＰＶ方法方便，但是比较适用于工作在中、高注入情况。

２．３其它方法

（１）调制自由载流子吸收（ＭＦＣＡ）：在这种方法中，通过锁相技术测量平均过剩载流子浓度和谐波调制偏置光之间的相偏移以及和调制频率之问的关系。平均过剩载流子浓度用能量小于ｓｉ能隙的红外激光探测（波长１．５５Ｉｔ．ｍ）。自由载流子的带内跃迁吸收这些光子，并且吸收程度取决于红外光束操测区域的自由电子的总浓度，探测红外激光在材料中的透射强度。有效寿命～可以近似表述为：铀＝旦堕盟，当ｍ＜上（１３）∞ｎ

这里，币是测量的相偏移，ｍ是角调制频率。使用波长小于硅能隙的激光二极管作为载流子激发光源，光源由两部分组成：恒定稳态部分和正旋信号部分，为了在限定的注入水平下进行测试，产生光源中正旋部分的强度是稳态部分的１０％。正如在ＭＷ—ＰＣＤ中那样．稳态部分的强度可以通过中性滤光片加以调节，但是必须注意的是ＭＷ—ＰＣＤ技术在１０“ｃｍ－３１０１５ｃｌｎ４注入水平比较敏感，而ＭＦＣＡ技术非常适合于测试较高过剩载流子浓度（１０“ｃｍ－３＿１０”ｃｎｌ＿，）ｏ

（２）ＩＲ载流子浓度成像（Ｃ０１）１１０／：ＣＤＩ的测试基础在于Ｓｉ片中自由载流子的红外吸收。一个红外光源发出的红外光照射在硅片上．另外一个快响应、在中红外区域（３．５斗ｍ．５“ｍ）敏感的ＣＣＤ相机结合锁相技术洳试两种状态下的硅片的红外透射率：在锁相周期的头半个周期内，近似为１个太阳（ＡＭＩ．５Ｇ）

的半导体激光（Ａ＝９１７ｎｍ）照在样品上，产生过剩自

由载流子，在后半个周期内，样品处于完全黑暗状态，没有过剩载流子产生。这两个过程的图像之间的差异正比于过剩自由载流子的吸收，也就是正比于局域过

剩载流子的浓度。由于知道了产生几率ｃ（ｚ，ｙ），实际寿命值可以通过ｒ手尝掣掣计算得出。除了能够

６－ｔ，ｘ－Ｙ，

测试出真实的载流子寿命之外，如同ＱＳＳＰＣ技术。它也能够测试在不同注入水平下的有效寿命；另外，与具有二维成像的ＭＷ—ＰＣＤ相比，由于在ＣＤＩ技术中。激发光均匀照射在整个样品表面，没有在ＭＷ—ＰＣＤ中存在的少子从非常小的光照点扩散出来的边缘效应，同时测试的时问非常短，适用于生产上的在线监控过程。

（３）光束诱导电流（ＬＢＬＣ）方法ｉｎ】：这种方法是

测量具有一定大小、形状的单色光束激发太阳电池产生的电流的光谱响应。在这种方法中，光生载流子在光束照射的局域位置产生．在所有光照产生的少子中，只有不参与复合过程的少子才会产生电流信号。测量光束产生的短路电流。通过这个短路电流。同时测得了在这个光照区域的少子复合信息，如少子扩散长度。如果确定分布在材料表面和体内的功率密度，那么可以决定单位时间内产生的载流子数量。

为了获得绝对的光生电流值。需要对光的强度

进行标定（如采用标准太阳能电池），利用锁相技术来提高信号的信噪比。当样品为太阳电池时，使用光束表征更具有现实意义，因为ＬＢＩＣ通过测试短路电流，能够给出半导体器件的光电学性能的直接信息，同时也能够给出晶粒边界的少子扩散长度，或者复合速度等。另外还能够结合光反射测量得到样品的内量子效率分布，它实际上是一种表征电池性能的很好方法旧。

（４）电子束诱导电流（ＥＢＬｃ）方法：电子束注入样品中产生电流，这个电流可以用作描述样品特征图像的产生信号，例如，样品中ＰＮ结的位置。存在的局域缺陷，以及非均匀掺杂分布等Ⅻ。由于扫描电镜是电子束最为方便的源头，大部分ＥＢＩＣ技术都在ＳＥＭ上进行。当采用合适的电接触，电子束注入样品产生的电子和空穴可以被收集、放大和分析，因此载流子在不同局域位置产生、漂移或者复合的差异可以直接通过ＥＢＩＣ图像给出。电子束注入产生的电流的大小反映出电子和空穴的复合损失，这也是为什么ＥＢＩＣ是一种观察半导体中缺陷复合中心

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的有用方法。ＥＢＩＣ使用薄的肖特基接触（经常是ＡＪ）。肖特基接触处于反向偏置电压下，漏电流信号被放大，并在显示器上显示出来。电学活性的缺陷使电流减少，在图像中显得比较暗，也反映了少子寿命比较低。如果电子柬在整个样品表面进行扫描，就可以得到诱导电流的二维成像。

３测试中的问题

（１）根据公式（１）、（２），如果ｓｉ片表面进行很好的钝化，那么测量的寿命值就等于实际的ｓｉ材料的体寿命，这个值与光照的波长无关。对于测试相对低的体寿命，那么并不需要很好的表面钝化处理。例如，对于体寿命值为０．１¨ｓ的样品，表面复合速度高到１０００ｃｍ／ｓ是能够接受的。另一方面，如果体材料的少于寿命比较高，这就要求很好的表面钝化。例如，为了测量体寿命值＞１００¨ｓ的样品，表面复合速度应该小于１０ｃｍ／ｓ。

（２）当表面复合速度大于ｌ０００ｃｍ／ｓ时，分别采用蓝光和红外光测试得到的有效寿命明显不一样。由于蓝光产生的光生载流子对表面复合速度非常敏感，而红外光则在硅中的注入深度较深，这就允许在测试时同时使用这两种光，从而将体寿命和表面复合速度从结果中分离出来㈣。但是对于较高的寿命值（大于１０肛ｓ），由于较高的表面复合速度（大于ｌ０００ｃｍ／ｓ）完全将体复合信息掩盖，同时使用蓝光和红－３＇ｂ光测试也不能将体寿命区分出来。

（３）在扩散发射极形成之后，为了准确地测量ｓｉ片，可以使用波长较长的光照射样品，这样可以使在Ｓｉ片体内产生相对均匀的载流子分布，同时减少光在发射极被吸收的成分“。

在这些方法中，基于ＭＷＰＣＤ和ＱＳＳＰＣ方法的设备在商业上已经比较成熟，如Ｓｅｍｉｌａｂ公司基于ＭＷＰＣＤ的少子寿命测试仪，Ｓｉｎｔｏｎ公司基于ＱＳＳＰｃ的测试仪，国内也开展了这方面的研究和设备的研制∞。另外的一些方法在实验室也得到一定的应用，总的说来，这些测试方法由于具有各自的特点而在实验室以及生产线上得到应用。

４结束语

本文对晶体硅和晶体硅太阳能电池的少子寿命的常用测试方法进行了介绍，重点介绍了微波反射光电光电导衰减（ＭＷ—ＰＣＤ），准稳态光电导（ＱＳＳＰＣ），以及表面光电压方法（ｓＰｙ）。并对各种方法的优缺点进行了总结。对实践具有一定的参考意义：

（１）基于光电导的方法。例如Ｍｗ—ＰｃＤ和ＯＳＳＰＣ方法相对于表面光电压ＳＰＶ方便。在低注入情况下它们的敏感度降低，比较适用于中、高注人情况。他们在低注入情况下受到少子寿命俘获的影响。这种俘获产生了过剩的多子，由于光电导包古了少子和多子，因此在这种情况下光电导被歪曲。ＭＷＰＣＤ方法测试的信号是一个微分信号，而ＱＳＳＰＣ方法能够测试少子寿命的真实值，ＭＷＰＣＤ在加偏置光的情况下，结合理论计算可以得出少子寿命随着过剩载流子的变化曲线，而ＱＳＳＰＣ直接就能够测得过剩载流子浓度，因此可以直接得出少子寿命与过剩载流子浓度的关系曲线，并且得到ＰＩＮ结的暗饱和电流密度；ＭＷＰＣＤ由于使用的脉冲激光的光斑可以做到几个到十几个，甚至更小的尺寸，在照射过程中，只有这个尺寸范围的区域才会被激发产生光生载流子，也就是得到的结果是局域区域的差额寿命值，这对于寿命分布不均匀的样品来说，结果并不具备代表性。可以利用激光光斑小的优点。对样品进行面扫描，可以得出片子或者电池中少子寿命的平面分布图象。

（２）在ＳＰＶ方法中，少子吸收系数和迁移率的值必需准确知道。在ＳＰＶ方法中，少子寿命可以通过测得的扩散长度获得。当在低注入条件下工作时，在某种情况下ＳＰＶ和ＰＣＤ方法得出的少子寿命值应该相同。在ｓＰｖ方法中，少于吸收系数和迁移率的值必须准确知道。在ＰＣＤ测量的过程中，表面复合效应需要很好的说明，在测试中表面复合效应必须被消除。

（３）同时介绍的其它测试方法也具有自身的优缺点，ＬＢＩＣ不光能够测试晶体硅电池片的体扩散长度，同时也可以测试不同波长的光的光电流，可以测试电池片在某个波长下的量子效率，直接表征电池的光电性能。而ＥＢＩＣ一般测试的是半导体材料表面几十个纳米深度的缺陷信息。而ＭＦＣＡ技术非常适合于测试较高过剩载流子浓度；ＣＤＩ技术中，激发光均匀照射在整个样品表面，没有在ＭＷ－ＰＣＤ中存在的少子从非常小的光照点扩散出来的边缘效应．同时测试的时间非常短，适用于生产上的在线监控过程。

由于在具体预４试过程中有一些应该考虑到的问题，因此在实际测量中，应根据具体情况选用合适的测量方法，才能得到较精确的结果。

参考文献

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（上接第１８页）

间，主管部门与加气站之间可实现数据互访及资源共享。加气站的主要安全参数，如加气压力等可由当地特检部门实时监控。同时，企业主管决策机构也可通过该系统实时了解企业的安全状况和经营情况。４．７系统运行结果示例

系统运行生成的加气站日报表如表１所示；实时监测页面如图２所示。

５结束语

该系统在线水露点测量和硫化氢含量在线测量尚有待完善，目前系统主要完成安检信息验证和信息化管理功能。系统在ｉ四）ｒｌ遂宁市城南加气站试用半年以来，工作稳定，数据采集与传输安全可靠，得到用户的认可。极具推广价值。

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万方数据

少子寿命的测量

表面复合对少子寿命测量影响的定量分析 我们测量硅单晶、铸造多晶以及单晶硅片、多晶硅片的少子寿命，都希望得到与真实体寿命b τ相接近的测量值（表观寿命），而不是一个受表面影响很大的表面复合寿命s τ。因为在寿命测量中只有b τ才能真正反映半导体材料的内在质量，而表面复合寿命只能反映样品的表面状态，是随表面状态变化而变化的变数。 通过仪器测量出的寿命值我们一般称为表观寿命，它与样品体寿命及表面复合寿命有如下关系，公式（1）由SEMI MF28-0707给出的计算公式τ0 =S F R τ--11（τ0或b τ表示体寿命）推演出来： S b F τττ111+= （1） 即仪器测量值F τ，它实际上是少子体寿命b τ和表面复合寿命s τ的并联值。 光注入到硅片表面的光生少子向体内扩散，一方面被体内的复合中心（如铁原子）复合，另一方面扩散到非光照面，被该表面的复合中心复合。 光生少子在体内平均存在的时间由体复合中心的多少而决定，这个时间就称为体寿命。如果表面很完美，则表面复合寿命趋于无穷大，那么表观寿命即等于体寿命。 但实际上的表面复合寿命与样品的厚度及表面复合速度有关。 由MF1535-0707中给出s l D l sp diff s 222+=+=πτττ （2）可知，其中： diff τ=D l 22 π——少子从光照区扩散到表面所需的时间 sp τ= 2l s ——少子扩散到表面后，被表面（复合中心、缺陷能级）复合所需要的时间 l ——样品厚度 D ——少子扩散系数，电子扩散系数Dn=33.5cm 2/s ，空穴扩散系数Dp=12.4 cm 2/s

S ——表面复合速度，单位cm/s 硅晶体的表面复合速度随着表面状况在很大范围内变化。如表1所示： 表1 据文献记载，硅抛光面在HF 酸中剥离氧化层后复合速度可低至0.25cm/s ，仔细制备的干氧热氧化表面复合速度可低至1.5-2.5cm/s ，但是要达到这样的表面状态往往不容易，也不稳定，除非表面被钝化液或氧化膜保护。一般良好的抛光面表面复合速度都会达到 104 cm/s ，最容易得到而且比较稳定的是研磨面，因为它的表面复合速度已达到饱和，就像饱和浓度的盐水那样，再加多少盐进去浓度依然不变。 现在很多光伏企业为了方便用切割片直接测量寿命，即切割后的硅片不经清洗、抛光、钝化等减少和稳定表面复合的工艺处理，直接放进寿命测试仪中测量，俗称裸测，这种测量简单、方便、易操作。 为了定量分析表面复合对测量值F τ的影响，我们以最常用厚度为180μm 的P 型硅片为例进行定量分析。因为切割面实质上也是一种研磨面，是金属丝带动浆料研磨的结果，一般切割、研磨面的表面复合速度为S=107cm/s ，但线切割的磨料较细，我们将其表面复合的影响估计的最轻，也应该是S ≥105cm/s 。因为良好的抛光面S ≈104cm/s,我们按照2007版的国际标准MF1535-0707、MF28-0707提供的公式：b τ= S F R τ--1 1 ，其中Rs 是表面复合速率，表面复合寿命S s R 1=τ， 由以上公式即可推演出常用公式：S b F τττ111+= 表面复合寿命s l D l sp diff s 222+=+=πτττ 我们以以下的计算结果来说明，当切割面的表面复合速度为S=105cm/s 时， l =180μm 厚的硅片当它的体寿命由0.1μS 上升到50μS （或更低、更高）时， 我们测出的表观寿命受表面影响的程度，以及真实体寿命b τ与实测值F τ相差多

太阳能电池板的生产工艺流程

太阳能电池板的生产工艺流程 太阳能电池板的生产工艺流程 封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的太阳能电池板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得客户满意的关键，所以太阳能电池板的封装质量非常重要。 (1)流程 电池检测——正面焊接——检验——背面串接——检验——敷设(玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设)——层压——去毛边(去边、清洗)——装边框(涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶)——焊接接线盒——高压测试——组件测试——外观检验——包装入库。 (2)组件高效和高寿命的保证措施 高转换效率、高质量的电池片；高质量的原材料，例如，高的交联度的EVA、高黏结强度的封装剂(中性硅酮树脂胶)、高透光率高强度的钢化玻璃等； 合理的封装工艺，严谨的工作作风， 由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，如应该戴手套而不戴、应该均匀地涂刷试剂却潦草完事等都会严重地影响产品质量，所以除了制定合理的工艺外，员工的认真和严谨是非常重要的。 (3)太阳能电池组装工艺简介 ①电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效地将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的太阳能电池组件。如果把一片或者几片低功率的电池片装在太阳电池单体中，将会使整个组件的输出功率降低。因此，为了最大限度地降低电池串并联的损失，必须将性能相近的单体电池组合成组件。 ②焊接：一般将6～12个太阳能电池串联起来形成太阳能电池串。传统上，一般采用银扁线构成电池的接头，然后利用点焊或焊接(用红外灯，利用红外线的热效应)等方法连接起来。现在一般使用60％的Sn、38％的Pb、2％的Ag 电镀后的铜扁丝(厚度约为100～200μm)。接头需要经过火烧、红外、热风、激

少数载流子寿命测试

第三章：少数载流子寿命测试 少数载流子寿命是半导体材料的一个重要参数，它在半导体发展之初就已经存在了。早在20世纪50年代，Shockley 和Hall等人就已经报道过有关少数载流子的复合理论[1-4]，之后虽然陆续有人研究半导体中少数载流子的寿命，但由于当时测试设备简陋，样品制备困难，尤其对于测试结果无法进行系统地分析。因此对于少数载流子寿命的研究并没有引起广泛关注。直到商业需求的增加，少数载流子寿命的测试才重新引起人们的注意。晶体生产厂家和IC集成电路公司纷纷采用载流子寿命测试来监控生产过程，如半导体硅单晶生产者用载流子寿命来表征直拉硅单晶的质量，并用于研究可能造成质量下降的缺陷。IC集成电路公司也用载流子寿命来表征工艺过程的洁净度，并用于研究造成器件性能下降的原因。此时就要求相应的测试设备是无破坏，无接触，无污染的，而且样品的制备不能十分复杂，由此推动了测试设备的发展。 然而对载流子寿命测试起重要推动作用的，是铁硼对形成和分解的发现[5,6]，起初这只是被当作一种有趣的现象，并没有被应用到半导体测试中来。直到Zoth 和Bergholz发现，在掺B半导体中，只要分别测试铁硼对分解前后的少子寿命，就可以知道样品中铁的浓度[7]。由于在现今的晶体生长工艺中，铁作为不锈钢的组成元素，是一种重要的金属沾污，对微电子器件和太阳能电池的危害很严重。通过少数载流子寿命测试，就可以得到半导体中铁沾污的浓度，这无疑是一次重大突破，也是半导体材料参数测试与器件性能表征的完美结合。之后载流子寿命测试设备迅速发展。 目前，少数载流子寿命作为半导体材料的一个重要参数，已作为表征器件性能，太阳能电池效率的重要参考依据。然而由于不同测试设备在光注入量，测试频率，温度等参数上存在差别，测试值往往相差很大，误差范围可能在100％，甚至以上，因此在寿命值的比较中要特别注意。 概括来说，少数载流子寿命的测试及应用经历了一个漫长的发展阶段，理论上，从简单的载流子复合机制到考虑测试结果的影响因素。应用上，从单纯地用少子寿命值作为半导体材料的一个参数，到把测试结果与半导体生产工艺结合起来考虑。测试设备上，从简陋，操作复杂到精密，操作简单，而且对样品无接触，

太阳能电池板及其工作原理

太阳能电池板及其工作原理

太阳能电池板及其工作原理 性能及特点： 太阳能电池分为单晶硅太阳电池（坚固耐用，使用寿命一般可达20年。光电转换效率为15％。）多晶硅太阳电池（其光电转换效率约14.5％，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低非晶硅太阳电池。）非晶硅太阳能电池（其光电转换率为10%，成本低，重量轻，应用方便。） 太阳能发电原理： 太阳能不象煤和石油一样用交通工具进行运输，而是应用光学原理，通过光的反射和折射进行直接传输，或者将太阳能转换成其它形式的能量进行间接传输。直接传输适用于较短距离。基本上有三种方法：基本上有三种方法：通过反射镜及其它光学元件组合，改变阳光的传播方向，达到用能地点；通过光导纤维，可以将入射在其一端的阳光传输到另一端，传输时光导纤维可任意弯曲；采用表面镀有高反

射涂层的光导管，通过反射可以将阳光导入室内。间接传输适用于各种不同距离。将太阳能转换为热能，通过热管可将太阳能传输到室内；将太阳能转换为氢能或其它载能化学材料，通过车辆或管道等可输送到用能地点；空间电站将太阳能转换为电能，通过微波或激光将电能传输到地面。 太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做"光生伏打效应”,太阳电池就是利用这种效应制成的。 当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子-空穴对。这样，光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在P-n结，则在P型和n型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向n 区，空穴驱向P区，从而使得n区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P-n结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。光生电场的一部分除抵销势垒电场外，还使P型层带正电，n型层带负电，在n区与p区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在P型层和n型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 太阳能发电原理图如下：

少子寿命概念

少子寿命是半导体材料和器件的重要参数。它直接反映了材料的质量和器件特性。能够准确的得到这个参数,对于半导体器件制造具有重要意义。 少子，即少数载流子，是半导体物理的概念。它相对于多子而言。 半导体材料中有电子和空穴两种载流子。如果在半导体材料中某种载流子占少数，导电中起到次要作用，则称它为少子。如，在 N型半导体中,空穴是少数载流子，电子是多数载流子；在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。 多子和少子的形成:五价元素的原子有五个价电子，当它顶替晶格中的四价硅原子时，每个五价元素原子中的四个价电子与周围四个硅原子以共价键形式相结合，而余下的一个就不受共价键束缚，它在室温时所获得的热能足以便它挣脱原子核的吸引而变成自由电子。出于该电子不是共价键中的价电子，因而不会同时产生空穴。而对于每个五价元素原子，尽管它释放出一个自由电子后变成带一个电子电荷量的正离子，但它束缚在晶格中，不能象载流子那样起导电作用。这样，与本征激发浓度相比，N型半导体中自由电子浓度大大增加了，而空穴因与自由电子相遇而复合的机会增大，其浓度反而更小了。 少子浓度主要由本征激发决定，所以受温度影响较大。 香港永先单晶少子寿命测试仪 >> 单晶少子寿命测试仪 编辑本段产品名称 LT-2单晶少子寿命测试仪 编辑本段产品简介 少数载流子寿命(简称少子寿命)是半导体材料的一项重要参数,它对半导体器件的性能、太阳能电池的效率都有重要的影响.我们采用微波反射光电导衰减法研制了一台半导体材料少子寿命测试仪,本文将对测试仪的实验装置、测试原理及程序计算进行了较详细的介绍,并与国外同类产品的测试进行比较,结果表明本测试仪测试结果准确、重复性高,适合少子寿命的实验室研究和工业在线测试. 技术参数： 测试单晶电阻率范围 >2Ω.cm 少子寿命测试范围 10μS～5000μS 配备光源类型 波长：1.09μm；余辉<1 μS； 闪光频率为：20～30次／秒； 闪光频率为：20～30次／秒； 高频振荡源 用石英谐振器，振荡频率：30MHz 前置放大器 放大倍数约25，频宽2 Hz-1 MHz 仪器测量重复误差 <±20％

太阳能电池板标准测试方法

太阳能电池板标准测试方法 (2011-03-14 21:30:56) 转载 标签： 杂谈 太阳能电池板标准测试方法 （模拟太阳能光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢?

答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般 白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上.环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来转换电能的，照度越强功率值越大 太阳能电池和电池板测试解决方案 已有 158 次阅读2011-6-25 11:51|个人分类:光伏文档|关键词:解决方案太阳能电池电池板 迅速增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试有极为紧迫的需要。如今的解决方案大体又有两种： 一是全套专用的系统， 二是利用现有标准化仪器及软件进行系统集成。集成的方案能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试要求更高精度或更宽电流范围，需要更换的就只是测试系统中的个别仪器，而不是整个系统。此外，标准化的硬件和软件也可用于其它的测试系统。太阳能电池在研发、质量保证和生产中都需要测试。虽然对于不同的行业和应用，如用于太空或在地面上，测量精度、速度和参数的重要性会有不同，但有一些在任何测试环境都必

少子寿命测量

高频光电导衰减法测量Si 中少子寿命 预习报告： 一，什么是少子寿命？ 少子，即少数载流子。少子寿命指少子的平均生存时间，寿命标志少子浓度减少到原值的1/e 所经历的时间。少数载流子寿命是与半导体中重金属含量、晶体结构完整性直接有关的物理量。它对半导体太阳电池的换能效率、半导体探测器的探测率和发光二极管的发光效率等都有影响。 二，如何测量少子寿命？ 测量非平衡少数载流子寿命的方法有许多种，分别属于瞬态法和稳态法两大类。本实验采用高频光电导衰减法测量Si 中少子寿命。 三，实验原理： 当能量大于半导体禁带宽度的光照射样品时，在样品中激发产生非平衡电子和空穴。若样品中没有明显的陷阱效应，那么非平衡电子（?n ）和空穴(?p)的浓度相等，它们的寿命也就相同。样品电导率的增加与少子浓度的关系为n q p q n p ?+?=?μμσ当去掉光照，少子密度将按指数衰减，即τ t e p -∝?，因此导致电导率为τ σt e - ∝?。 高频源提供的高频电流流经被测样品，当红外光源的脉冲光照射样品时，单晶体内产生的非平衡光生载流子使样品产生附加光电导，从而导致样品电阻减小。由于高频源为恒压输出，因此流经样品的高频电流幅值增加?I ，光照消失后，?I 逐渐衰减，其衰减速度取决于光生载流子在晶体内存在的平均时间，即寿命。在小注入条件下，当光照区复合为主要因素时，?I 将按指数规律衰减，此时取样器上产生的电压变化?V 也按同样的规律变化，即 τt e V V - ?=?0 图2指数衰减曲线 一， Si. t

?V~t 曲线: （一） （二） （三） 计算少子寿命： 电压满足τ t e V V -?=?0，在测量数据中，由于时间原点的不同选择，t 的绝对值不同， 但是相对值相同。任选两个点（t 1,?V 1）,（t 2,?V 2），有?V 1=?V 0e ? t 1+?t τ ，?V 2=?V 0e ? t 2+?t τ ，

少子寿命测试判断是否有外延

Abruptness of a-Si:H/c-Si interface revealed by carrier lifetime measurements Stefaan De Wolf and Michio Kondo Citation: Appl. Phys. Lett. 90, 042111 (2007); doi: 10.1063/1.2432297 View online: https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html,/10.1063/1.2432297 View Table of Contents: https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html,/resource/1/APPLAB/v90/i4 Published by the AIP Publishing LLC. Additional information on Appl. Phys. Lett. Journal Homepage: https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html,/ Journal Information: https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html,/about/about_the_journal Top downloads: https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html,/features/most_downloaded Information for Authors: https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html,/authors

Abruptness of a-Si:H/c-Si interface revealed by carrier lifetime measurements Stefaan De Wolf a?and Michio Kondo National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(AIST),Central2,1-1-1Umezono, Tsukuba,Ibaraki305-8568,Japan ?Received27September2006;accepted15December2006;published online26January2007? Intrinsic hydrogenated amorphous silicon?lms can yield outstanding electronic surface passivation of crystalline silicon wafers.In this letter the authors con?rm that this is strongly determined by the abruptness of the interface.For completely amorphous?lms the passivation quality improves by annealing at temperatures up to260°C,most likely by?lm relaxation.This is different when an epitaxial layer has been grown at the interface during?lm deposition.Annealing is in such a case detrimental for the passivation.Consequently,the authors argue that annealing followed by carrier lifetime measurements allows determining whether the interface is abrupt.?2007American Institute of Physics.?DOI:10.1063/1.2432297? Hydrogenated amorphous silicon?a-Si:H??lms depos-ited on crystalline silicon?c-Si?surfaces have increasingly attracted attention over the past20years.Initially,it was discovered that abrupt electronic heterojunctions can be cre-ated with such structures.1Soon afterwards applications fol-lowed,including bipolar transistors,2imaging devices,3and solar cells.4For the latter it was recognized that the output parameters bene?t substantially from inserting a few nano-meter thin intrinsic a-Si:H?i??lm between the doped amor-phous emitter and c-Si substrate.For solar cells that feature a similar heterostructure back surface?eld,impressive energy conversion ef?ciencies exceeding21%have been reported.5 The role of the a-Si:H?i?buffer layer has been discussed in literature?see,e.g.,Refs.6–12?:It is known that such?lms can yield outstanding surface passivation for c-Si surfaces,13 but also that growth of an epitaxial interface during a-Si:H?i?deposition is detrimental for heterojunction device performance.12For hot wire chemical vapor deposited ?CVD?a-Si:H,where no ion bombardment takes place, abrupt interfaces have been obtained either by limiting the deposition temperature T depo?Ref.14?or by terminating the c-Si surface with a SiN x monolayer prior to a-Si:H deposition.15The abruptness of the interface,i.e.,whether instant a-Si:H deposition on c-Si occurred without initial epitaxial growth,was in these studies determined either by transmission electron microscopy?TEM??Refs.12,14,and 15?or by?in situ?spectroscopic ellipsometry?SE?,16for which mirror polished surfaces are desirable.To gain know- ledge about the electronic surface passivation properties of these interfaces,the most straightforward technique is by measuring the effective carrier lifetime?eff of the samples. Such measurements are known to be extremely sensitive, allowing for detection of bulk defect densities as low as 109–1011cm?3in a simple,contactless technique at room temperature.17 In this letter,we show that by low temperature?up to 260°C?postdeposition annealing,the surface passivation quality of direct plasma enhanced?PE?CVD a-Si:H?i??lms improves when the a-Si:H/c-Si interface is abrupt.This contrasts with the case when an epitaxial?lm has been grown at the interface,where the surface passivation quality is seen to degrade signi?cantly by a similar annealing treat-ment.Consequently,we argue that annealing followed by carrier lifetime measurements allows accurate determination of the onset of epitaxial growth in an easy-to-use way which is not restricted to polished c-Si surfaces. For the experiments,300?m thick relatively low resistivity??3.0?cm?boron-doped?oat zone?100??FZ?-Si?p?wafers have been used.Both surfaces of the sub-strates were mirror polished to eliminate the in?uence of substrate surface roughness on the passivation properties18 and to allow for SE measurements.For predeposition surface cleaning,the samples were?rst immersed in a ?H2SO4:H2O2??4:1?solution for10min to grow a chemical oxide,which was followed by a rinse in de-ionized water. The oxide was then stripped off in a dilute HF solution?5%?for30s.After this the samples were immediately transferred to the load lock of the deposition system.For?lm deposi-tion,a parallel plate direct PECVD reactor operated at radio frequency?rf??13.56MHz?power was used,in which the samples were mounted at the top electrode.The electrode distance and diameter were respectively20and230mm.An undiluted SiH4?ow of20SCCM?SCCM denotes cubic cen-timeter per minute at STP?was used and the chamber was maintained at low pressure?0.5Torr?.The value for T depo was varied from105to255°C.The rf power absorbed by the plasma was5W.This is the minimal power required to maintain a stable plasma at the given deposition conditions. To evaluate the surface passivation quality,identical?lms of about50nm thick were deposited on both wafer surfaces. After deposition,the samples were consecutively annealed in a vacuum furnace?30min,with annealing temperatures T ann ranging from120to260°C?.In between the annealing steps,the value for?eff of the samples was measured with a Sinton Consulting WCT-100quasi-steady-state photocon-ductance system,19operated in the so-called generalized mode.Since high quality FZ-Si wafers have been used throughout the experiments,the contribution of the bulk to the total recombination expressed by?eff can be neglected.In such a case,the effective surface recombination velocity S eff, which value can be regarded as a direct measure for the passivation quality of the?lms present at the surfaces,may a?Electronic mail:stefaan.dewolf@aist.go.jp APPLIED PHYSICS LETTERS90,042111?2007? 0003-6951/2007/90?4?/042111/3/$23.00?2007American Institute of Physics 90,042111-1

太阳能电池板标准测试方法

太阳能电池板标准测试方法（模拟太阳能光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻 值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢? 答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上. 环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来 转换电能的，照度越强功率值越大 迅速增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试有极为紧迫的需要。如今的解决方 案大体又有两种：一是全套专用的系统，二是利用现有标准化仪器及软件进行系统 集成。集成的方案能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试要求更高精度或更宽电流范围，需要更换的就只是测试系统 中的个别仪器，而不是整个系统。此外，标准化的硬件和软件也可用于其它的测试系统。太阳能电池在研发、质量保证和生产中都需要测试。虽然对于不同的行业和应用，

少子寿命测试的讨论_02概要

施美乐博公司上海代表处 上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A (邮编:200120 Rm.906A,Suncome Liauw's Plaza, No.738, Shangcheng Road, Pudong,Shanghai 200120, China Tel: +86-21-58362889 Fax: +86-21-58362887 To : Semilab 产品用户 FROM : 黄黎 / Semilab Shanghai Office Pages : 5 Pages (included this page Refer : 1、Semilab 公司上海办事处联系方法 2、关于少子寿命测试若干问题的讨论 尊敬的Semilab 产品用户: 感谢您和贵公司一直以来对我们的支持! 为了更好地服务于中国客户,Semilab 公司现已在上海成立办事处。 具体的联系方法为: 施美乐博公司上海办事处 上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A (邮编:200120 Tel: +86-21-58362889 Fax: +86-21-58362887 联系人:黄黎先生

手机: +86-138******** (Shanghai +86-135******** (Beijing E-mail: leon.huang@https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html, Website: https://www.wendangku.net/doc/dc4465315.html, 现提供关于少子寿命测试若干问题的讨论,供您参考,并烦请填写客户意见反馈表,传真给我们,以便我们改进工作,谢谢!如您还有任何问题或需要,请随时与我们联系。 此致 敬礼! 施美乐博公司上海办事处 2006年4月7日 施美乐博公司上海代表处 上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A (邮编:200120 Rm.906A,Suncome Liauw's Plaza, No.738, Shangcheng Road, Pudong,Shanghai 200120, China Tel: +86-21-58362889 Fax: +86-21-58362887 关于少子寿命测试若干问题的讨论 鉴于目前Semilab 少子寿命测试已在中国拥有众多的用户,并得到广大用户的一致认可。现就少子寿命测试中,用户反映的一些问题做出如下说明,供您在工作中参考: 1、Semilab μ-PCD 微波光电导少子寿命的原理

少子寿命

在硅的各种加工过程中，硅表面上通常都有离子吸附，它们引起半导体内的表面势垒产生耗尽层或反型层。光照在半导体表面时，能量稍大于半导体禁带宽度的光子，将会把价带中的电子激发到导带，从而形成电子空穴对，并向低密度区扩散。由于表面上存在着耗尽区，其电场将电子-空穴分离，产生表面光电压（SPV ）。 理论计算 α-=++1 Φ1()(1)eff P A S V L L （1） 其中对于耗尽层 A =qn 0/KT exp(qV /KT ) 对于反型层 A =qu i 2/KTn O 在小注入条件下寿命值τ与扩散长度L 的关系，即：L = 2 L D τ=，扩散系数D 为已知常数，因此通过扩散长度测量可以立即计算出寿命值。 用SPV 测量扩散长度的方法： （1）恒定表面光电压法，其特点是测量过程中单色光的波长度变化时，表面

光电压恒定不变，可对电阻率为0.1~6Ω·cm 、少子寿命短到20ns 的硅单晶进行测量。一般认为表面光电压(ΔV)是非平衡载流子浓度的函数。根据光照强度Φ与表面光电压△V 的函数关系： )11()(L M V F α+ ?=Φ /(1)S D L M B R +=- （2） 其中，对于给定的样品，M 是一个常数，对于F （△V ）在测量过程中，即在改变 光源波长时（吸收系数α随之而和），调节光强Φ，使表面光电压△V 保持不变，于是F （△V ）在测量过程中也保持为常数，在数次改变波长（即改变α-1）后， 得到相应的Φ值，即有一组：α-11，Φ1；α-12，Φ2；……α-1n ，Φn 数据，以Φ 为纵标，α-1为横座标，联成一直线，并将直线延长到Φ=0得： 1)L αΦ=0=(1+ （3） 该直线的截距即为要测的扩散长度（样品（或处延层） 的厚度必须大于4倍扩散长度，如果小于扩散长度的一半，则测得的不是在外延层中的扩散长度，而是衬底中的扩散长度）， 如图所示： （2）恒定光通量法 即Φeff 是恒定的。根据（1）式 )11)((1 -++=?ΦαL L D S A V eff 扩散长度L 可以Φeff/△V 对α-1的直线图确定 (3）

太阳能电池板测试方案

如何在迅速变化的测试环境中降低测试成本和提高测试灵活性 目录 引言/1 太阳能电池及电池板的电测试/2用两象限电源测试太阳能电池/3 用电子负载测试太阳能电池及 电池板/5 Agilent的太阳能电池和电池板开关和测量解决方案/7 用高速多路输出电源系统进行 暗I-V特性测试/9 结论/11引言 爆炸性增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试和测量解决方案有极为紧迫的需要。今天的太阳能电池及电池板测试和测量解决方案有两种主要形式: 全套承包解决方案，以及利用现有的测试设备、通过系统集成和软件开发构建的自动测试系统。如果您选择全套承包解决方案，就可快速启用和运行测试系统。伴随这一好处的代价是不菲的成本，并会面临因技术迅速发展带来产品很快过时的现实风险。 通过系统集成能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试需要更高的精度或更宽的电流范围，需要更换的就只是系统中的模块，而不是整个系统。此外，如果您已很好处理了标准化和重复利用，就能跨各种测试系统平台重复使用各种测试系统的仪器和模块。 Agilent有众多的电源、测量和开关产品，您可将它们作为功能模块，用以表征太阳能电池和电池板的电气特性。这篇应用指南着重评述能适应迅速变化的测试环境，降低成本，不牺牲性能，并提高测试灵活性的测量仪器。本文将帮助您选择应对太阳能电池和电池板测试挑战的最佳解决方案。

太阳能电池阵列测试一览 表1: 太阳能电池和电池板测试解决方案太阳能电池和电池板 电气测试基础 太阳能电池 级的测试为研究、质量保证和生产所需。对于不同的行业，如用于太空或者在地面，测量精度、速度和参数的重要性会有不同，但有一些在任何测试环境都必须测量的重要参数:●开路电压 (V oc )没有电流时的电池电压●短路电流 (I sc )负载电阻为零时从电池流出的电流●电池最大功率输出 (P max )电池产生最大功率时的电压和电流点通常把I-V 曲线上的Pmax 点作为最大功率点 (MPP)●Pmax 的电压 (Vmax)电池在Pmax 的电压电平●Pmax 的电流 (Imax)电池在Pmax 的电流电平●器件的转换效率 (η)太阳能电池接到电路时转换 (从吸收光的电能) 和收集功率的百分比。计算方法是用标准条件 (STC) 和太阳能电池表面积 (A c ，单位是m 2) 下的最大功率点Pmax 除以输入光辐照度 (E ，单位是W/m 2)●填充因子 (FF)最大功率点Pmax 与开路电压 (V oc ) 及短路电流 (I sc ) 之比●电池的二极管特性●电池的串联电阻●电池的旁路电阻太阳能电池开路电压 (V oc ) 一般在3 V 至0.6 V 范围，短路电流 (I sc ) 通常低于8A 。太阳能电池板通常定义为封装和连接在一起的一个以上电池。太阳能电池板有不同的电压和电流范围，但功率产生能力一般为50 W 至300 W 。太阳能电池和电池板有许多相同的需要测试参数，如V oc , I sc , P max 和I-V 曲线。 图1: 太阳能电池I-V 曲线

晶硅太阳能电池少子寿命的测试问题

少子寿命的测试问题 鉴于目前 Semilab 少子寿命测试已在中国拥有众多的用户，并得到广大用户的一致认可。现就少子寿命测试中，用户反映的一些问题做出如下说明，供您在工作中参考： 1、Semilabμ-PCD 微波光电导少子寿命的原理微波光电导衰退法(Microwave photoconductivity decay)测试少子寿命，主要包括激光注入产生电子-空穴对和微波探测信号的变化这两个过程。904nm 的激光注入（对于硅，注入深度大约为30um）产生电子-空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势，从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的寿命。 少子寿命主要反映的是材料重金属沾污及缺陷的情况。 Semilab μ-PCD 符合ASTM 国际标准F 1535 - 00 2、少子寿命测试的几种方法 通常少数载流子寿命是用实验方法测量的，各种测量方法都包括非平衡载流子的注入和检测两个基本方面。最常用的注入方法是光注入和电注入，而检测非平衡载流子的方法很多，如探测电导率的变化，探测微波反射或透射信号的变化等，这样组合就形成了许多寿命测试方法。近30 年来发展了数十种测量寿命的方法，主要有：直流光电导衰退法；高频光电导衰退法；表面光电压法；少子脉冲漂移法；微波光电导衰减法等。 对于不同的测试方法，测试结果可能会有出入，因为不同的注入方法，表面状况的不同，探测和算法等也各不相同。因此，少子寿命测试没有绝对的精度概念，也没有国际认定的标准样片的标准，只有重复性，分辨率的概念。对于同一样品，不同测试方法之间需要作比对试验。但对于同是Semilab 的设备，不论是WT-2000 还是WT-1000，测试结果是一致的。 μ-PCD 法相对于其他方法，有如下特点： （1）无接触、无损伤、快速测试 （2）能够测试较低寿命 （3）能够测试低电阻率的样品（最低可以测0.01ohmcm 的样品） （4）既可以测试硅锭、硅棒，也可以测试硅片，电池 （5）样品没有经过钝化处理就可以直接测试 （6）既可以测试P 型材料，也可以测试N 型材料 （7）对测试样品的厚度没有严格的要求 （8）该方法是最受市场接受的少子寿命测试方法 3、表面处理和钝化的原因 μ-PCD 测试的是少子有效寿命，它受两个因素影响：体寿命和表面寿命。 测试的少子寿命可由下式表示