EL雪花狀漏電如何解決？

:摘要：通過采用外量子測試、成分測試、可靠性測試等方法對太陽電池電致發(fā)光(EL) 漏電原因及漏電電池的可靠性進(jìn)行了簡要分析，結(jié)果顯示，產(chǎn)生漏電的原因主要是由于硅片切割時引入了金屬雜質(zhì)，導(dǎo)致少子壽命低，漏電電池片衰減率及組成組件后工作溫度均大于正常電池片。

0引言

目前規(guī)模生產(chǎn)的太陽電池的質(zhì)量主要是從外觀和電致發(fā)光(EL)兩方面做判定。EL不良率是影響生產(chǎn)線合格率的主要因素之一，其問題的解決一直是困擾生產(chǎn)線的難題，查找原因、改善和解決問題是生產(chǎn)線一直探究的方向。本文主要針對太陽電池測試中出現(xiàn)的雪花狀漏電問題展開分析，并對此類電池的可靠性進(jìn)行了評估。

1漏電電池片分析

對在太陽電池測試中出現(xiàn)雪花狀漏電的異常電池片進(jìn)行酸拋處理，用H2O、HCl、HNO3、HF按1:1:1:1的比例混合成酸液，將背電場、電極、減反膜、p-n結(jié)及絨面酸洗拋光后進(jìn)行如下測試。

1.1光致發(fā)光(PL)測試

將酸拋后的漏電電池硅片與正常硅片經(jīng)同一制絨槽制絨后進(jìn)行PL測試，測試結(jié)果如圖1、圖2所示。

對比圖1和圖2可知，酸拋后的漏電電池硅片并未出現(xiàn)發(fā)黑區(qū)域，也未見其他異常，因此可認(rèn)為酸拋后的漏電電池硅片PL測試合格。

1.2酸拋后的漏電電池硅片參數(shù)測試

漏電電池片酸拋后，對其進(jìn)行少子壽命、電阻率及厚度測試，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

少子壽命達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)是大于1.2μs，但從表1測試數(shù)據(jù)來看，少子壽命存在不合格的情況，不良率為57.1%，不合格比例較高。

1.3硅片面少子壽命測試

圖3為漏電電池片經(jīng)酸拋后，測試其硅片的面少子壽命，均值為0.974μs；圖4為正常硅片面少子壽命，均值為1.553μs。由于漏電電池片所使用硅片的少子壽命低于1.2μs，因此不滿足合格標(biāo)準(zhǔn)。

1.4硅片晶向、位錯測試

1)晶向測試。晶向測試是利用X射線儀進(jìn)行晶向測定。其原理為：當(dāng)一束平行的單色X射線射入晶體表面時，X射線照在相鄰平面之間的光程差為其波長的整數(shù)倍時就會產(chǎn)生衍射。利用計(jì)數(shù)器探測衍射線，根據(jù)其出現(xiàn)的位置確定單晶的晶向。

2)位錯測試。位錯測試是利用化學(xué)擇優(yōu)腐蝕來顯示缺陷，試樣經(jīng)擇優(yōu)腐蝕液腐蝕后，在有缺陷的位置會被腐蝕成淺坑或丘，可采用目視法結(jié)合金相顯微鏡進(jìn)行觀察。

對3片漏電電池片酸拋后進(jìn)行晶向、位錯測試，數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，晶向偏離度基本在1°以下，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對晶向偏離度的要求通常為距離〈100〉晶向±3°，測試結(jié)果滿足要求，且檢測未發(fā)現(xiàn)位錯。這說明漏電原因不是晶界問題引起的。

1.5酸拋返工

將酸拋后的漏電電池片重新進(jìn)行生產(chǎn)線工藝加工，制成電池片后對其進(jìn)行EL測試。對比圖5、圖6可知，生產(chǎn)線返工再次做成電池片，測試其EL依然有漏電。但與第一次制成的電池片的EL測試結(jié)果對比后發(fā)現(xiàn)，漏電點(diǎn)明顯減少，但漏電并未因改變制作流程而消失，只是有所減輕，說明問題主要存在于硅片表層。

2工藝排查分析

2.1電性能參數(shù)對比

將漏電電池片與正常電池片在同一測試條件下對比測試。表3為正常電池片與漏電電池片(未返工)的性能參數(shù)對比。

由表3可知，漏電電池片的并聯(lián)電阻較小、漏電電流基本都大于2A，說明此類電池片不合格。

2.2生產(chǎn)工藝過程分析排查

電池生產(chǎn)中產(chǎn)生漏電的因素主要包括：燒結(jié)溫度過高、硅片本身制絨過深、燒結(jié)時造成燒穿、擴(kuò)散很薄或無擴(kuò)散，從而導(dǎo)致正電極和背電場導(dǎo)通[1]。因此，可從制絨、擴(kuò)散和燒結(jié)工序做排查分析。

2.2.1制絨工藝

在顯微鏡下觀察漏電電池片與正常電池片的絨面，圖7為正常電池片的絨面，圖8為漏電電池片的絨面。顯微鏡測試得到正常和異常片的金字塔大小皆處于1.769～2.491μm之間，因此符合標(biāo)準(zhǔn)要求(標(biāo)準(zhǔn)為1.5～3.0μm)。絨面整體未表現(xiàn)出明顯異常，排除是制絨工藝造成的可能性。

2.2.2擴(kuò)散工序

1)測試酸拋前的漏電電池片和正常電池片的方阻差異，測試時探針壓在非柵線區(qū)。表4為電池片方阻測試數(shù)據(jù)。由表4可知，正常片和異常片的方阻值均分布在1.6～7.2Ω/□，生產(chǎn)線方阻測試的值通常在2.0～9.0Ω/□，對比后無明顯差異，可認(rèn)為漏電電池片的方阻正常。

2)查取生產(chǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)線正常生產(chǎn)抽檢測試的擴(kuò)散方阻無異常。因此，針對擴(kuò)散均勻性較差的爐口進(jìn)行測試驗(yàn)證。取制絨后待擴(kuò)散的硅片放于擴(kuò)散爐爐口位置，測試其擴(kuò)散后的方阻，并測試成品電池的電性能、EL反向漏電情況。

表5為擴(kuò)散后的方阻測試數(shù)據(jù)。由表5可知，硅片擴(kuò)散后測得的方阻介于91～103Ω/□之間。

將爐口處的硅片制成電池后，測試電池的電性能，如表6所示。由表6可知，未出現(xiàn)漏電流Irev1、Irev2大于0.5A、并聯(lián)電阻偏小的情況。所以不是擴(kuò)散爐口位置出現(xiàn)的異常。

對電池片進(jìn)行EL反向測試，表7為電池片的反向漏電測試數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)皆小于0.5A。擴(kuò)散均勻度最差的爐口位置的硅片制成的電池片未出現(xiàn)雪花狀漏電現(xiàn)象，排除是擴(kuò)散工藝造成的可能性。

2.2.3燒結(jié)工藝

用同一片電池片驗(yàn)證生產(chǎn)線燒結(jié)爐工藝，取生產(chǎn)線編號為L2-1的電池片，測試其EL，分別在生產(chǎn)線L2-2、L1-1和L1-2進(jìn)行重復(fù)燒結(jié)，EL反向漏電[2]如圖9所示。

從圖9可以看出，燒結(jié)對電池片造成的影響與生產(chǎn)線發(fā)現(xiàn)的異常漏電電池片的特征不同，由此可以排除燒是結(jié)工藝造成的可能性。

2.3量子效應(yīng)測試

圖10為漏電電池與正常電池的外量子效率對比圖。由圖10可知，在整個波段，漏電電池片的外量子效率都比較低，單從數(shù)據(jù)無法判斷出是哪個工序出現(xiàn)了異常。