电性能vs失效分析

电性能参数与产线异常关系工艺B班陈世明太阳能电池主要依靠P-N结光生伏打效应来工作，当P型半导体和N型半导体紧密结合成一块时，两者交接处就形成了P-N结，设两块均匀掺杂质的P型硅和N型硅其掺杂浓度为NAND。在室温下，硼，磷原子全部电离，因而在P型硅中均匀分布着浓度为Pp的空穴（多子）及浓度为Np的电子（少子）。在N型硅中类似的均匀分布着浓度为Nn的电子（多子）及浓度为Pn的空穴（少子）。当P型硅和N型硅相互接触时，交界面两侧的电子和空穴浓度不同，于是界面附近电子将通过界面向下扩散运动，当它达到平衡时，于是界两侧正，负电荷区形成一电偶层，称为阻挡层。因为电偶层中的电子或空穴几乎流失或复合殆尽，所以又称阻挡层为耗尽层，又因为阻挡层中充满了固定电荷，故此又称空间电荷区，其中存在由N区指向P区的电场，称为“内建电场”，显然，在内建电场作用下，将产生空穴向右，而电子向左的漂移，其方向正好与扩散方向相反太阳能电池的工作原理开路电压I=0R=+_V=VOCI=ISCR=0短路电路(0.5V,0mA)VI=0mW(0.43V,142mA)VI=61mWISCVOCPMAXSometypicalvalues实物图ISCRSRSHRLOADCellISCRS=0RSH=RLOAD理想情况图中RS即为串联电阻：包括电池的体电阻、表面电阻、电极电阻、电极与硅表接触电阻等Rsh为旁漏电阻即为并联电阻，为硅片边缘不清洁及内部缺陷引起等效电路图图中RS即为串联电阻：包括电池的体电阻、表面电阻、电极电阻、电极与硅表接触电阻等Rsh为旁漏电阻即为并联电阻，为硅片边缘不清洁及内部缺陷引起电参数介绍Uoc:开路电压Isc：短路电流Rs：串联电阻Rsh：并联电阻FF：填充因子Pmpp：最大功率Umpp：最大功率点电压Impp：最大功率点电流Irev1：反向电流1(-10V)Irev2：反向电流2(-12V)Ncell：转换效率PmppImppPmax△I△VRs是該段線斜率Rs=dU/(Isc1-Isc2)主界面主要参数UocOpenCircuitVoltage[V]开路电压IscShortCircuitCurrent[A]短路电流UmppVoltageatPmpp[V]工作电压ImppCurrentatPmpp[A]工作电流PmppMaximumPower[W]最大功率FFFillFactor[%]填充因子EIrradianceinPmpp[W/m²]辐射照度nCellCellEfficiency[0..1]转换效率RsSerialResistance[Ohm]串联电阻RshShuntResistance[Ohm]并联电阻IapCurrentatUap[A]点电流Irev1ReverseCurrentatUrev1[A]反向电流1Irev2ReverseCurrentatUrev2[A]反向电流2PSLErrorHardwareError[0;1]UscVoltageatIsc[V]TempTemperature[°C]温度各个参数之间的关系在所有参数中，只有电压和电流是测量值，其他参数均是计算值。Pmpp为在I-V曲线上找一点，使改点的电压乘以电流所得最大，该点对应的电压就是最大功率点电压Umpp，该点对应得电流就是最大功率点电流ImppRs为在光强为1000W/M2和500W/M2下所得最大功率点的电压差与电流差的比值，只是一个计算值，所以有时候会出现负值的情况Rsh为暗电流曲线下接近电流为0时曲线的斜率Irev1为电压为-10V时的反向电流Irev2为电压为-12V时的反向电流Rs和Rsh决定FFRsh和Irev1、Irev2有对应的关系计算公式：Ncell=Pmpp/S（硅片面积）Pmpp=Umpp*Impp=Uoc*Isc*FFFF=（Umpp*Impp）/（Uoc*Isc）电流与辐照度的关系在理想的条件下，入射到电池表面能量大于材料禁带宽度的每一个光子产生一个电子流过外电路。在一般状况下，辐射照度越大，电流越高。对于晶体硅太阳电池，辐射照度从0上升到4000W/m2，短路电流一直成上升趋势，而且几乎成线形上升。电流、电压与温度的关系太阳电池的短路电流并不强烈地依赖温度。随着温度上升，短路电流略有增加。这是由于半导体禁带宽度通常随温度的上升而减小使得光吸收随之增加的缘故。电池的其他参数，开路电压和填充因子都随着温度上升而减小。温度每升高1℃，晶体硅太阳电池的Voc将约下降0.4%。Voc的显著变化导致输出功率和效率随温度升高而下降，每升高1℃，晶体硅太阳电池的输出功率将减少0.4%—0.5%。注意事项：及时检查温度及光强是否符合要求。测试外部参数影响I/AU/V温度升高温度正常测试温度为25±2℃，随着温度的升高，开路电压急剧降低，短路电流略微增大，整体转换效率降低正常光强为1000±50W/M2，随着光强的降低，开路电压略微降低，短路电流急剧下降，整体转换效率降低U/V光强I/A光强降低氙灯氙灯罩氙灯发生器常见的低效电性能参数UocIscRsRshFFNCellIrev20.37958855.0974250.0075809031.3452070.039172412.2819310.23695175.54652280.0017169025.5754670.021709512.2819310.01230845.69189970.000393090.245630.004083512.2819310.56011225.50117460.0099782031.5385540.062764912.2819311.Rsh=0上下探针直接导通，产生情况：碎片、隐裂片2.Rs=1000000通常是探针没有压下，未测到片子，产生情况：校片，设备维修UocIscRsRshFFNCellIrev20.0150656001000000000丝网低效片产生……涉及公司利益机密已删除3.二道铝粉污染UocIscRsRshFFNCellIrev20.62705755.65097980.00672788.276795476.6588770.1754441.3737990.62789485.60384860.00959298.988176374.3423680.16894861.52173390.6285035.66156750.007019511.8518976.3947350.17557080.93821730.62718875.57486170.006334713.68759177.5799450.1751970.97839560.62791915.51317270.01123348.606397672.8255570.16282981.67159450.62781845.57907640.010717711.10813474.0716080.16756871.14887940.62804515.59355750.006449812.34212777.3575350.17551991.02264940.62753625.66763470.008042712.54856976.0797720.17476510.88938930.62851425.64370080.009159710.55449574.7435990.17123711.2478269刻蚀时放反UocIscRsRshFFIrev2NCell0.61800012.77775320.221788934.16656534.9752820.82912920.04040950.62112193.17401550.11133243.43187339.8359540.88310660.05285680.62577253.4511950.110439865.84410940.4050440.21564460.0587302PE时放反UocIscRsRshFFNCellIrev20.00423191.42934740.00455130.65881251.25518783.12E-0612.2757260.00844751.57730070.00812471.43261750.91091824.987E-0612.2742230.01534962.02983980.01092331.22109560.77205049.885E-0612.2757260.01541332.27063230.01018541.09802070.88686211.275E-0512.275726黑芯片NCellUocIscRsRshFFIrev20.16659980.61884645.10955770.0028035212.8488878.2831990.05248760.16674890.61809085.11246220.0028509125.6882278.4044790.08749890.16698170.61848285.11037870.0028921135.1786278.4961760.08684320.16664070.61878545.10994950.0029233112.5857178.3041480.09282690.16695330.61863725.11649510.002932160.89881978.3694360.21179190.16890360.61936975.16173480.0029391107.2936478.4971190.10371940.16848080.61918045.14615340.0029691189.6388178.5617090.06127590.16774640.6194715.13404390.0030595100.4217878.3669350.11932550.16636820.61841355.12072510.00307668.52296478.0584910.1731142转换效率的影响因素串阻RS组成测试中的串联电阻主要由以下几个方面组成：1.材料体电阻（可以认为电阻率为ρ的均匀掺杂半导体）2.正面电极金属栅线体电阻3.正面扩散层电阻4.背面电极金属层电阻5.正背面金属半导体接触电阻6.外部因素影响，如探针和片子的接触等烧结的关键就是欧姆接触电阻，也就是金属浆料与半导体材料接触处的电阻。可以这样考虑，上述1.2.3.4项电阻属于固定电阻，也就是基本电阻；5则是变量电阻烧结效果的好坏直接影响Rs的最终值；6属于外部测试因素，也会导致Rs变化RS影响因素RS偏大检查测试机探针是否正好压到主栅线上看探针是否变脏探针寿命是否到期擦拭探针更换探针检查网印第三道虚印情况通知设备进行调整，但同时需注意调整前后栅线是否有变粗现象检查扩散方块电阻是否存在偏大现象及时通知扩散工艺进行调整，稳定方阻在正常范围内核对原始硅片电阻率是否偏大做好记录，对电阻率偏大的单独追踪印刷烧结问题烧结炉设备问题烧结炉进出水温度压力是否变化烧结炉排风以及冷却风扇是否有异常烧结炉灯管是否有问题工艺问题浆料是否有异常如新批次、型号混用、沾染铝浆等烧结炉功率以及温度波动是否有异常放片的均匀性工艺过程中的污染如网带、传送带、工作台等探针脏探针寿命到期是是是是并阻RSH组成测试中并联电阻Rsh主要主要是由暗电流曲线推算出，主要由边缘漏电和体内漏电决定边缘漏电主要由以下几个方面决定：①边缘刻蚀不彻底②硅片边缘污染③边缘过刻体内漏电主要几个方面决定①方阻和烧结的不匹配导致的烧穿②由于铝粉的沾污导致的烧穿严重③片源本身金属杂质含量过高导致的体内漏电④工艺过程中的其他污染，如工作台板污染、网带污染、炉管污染、DI水质不合格等RSH影响因素并联电阻低原材料因素工艺因素工艺过程污染刻蚀工艺PE工艺扩散烧结工艺设备环境因素硅片中金属杂质含量过高缺陷密度过大工艺时间过短气体比例不合适边缘PN结未完全去除边缘刻蚀过宽PE膜的致密性较差导致