阿特斯面掃描設備聯合分析低效片2024/3/28阿特斯面掃描設備聯合分析低效片

背景簡介

測試分析

分析結果

結論阿特斯面掃描設備聯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：來料不良和制程不良。如何細分具體的低效片？可以有效地幫助我們減少低效片的產生，提升良率，達到降本增效的目的。我們選取不同類型的各類多晶156低效電池片進行分析，對電池片進行整片mapping，通過WT2000、Suns-Voc、EL等機器進行分析，確定不同低效片產生的原因，并據此分析歸類。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析（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：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析將電池片首先進行EL測試，加正向偏壓，通10A電流，測試結果如下所示；從圖中可以看出：電池片整體區域的EL較差，部分區域全黑，說明這些區域的整體發電效率低下。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析EL測試機通過加反偏電壓，測得Hot-Spot結果如下所示；從圖中可以看出：2、3號片的亮點較多，這也與其效率低下相應。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析從上圖的LBIC測試結果可以看出：三片電池的擴散長度均不到290um，一般多晶電池片正常效率應在400um左右。擴散長度小說明此三片硅片質量較差。擴散長度和少子壽命是成正比的，擴散長度小，說明少子運動路程少，載流子壽命低。電子空穴對在被內建電場分離之前更容易被復合掉，從而造成電池片效率低下。1號片存在擴散不均勻現象，EL和WT2000都顯示在電池的同一位置上出現了某一區域未形成PN結的狀況。2號片擴散長度比一號片更小，根據Ln=√Dntn。可以知道2號片的少子壽命更低。3號片在較低的反偏下可以觀察到絨絲處有亮點，與其暗電流偏大相吻合。說明在該片的多晶硅晶界處存在比較大的漏電。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析從上面三份SUNS-VOC的數據來看：忽略Rs的影響后，理想填充因子PFF較FF都有很大上升。說明造成電池填充因子降低的主要原因是由于Rs過大。一般正常的156P太陽電池PFF可以達到80%以上，我們認為造成這PFF不能達到標準值的主要原因是有效光生電流偏低。具體表現在Impp和Isc都比較低。一個太陽下，二極管填充因子趨近于1，說明標準光強下，太陽電池可以看成是一個理想二極管。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應。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析（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：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析將電池片首先進行EL測試，加正向偏壓，通10A電流，測試結果如下所示；從圖中可以看出：與前面所示三片一樣，電池片整體區域的EL較差，部分區域全黑，說明這些區域的整體發電效率低下。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析EL測試機通過加反偏電壓，測得Hot-Spot結果如下所示；從圖中可以看出：7號片在較低的反偏下可以觀察到絨絲處有亮點，與其暗電流偏大相吻合。說明在該片的多晶硅晶界處存在比較大的漏電。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析從上圖的LBIC測試結果可以看出：三片電池的擴散長度均不到260um。擴散長度小說明此三片硅片質量較差。5號片從EL上看左側存在效率低下區域，右邊出現了連續斷柵。結合WT2000的結果來看，EL上左側區域與WT2000下擴散長度和長波段的QE完全對應起來，說明此區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應。6號片EL上有履帶印出現，同時能夠看到多晶晶界處發黑。說明晶界處雜質或缺陷中心較多，從而引起電池片效率低下。7號片整體效率非常低，Rs非常大，WT2000顯示擴散長度低，材料較差。EL有出現很多亮點，判斷為擴散與燒結不匹配，漏電比較大，可能存在過燒。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析從SUNS-VOC的數據來看：忽略Rs的影響后，理想填充因子PFF較FF都有很大上升。說明造成電池填充因子降低的主要原因是由于Rs過大。第5號片和第7號片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號片J02偏大，說明結區復合電流大。同時第7片J01也大，說明二極管反向飽和電流大，開壓偏低。7號片J02非常大，基本上可以判斷結區被破壞掉了，這與WT2000和EL聯合分析的結果相對應，最有可能原因為擴散燒結不匹配導致的過燒。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析（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：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析EL測試結果如下：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析從EL上來看，L1和L2只有邊緣發光，中間其余部分沒有發光。初步判斷在電池片的中心部分沒有形成PN結。結合電性能來看，開壓較低，暗電流比較大，符合電池片生產中單面擴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，說明結區的復合電流非常大，基本上可以判定PN結完全被破壞或者結區不存在。可能原因為單面擴散以后插反片源所致。從EL加反向偏壓測試HS可以看出，L4片邊緣存在強漏電。SUNSVOC上來看，結區J01和J02均偏大，說明暗電流中的結區擴散和復合電流都比較大。與材料質量較大相關。L4片與上前面分析的7號片相類似，存在一定的過燒，同時邊緣刻蝕不完全，使得暗電流更大。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析（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：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析EL照片如下：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析L6和L7兩片的擴散長度均在300um左右，正常片可以做到15%以上的效率，現在兩片效率偏低，Rs偏高。晶粒晶界處效率較低。L6結合SUNSVOC來看，PFF提升非常高，說明燒結產生了問題。L7同時出現履帶印和亮點，SUNSVOC顯示J02偏大，說明結區復合電流大，這與406和659nm波段的光譜響應相對應。8號片材料非常差，擴散長度較低，只有237um，同時EL加反向電流可以看起晶界位置存大較強的漏電。這與效率低下且暗電流偏大相符合。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析（第五組）編號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：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析EL測試結果如下：阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析（LOW1）阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析（LOW2）阿特斯面掃描設備聯合分析低效片測試分析阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析聯合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測試理想填充因子PFF上升明顯，第二片PFF值較高。同時二極管理想因子趨近1，都表明PN結擴散方面沒有問題。造成電池片效率低下的主要原因是材料較差，導致燒結以后串聯偏高。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片結果分析從EL的圖上可以看出：第三片暗電流片中間主柵下方存在強烈的漏電。肉眼目測相應位置無明顯異常，在顯微鏡下觀察可以看到，靠近主柵附近的最下方細柵處有黃色異常點，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，對正面PN結破壞嚴重，會在此處造成強烈的漏電。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片總結歸類通過以上測試分析可以將156P低效片分為以下兩大類：一，片源質量較差，導致電性能偏低。主要表現為Rs偏高，一般在10mΩ以上，效率低下，比較集中在10~14%較多。同時表現為開壓偏低。測試分析主要表現在這類片源的擴散長度偏低。集中在240~300um之間。同時EL測試會出現較多的黑色陰影區域。EL和WT2000相對應能夠很好地說明地這種低效片。主要是晶界處雜質含量過高導致復合中心增加所致。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片總結歸類二，制程過程中的造成的低效片。主要分為以下種類型：2.1，操作失誤擴散后造成插反片源。主要表現是為電池片出現在Trash檔中，效率極低，一般在2%以下，暗電流非常大，一般表現在12A以上，也有極個別表現在7~12A之間。同時開壓偏低，短路電流非常小。測試分析主要表現在除四周外中間電流響應基本為0。此類異常的掃描結果如右所示。阿特斯面掃描設備聯合分析低效片總結歸類2.2，擴散燒結不匹配導致的低效片這類電池片主要電性能表現為串聯電阻偏大，效率較低，從5%至14