专利名称：太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方法及专用装 置，属于太阳能硅片损伤层厚度和少数载流子寿命(以下简称少子寿命)测量 技术。
背景技术：
太阳能电池硅片损伤层包含机械损伤层和工艺损伤层，机械损伤层是从硅 棒上切割下硅片时线锯的机械力导致的表面晶格损伤， 一般机械损伤层的厚度
约为20微米；工艺损伤层是硼扩散、氧化、PECVD引起的表面晶格损伤，工艺 损伤层的厚度约为0. 5 20微米。
太阳能电池硅片的非平衡载流子寿命是表征材料质量的重要参数之一，它 是与硅中重金属含量、晶格结构完整性直接相关的物理量。仪器测量得到的太 阳能电池硅片少子寿命叫做有效少子寿命，它受到表面状态(如自然氧化层、 表面损伤层)的影响，不能直接地反映材料质量，只有当损伤层被去掉，并且 有良好的表面钝化时，表面少子寿命的影响才能被忽略，此时测出来的少子寿 命才是真实的太阳能电池硅片少子寿命。表面钝化的方法有碘酒钝化、热氧化 钝化、氮化硅、IIF钝化等。
机械损伤层和工艺损伤层的厚度可以作为重要的工艺参数。晶体硅太阳能 电池工艺开始前需要用碱液腐蚀去除机械损伤层，机械损伤层厚度可以作为碱 液腐蚀时间控制的依据。少子寿命和工艺损伤层的厚度可以作为调整扩散、氧 化、PECVD工艺的依据。
目前还没有能够同时测量太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命的方法和仪器。
发明内容
本发明所要解决的问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种可以同时测 量太阳能硅片损伤层厚度和少子寿命的方法和仪器，为太阳能电池制造提供重 要的工艺参数。
本发明太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方法，其测量步骤如下
步骤l、测量待测太阳能电池硅片的原始厚度，可以选用千分尺、激光测厚 仪、晶体震动频率测量；
步骤2、太阳能电池硅片正反面腐蚀减薄，腐蚀减薄的方法可选NaOH或KOH 水溶液腐蚀、HN03与HF的混合水溶液腐蚀、或HF水溶液阳极氧化腐蚀等方法；
所述NaOH或K0H水溶液腐蚀，NaOH或K0H水溶液的浓度为质量百分比5 % 30%,腐蚀温度为40 99°C;
所述朋03与HF的混合水溶液腐蚀，HN0:;与HF的混合溶液体积配比为H20: HF: HN03 = 4: 3: 6，腐蚀温度为3 50。C; .
所述HF溶液阳极氧化腐蚀，HF溶液浓度质量百分比5%，外加电压10V;
步骤3、测量腐蚀减薄后的太阳能电池硅片厚度，可用测量步骤l所述的方
法，另一种测量方法是将流入硅片的电流积分，得到腐蚀掉的硅体积，除以 硅片面积，计算得到腐蚀层厚度，进而得出腐蚀减薄后的太阳能电池硅片厚度；
步骤4、太阳能电池硅片表面钝化、有效少子寿命测量；表面钝化釆用 0. 08mol/L的碘酒钝化、4mol/LNaOH或K0H溶液钝化或质量百分比5% 40%的 HF水溶液钝化；测量有效少子寿命的方法采用微波光电导衰减法(丽-PCD)、 准稳态光电导方法(QSSPC)、表面光电压(SPV)或IR浓度载流子浓度成像(CDI)步骤5、重复步骤2 4直到测量的有效少子寿命不再提高为止；
步骤6、用太阳能电池硅片原始厚度减去最后一次测得的厚度得出太阳能电
池硅片损伤层厚度，最后一次测得的有效少子寿命就是反映硅片材料质量的太
阳能电池硅片少子寿命。
所述步骤3和4可以不按次序。
本发明太阳能硅片损伤层厚度和少子寿命测量专用腐蚀钝化装置，由上盖 板、下盖板和上密封圈、下密封圈组成；上盖板、下盖板的对应面上位置相对 设置所述上密封圈、下密封圈，上盖板、下盖板夹紧后在上崈封圈、下密封圈 围成的范围构成腐蚀钝化腔；在上盖板、下盖板均分别设有液体入口和液体出 口，液体入口和液体出口均贯通其所在的上盖板或下盖板且联通腐蚀钝化腔； 在上盖板中部设少子寿命测量仪探头孔。
将太阳能电磁硅片用上、下密封圈压紧，腐蚀或钝化用液体通过液体入口 和液体出口流入、流出腐蚀钝化腔。少子寿命测试仪的探头通过少子寿命测量 仪探头孔连接在硅片腐蚀腔，探头和硅片的距离控制在1 2mm，上盖板(2)和 下盖板(6)与硅片表面的距离为3 5mm。
本发明方法简单实用，可以同时测量太阳能硅片损伤层厚度和少子寿命。
图1是本发明太阳能硅片损伤层厚度和少子寿命测量专用腐蚀钝化装置结 构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。 实施例1、本发明太阳能硅片损伤层厚度和少子寿命测量方法，其测量步骤如下 1、将硅片接电源阳极，浸入5。/。HF溶液中，外加电压5V，用电化学腐蚀拋光的方法将正反面腐蚀减薄。
2、 将流入硅片的电流积分，根据反应方程式得到腐蚀掉的硅质量，换算成 体积，除以硅片面积得到腐蚀层厚度。
3、 当腐蚀厚度达到设定步长时，切断电流，停止腐蚀。利用阳极腐蚀的HF 对硅片表面钝化，测量有效少子寿命。
4、 重复步骤2 3直到测量到的有效少子寿命不再提高为止，
5、 损伤层厚度和少子寿命的提取方法硅片原始厚度减去最后一次测得的 厚度就是损伤层的厚度，最后一次测得的有效少子寿命就是硅片的少子寿 命。
所述步骤2和3可以不按次序。电流积分的方式计算腐蚀层厚度精度可以迖 到几个纳米，所以这种方法测得的损伤层厚度可以精确到几个纳米。
本发明太阳能硅片损伤层厚度和少子寿命测量仪器，其特征是由有效少子寿 命测量模块、厚度测量模块及化学腐蚀模块构成，按实施例一所述的测量步骤 工作。上盖板2、下盖板6和密封圈5组成硅片腐蚀腔，11F溶液通过l和4流 入、流出硅片腐蚀腔，硅片7被密封圈5压紧防止HF溶液从腐蚀腔中漏出，电 源负极浸在腐蚀中，硅片与电源正极相连。少子寿命测试仪的探头通过圆孔3 连接在硅片腐蚀腔，探头和硅片的距离控制在1 2mra，上盖板(2)和下盖板6 与硅片表面的距离为3 5mm。
权利要求
1、一种太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方法，其测量步骤是步骤1、测量待测太阳能电池硅片的原始厚度；步骤2、将太阳能电池硅片正反面腐蚀减薄；步骤3、测量腐蚀减薄后的太阳能电池硅片厚度；步骤4、将太阳能电池硅片表面钝化、有效少子寿命测量；步骤5、重复步骤2～4直到测量的有效少子寿命不再提高为止；步骤6、用太阳能电池硅片原始厚度减去最后一次测得的厚度得出太阳能电池硅片损伤层厚度，最后一次测得的有效少子寿命就是反映硅片材料质量的太阳能电池硅片少子寿命；所述步骤3和4可以不按次序。
2、 根据权利要求1所述一种太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方 法，其特征是步骤2所述太阳能电池硅片正反面腐蚀减薄的方法，采用NaOH 或K0H水溶液腐蚀、HN03与HF的混合水溶液腐蚀或HF水溶液阳极氧化腐蚀方法。
3、 根据权利要求2所述一种太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方 法，其特征是所述NaOH或KOH水溶液腐蚀，NaOH或K0H水溶液的浓度为质量 百分比5% 30%，腐蚀温度为40 99°C;所述HN0s与HF的混合水溶液腐蚀， 誦3与HF的混合溶液体积配比为H20: HF: HN0产4: 3: 6，腐蚀温度为3 50°C; 所述HF溶液阳极氧化腐蚀，HF溶液浓度质量百分比5%，外加电压IOV。
4、 根据权利要求1所述一种太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方 法，其特征是步骤3所述测量腐蚀减薄后的太阳能电池硅片厚度，其测量方法是将流入硅片的电流积分，得到腐蚀掉的硅体积，除以硅片面积，计算得到腐蚀层厚度，进而得出腐蚀减薄后的太阳能电池硅片厚度。
5、 根据权利要求1所述一种太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方 法，其特征是步骤4所述太阳能电池硅片表面钝化，釆用0.08mol/L的碘酒 钝化、4mol/LNaOH或KOH溶液钝化或质量百分比5% 40%的HF水溶液钝化； 测量有效少子寿命的方法采用微波光电导衰减法(MW-PCD)、'准稳态光电导方 法(QSSPC)、表面光电压(SPV)或IR浓度载流子浓度成像(CDI)方法。
6、 一种实施权利要求1 5之一所述的太阳能电池硅片损伤层厚度和少子 寿命测量方法的专用腐蚀钝化装置，由上盖板、下盖板和上密封圈、下密封圈 组成；其特征是上盖板、下盖板的对应面上位置相对设置所述上密封圈、下 密封圈，上盖板、下盖板夹紧后在上密封圈、下密封圈围成的范围构成腐蚀钝 化腔；在上盖板、下盖板均分别设有液体入口和液体出口，液体入口和液体出 口均贯通其所在的上盖板或下盖板且联通腐蚀钝化腔；在上盖板中部设少子寿 命测量仪探头孔。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池硅片损伤层厚度和少子寿命测量方法，其测量步骤是测量待测太阳能电池硅片的原始厚度；将太阳能电池硅片正反面腐蚀减薄；测量腐蚀减薄后的太阳能电池硅片厚度；将太阳能电池硅片表面钝化、有效少子寿命测量；重复步骤2～4直到测量的有效少子寿命不再提高为止；用太阳能电池硅片原始厚度减去最后一次测得的厚度得出太阳能电池硅片损伤层厚度，最后一次测得的有效少子寿命就是反映硅片材料质量的太阳能电池硅片少子寿命。同时公开了实施该方法的装置。本发明方法简单实用，可以同时测量太阳能硅片损伤层厚度和少子寿命。
文档编号C23F1/00GK101592469SQ200910032460
公开日2009年12月2日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者倪志春, 宫昌萌, 王艾华, 赵建华 申请人:中电电气(南京)光伏有限公司