半导体太阳能电池受辐照后的少子寿命
各种太阳能电池的优缺点
各种不同太阳电池的优缺点分析/来源：元器件交易网日期：2012年05月10日硅太阳电池的应用日趋广泛, 但昂贵的原材料成为发展的瓶颈. 薄膜太阳电池由于只需使用一层极薄的光电材料，材料使用非常少。
并可使用软性衬底，应用弹性大，如果技术发展成熟，其市场面将相当宽阔。
本文就迄今被人们广为关注的薄膜太阳电池, 即非晶硅薄膜太阳电池，微(多)晶硅薄膜太阳电池，铜铟硒薄膜太阳电池，碲化镉薄膜太阳电池，染料敏化薄膜太阳电池和有机薄膜太阳电池的发展概况,技术难点和优缺点进行论述。
1 引言新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。
光伏电池是一种重要的可再生能源,既可作为独立能源, 亦可实现并网发电, 而且是零污染排放。
硅太阳电池由于成本原因, 最初只能用于空间, 随着技术发展和生产工艺成熟, 其成本日趋下降, 应用也逐步扩大. 面对今天的能源供应状况和日益严重的环境污染, 以至危及人类自身生存的现实, 开发新能源和可再生能源的理念已被世界各国广泛接受. 发电能力超过100兆瓦的超大型光伏发电站相继在世界各处建造, 发电能力为几十兆瓦的大型光伏发电站更不在少数(在建的和已建成的). 大规模的发展使得上游原材料的生产供不应求, 问题日益突出, 许多太阳电池芯片生产厂家和组件生产厂家因原材料问题而不得不经常处于停产状态, 原材料的供应和价格成了制约当前太阳电池生产的瓶颈。
大力发展薄膜型太阳电池不失为当前最为明智的选择, 薄膜电池的厚度一般大约为0.5至数微米, 不到晶体硅太阳电池的1/100, 大大降低了原材料的消耗, 因而也降低了成本. 薄膜电池可沉积在玻璃、不锈钢片或聚脂薄膜等廉价的衬底上, 可以弯曲甚至可以卷起来, 便于携带。
薄膜太阳电池的研究始于20世纪60年代, 目前从国际上的发展趋势看主要是非晶硅(a-Si:H) 薄膜太阳电池, 微(多)晶硅薄膜太阳电池, 铜铟硒 (CuInSe,CIS) 薄膜太阳电池, 碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池, 染料敏化薄膜太阳电池(DSSC), 有机薄膜太阳电池. 以下分别概述各类薄膜太阳电池的研发情况。
太阳能电池用多晶硅材料少数载流子寿命的测试
太阳能电池用多晶硅材料少数载流子寿命的测试邵铮铮;李修建;戴荣铭【摘要】The minority carrier lifetime in p-typed polycrystalline silicon used for solar cells was tested by the high frequency photoconductivity decay method,and the influence of photo injection intensity on the testing re-sult was analyzed in detail. The results show that the decay curve is not exponential damping in a wide area near the peak point,until the signal fade down to lower than half value. In addition,the measured value of the minority carrier lifetime is reduced when reinforcing the photo injection intensity. Based on the surface recom-bination effect and grain boundary recombination effect of the non-equilibrium carriers, we interpreted this physical phenomenon appropriately.%采用高频光电导衰退法测试了太阳能电池用p型多晶硅片的少数载流子寿命，细致分析了光注入强度对测试结果的影响。
结果显示光电导衰减曲线在靠近尖峰处较宽的时间区域内并按非指数规律快速衰减，当信号衰减到一定程度后逐渐接近指数规律，且随着光注入强度增大，少子寿命的测量结果显著减小。
wct120少子寿命测试原理
wct120少子寿命测试原理1.引言引言部分是文章的开篇，用来介绍与主题相关的背景和重要性。
下面是关于“wct120少子寿命测试原理”的概述部分内容的示例：1.1 概述在当前社会，人们对于生命周期的延长和健康长寿的追求越来越强烈。
而对于少子寿命的测试和研究，也成为了当下的热门话题之一。
wct120少子寿命测试原理是一种科学的方法，旨在通过分析和评估个体的寿命潜力，对个体的长寿能力进行预测和判定。
随着科技的不断进步和人们对健康生活的关注度日益增加，少子寿命测试逐渐成为了一个重要的领域。
通过对生物体的基因、遗传信息等进行检测和分析，可以揭示出很多决定寿命的关键因素。
掌握这些关键因素将有助于人们更好地了解自身的寿命特征，从而采取相应的措施来延长寿命和改善生活质量。
wct120少子寿命测试原理的核心在于通过对个体基因、环境因素和生活方式等多个维度的分析，来预测个体的寿命潜力。
基于大数据和人工智能等技术手段，该测试方法整合了多学科的知识和研究成果，为个体提供了一个全面而准确的寿命评估结果。
本文将对wct120少子寿命测试原理进行深入探讨，详细介绍其测试原理、应用场景以及前景展望。
通过对少子寿命的研究，我们有望为个体的健康和长寿提供更多的科学依据和有效的指导，促进社会的健康发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以通过以下方式进行编写:文章结构部分旨在介绍本文的组织结构和内容安排，确保读者能够清晰地了解文章的整体框架和篇章布局。
本文按照以下结构进行组织和撰写：第一部分为引言部分。
引言部分将概述本文的主题和目的，为读者提供一个整体的背景和导入，引起读者的兴趣和注意。
第二部分为正文部分。
正文部分是本文的核心内容，将详细介绍wct120少子寿命测试的原理。
本文将分为两个主要的原理进行阐述。
第一个原理将详细解释少子寿命测试的工作原理、测试步骤和主要参数，以及其在实际应用中的意义和优势。
第二个原理将进一步探讨少子寿命测试所涉及的相关技术和方法，如非接触式测试技术、数据分析和处理方法等。
强激光辐照对多晶硅少子寿命影响的研究
该 研发 工艺 及装 置先 进 、 稳定 、 成熟 ， 可 以发 挥 显 频率 、 能量密度 、 照射脉冲数等 ， 用扫描 电镜 观察硅片 有极 好 的推广 应用 价值 。 的 表面 形貌 和 断面形 貌硅 片 ， 用 傅里 叶红外 光 谱 仪测 著 的经 济效 益和社 会 效益 ，
装机功率低 ， 易损件少 ， 选粉效率高 ， 综合效益可以提 １ ） 用脉 宽 约为 １ ０ ０ ｎ ｓ的可调 谐 Ｔ Ｅ Ａ Ｃ Ｏ ： 脉 冲激 高 ２ ５ ％ 。样机 经多 家用 户近 ２年 多实 际运行 ， 证 明其
稳定、 安 全 可靠 ， 经 济 效 益 和 社 会 效 益 光 器产 生 的功 率 为 兆 瓦 级 的 强 红 外 激 光 脉 冲 直 接 照 工 艺 成 熟 、 射硅片 ， 改变激光的频率 、 能量密度 、 照射脉冲数 等， 显著。 用 扫描 电镜 观察 硅 片 的表面 形貌 和断 面形 貌 硅 片 ， 用
和发 明专 利 以取 得知 识产 权 。 投资 ， 在 同 等 产 能 的装 置 中 ， 基 建投资可节 省 ４ ０ ％。
４） 楼宇对讲系统。突破传统对讲 的呼叫联 网堵
同时也减少了传统设计工艺 中原灰库 的旋风 收尘 系 塞、 系统容量小、 布线施工复杂 、 信号质量不佳 、 产品功 统装置和该装置的大耗电装机 ， 并省去了二次加压风 能单 一 、 系统 稳定 性差等 瓶颈 ， 创 造性 地引入 多项行 业 能够实 现真正 意义 上 的多通道通 讯 、 家居 自 送 物料入 选 粉机 的风 送料 动力 消 耗 ， 与相 同设 计装 置 领先技 术 ， 同等产量 的能耗 比较 ， 可省 电７ ０ ％ 以上。
少子寿命是半导体材料和器件的重要参数(精)
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％测量方式采用对标准曲线读数方式仪器消耗功率<25W 仪器工作条件温度：10-35℃、湿度< 80％、使用电源：AC 220V，50Hz 可测单晶尺寸断面竖测：φ25mm—150mm；L 2mm—500mm；纵向卧测：φ25mm—150mm；L 50mm—800mm；配用示波器频宽0—20MHz；电压灵敏：10mV／cm；LT-2型单晶少子寿命测试仪是参考美国A.S.T.M 标准而设计的,用于测量硅单晶的非平衡少数载流子寿命。
少子寿命
少数载流子寿命（Minority carriers life time）：（1）基本概念：载流子寿命就是指非平衡载流子的寿命。
而非平衡载流子一般也就是非平衡少数载流子（因为只有少数载流子才能注入到半导体内部、并积累起来，多数载流子即使注入进去后也就通过库仑作用而很快地消失了），所以非平衡载流子寿命也就是指非平衡少数载流子寿命，即少数载流子寿命。
例如，对n型半导体，非平衡载流子寿命也就是指的是非平衡空穴的寿命。
对n型半导体，其中非平衡少数载流子——空穴的寿命τ，也就是空穴的平均生存时间，1/τ就是单位时间内空穴的复合几率，Δp/τ称为非平衡空穴的复合率 (即n型半导体中单位时间、单位体积内、净复合消失的电子-空穴对的数目)；非平衡载流子空穴的浓度随时间的变化率为dΔp /dt =－Δp /τp, 如果τp与Δp 无关, 则Δp 有指数衰减规律：Δp = (Δp) exp( -t/τp ) 。
实验表明, 在小注入条件(Δp<<no+po) 下, 非平衡载流子浓度确实有指数衰减规律，这说明Δp(t +τp) = Δp(t)/e, Δp(t)│（t=τp） = Δpo , τp即是非平衡载流子浓度减小到原来值的1/e时所经历的时间；而且在小注入条件下, τp的确是与Δp无关的常数；利用这种简单的指数衰减规律即可测量出少数载流子寿命τp的值；同时可以证明，τp确实就是非平衡载流子的平均生存时间<t>。
应当注意的是，只有在小注入时非平衡载流子寿命才为常数，净复合率才可表示为－Δp/τp；并且在小注入下稳定状态的寿命才等于瞬态的寿命。
（2）决定寿命的有关因素：不同半导体中影响少数载流子寿命长短的因素，主要是载流子的复合机理（直接复合、间接复合、表面复合、Auger复合等）及其相关的问题。
对于Si、Ge等间接跃迁的半导体，因为导带底与价带顶不在Brillouin 区的同一点，故导带电子与价带空穴的直接复合比较困难（需要有声子等的帮助才能实现——因为要满足载流子复合的动量守恒），则决定少数载流子寿命的主要因素是通过复合中心的间接复合过程。
半导体太阳能电池受辐照后的少子寿命
结果分析：改变电阻对结果影响不大。 所采用的拟合公式本来就不是精确解， 从电荷控制方程出发对边界条件的选 取都是近似，文献指出从连续性方程 出发可得精确解，但含不易测量参数。
ts ln(1 I f ) ln(Q(ts ))
Ir
Ir
取 Q(ts ) 0 对每一组正反向电压
曲线求解，误差大。Q(ts ) 0 线形
5
5 1.73E-06 0.05442 0.06977
5
6 1.43E-06 0.05379 0.06897
5
7 1.44E-06 0.06349 0.0814
5
8 1.62E-06 0.08163 0.10465
5
9 1.60E-06 0.0907 0.11628
5
10 1.88E-06 0.11791 0.15116
1
T
830.4 838.2 837.7 856.4 859.5 879.3 881.6 895.5 909.5
926 948.1
正向V(f) 5
4.6 4.2 3.8 3.4
3 2.6 2.2 1.8 1.4
1
948.1 931.6 942.9 957.8 967.4 981 986.1 1004.4 1026.7 1011.1 833.4
60 60
ip, f 2 f
60 60
60
60
60
Ep
f(kHz)
wt
Ir/If
5
8 1.31E-06 0.0656 0.08411
5
8 1.45E-06 0.0728 0.09333
5
8 1.80E-06 0.0907 0.11628
少子寿命在单晶硅太阳能电池生产中的变化研究
少子寿命在单晶硅太阳能电池生产中的变化研究刘金虎，刘邦武，夏洋，沈泽南，张祥，何静，宁婕妤（中国科学院微电子器件与集成技术重点实验室，北京100029）摘要：非平衡少数载流子的平均生存时间称为非平衡少数载流子的寿命，简称少子寿命。
作为评价硅片质量和太阳能电池生产工艺优劣的一个重要手段，少子寿命的地位越来越重要。
所以本文主要研究少子寿命在单晶硅太阳能电池生产中的变化和相应变化所产生的原因。
影响和改善少子寿命的主要因素包括：硅片质量，制绒去损，磷铝吸杂，PECVD钝化，热退火等。
关键字：少子寿命，制绒去损，磷铝吸杂，PECVD钝化，热退火The study of changes of the Minority carrier lifetime in the production ofmonocrystalline silicon solar cellLiujinhu;Liubangwu;Xiayang;Shenzenan;Zhangxiang;Hejing;Ningjieyu(Key Laboratory of Microelectronics Devices and Integrated Technology,Institute of Microelectronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China)Abstract:Non-equilibrium minority carriers average survival time is called non-equilibrium minority carriers lifetime,for short minority carriers lifetime.As one of the important means,minority carriers lifetime is taking important part in the production of the crystalline silicon.Minority carriers life can detect the quality of the wafer and the production process.This paper mainly studies the significance and variation of minority carriers lifetime, the paper also analyse the reason for variation of minority carriers lifetime.Through the analysis of experimental results,summarized the main factors that affect and improve minority carriers lifetime.The main factors is the quality of the wafer,the effect of texturing,aluminium and phosphorus gettering,the passivation of PECVD and the thermal annealing.Key words:the minority carriers lifetime;texturing;aluminium and phosphorus gettering;the passivation of PECVD;thermal annealing0.前言：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。
少子寿命计算公式
少子寿命计算公式少子寿命是半导体物理中的一个重要概念，它对于理解和优化半导体器件的性能具有关键作用。
在这，咱就来好好聊聊少子寿命的计算公式。
咱先说说啥是少子寿命。
在半导体中，多数载流子叫多子，少数载流子就叫少子。
少子寿命呢，简单说就是少子从产生到消失所经历的平均时间。
这时间长短可太重要啦，直接影响着半导体器件的工作效率和稳定性。
那少子寿命咋算呢？常见的计算公式有好几种。
比如说，通过瞬态光电导衰减法，公式可以写成：τ = 1 / (Δn / Δt) ，这里的τ就是少子寿命，Δn 是少子浓度的变化量，Δt 是时间的变化量。
还有一种叫表面复合速度法，这时候公式就变成了：τ = L² / D ，其中 L 是样品的厚度，D 是少子的扩散系数。
给您举个例子吧。
有一回，我在实验室里带着几个学生做实验，研究一个硅片的少子寿命。
我们按照实验步骤，先给硅片加上特定的光照，产生了少子。
然后用精密的仪器测量少子浓度随时间的变化。
那真是个紧张又兴奋的过程，大家眼睛都紧紧盯着仪器屏幕上的数据跳动。
其中一个学生，叫小李，特别认真，手里拿着笔不停地记录。
结果算出来的少子寿命和预期的不太一样。
我们就一起从头开始检查实验步骤，发现是测量少子浓度的时候，有个仪器的参数设置错了。
重新调整后再做，终于得到了准确的数据。
那时候，大家脸上都露出了开心的笑容。
通过这个例子您能看出来，计算少子寿命可不是个简单的事儿，实验过程中的每一个环节都得特别仔细，稍有差错，结果就可能差之千里。
再说说在实际应用中，少子寿命的计算对半导体器件的设计和制造那可是意义重大。
比如在太阳能电池里，要是能准确算出少子寿命，就能优化电池结构，提高光电转换效率，让太阳能电池更给力。
总之，少子寿命的计算公式虽然看起来有点复杂，但只要咱认真学习，多做实验，多积累经验，就能把它掌握好，为半导体领域的发展贡献一份力量。
希望通过我上面的这些讲解，能让您对少子寿命的计算公式有个更清楚的认识。
单多晶硅perc 太阳能电池的衰减
单多晶硅perc 太阳能电池的衰减1 什么是单多晶硅PERC太阳能电池？单多晶硅PERC太阳能电池是一种高效的太阳能电池，其名称来源于其结构。
PERC代表“背面电极太阳能电池”，是指电池的背面有一个电极，可以提高电池的效率。
这种太阳能电池使用单晶硅和多晶硅材料制成，具有高转换效率和长寿命。
2 单多晶硅PERC太阳能电池的衰减太阳能电池是一种半导体器件，其性能随着使用时间的增加而逐渐下降。
单多晶硅PERC太阳能电池的衰减主要由以下几个方面造成：##2.1 光照强度太阳能电池的输出功率与光照强度成正比，当光照强度变化时，输出功率也会相应变化。
在强光照射下，太阳能电池的效率会下降，而在弱光照射下，太阳能电池的效率会提高。
##2.2 温度太阳能电池的输出功率与温度成反比，当温度升高时，输出功率会下降。
在高温下，太阳能电池的效率会下降，而在低温下，太阳能电池的效率会提高。
##2.3 光照时间太阳能电池的寿命与光照时间有关。
长时间的光照会使太阳能电池的寿命缩短，导致衰减。
##2.4 湿度湿度对太阳能电池的寿命也有影响。
高湿度会加速太阳能电池的老化和腐蚀，导致衰减。
3 如何延长单多晶硅PERC太阳能电池的使用寿命？为了延长单多晶硅PERC太阳能电池的使用寿命，可以采取以下措施：- 控制光照强度和光照时间，避免过度光照；- 控制温度，避免过高温度；- 控制湿度，保持干燥环境；- 定期清洁太阳能电池表面，以保持其高效率。
4 结论单多晶硅PERC太阳能电池是一种高效的太阳能电池，但其衰减会影响其性能。
为了延长其使用寿命，需要采取相应的措施。
未来，随着科技的发展，相信太阳能电池的效率和寿命会得到进一步提高。
半导体太阳能电池辐照后的少子寿命-fdurop
1 图 1、2 均引自《半导体物理学》（第六版），刘恩科，高等教育出版社
图 2：反向恢复过程中的电荷存储 反向恢复过程限制了二极管的开关作用，实验中通过信号发生器给电路加以
方波脉冲就能观察到样品的反向恢复过程。通过对电压信号的测量能得到二极管
的载流子寿命。积累电子的浓度由正向电流 If 决定，If 越小，浓度就越小，电荷 存储量 Q 就越小；其次，要使存储电荷尽可能快地消失，即加快从曲线①到曲 线⑥的速度，可以增大反向电流 Ir，即要求增大 U2，减小 R。所以，实验中正向、 反向电压、串联电阻都会对测量波形产生影响。我们所做的就是考察在怎样的条
=
ip,r ip, f
∗
Ep 2π f
。式中，ψ 0
是二极管正向压降， Rc 是回路总阻抗。
图 3：施加正弦波电压后的二极管瞬态特性2 需要指出的是，在实际的二极管测量中，除正向和存储导电外，还有电容性 导电，这是示波器上会观察到如图 4 所示的电流波形。为消除电容性导电的影响， ip,r 并不是从基线读出而是从电容性导电的延长线读出。这是实验中测量 GaAs pn 结时遇到的情形，给读数带来了很大困难。文献指出，测准τ 的关键是要改变信 号源的频率 f，使 ip,r / ip, f 在 0~0.3 之间。
向电压不同，不同的反向电压导致了反向漏电流略有不同，反向漏电流随反向电 压增大而略有增加。
图 7：不同反向电压的方波信号实验结果 要注意，反向过程 ts 时间内二极管仍处于正向导通状态，两端分压仍有导通 电压 0.7~0.8V。导致电阻两端电压约为电源电压加上二极管导通电压。正向导通 时也可作相应计算，在很多计算中还要考虑有电源内阻 25 Ω 的修正。 图 17 是分别就改变正负压 ts ~ ln(1+ I f / Ir ) 直线拟合。各组数据都有很好的 线性，但结果有差别。由图可见，改变正向电压拟合为 959ns 而改变负压拟合结 果为 897ns。先后实验两次的结果接近，均是改变负压拟合小于改变正压。由表 格中 ts / ln(1+ I f / Ir ) 直接计算的子恒定，可见正反向电压（即电流）对实验结果 产生怎样的影响还有待进一步思考。
太阳电池少子复合原理以及与转换效率的关系
2.3 SPV
表面光电压法（SPV） 表面光电压法（SPV）
测试原理： 测试原理：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。SPV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。 特点： 特点：SPV方法适用于非常低的载流子注入水平。它是一种 非损伤性的测试方法。
2.1 MW-PCD
不同表面复合速率下， 不同表面复合速率下，测试的少子寿命与体寿命的关系
2.2 QSSPC
准稳态光电导法（QSSPC） 准稳态光电导法（QSSPC）
测试原理：通过射频电感耦合得到样品中的光电压或者 测试原理： 光电流,光电流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的值。 特点： 特点：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， 且能得到PN结的暗饱和电流密度。
1.3 俄歇复合
寿命： ∆p τ = = U n i2
(R ee 0
+ G hh 0 )(n 0 + p 0 )
通常：俄歇复合在窄禁带半导体、高温情况下起重要作用。 通常：俄歇复合在窄禁带半导体、高温情况下起重要作用。 窄禁带半导体 情况下起重要作用 与杂质、缺陷有关的复合过程， 与杂质、缺陷有关的复合过程，常常是影响半导体发光器 件的发光效率的重要因素。 件的发光效率的重要因素。
1.2 间接复合
概念：电子通过禁带中缺陷、 概念：电子通过禁带中缺陷、杂质能级的复合
复合中心： 复合中心：促进复合过程的杂质和缺陷 考虑一种复合中心能级E 存在四个相关的微观过程。 考虑一种复合中心能级 t，存在四个相关的微观过程。
硅太阳能电池扩散后少子寿命值的监测作用
硅太阳能电池扩散后少子寿命值的监测作用秦玲【摘要】通过对太阳电池在扩散后少子寿命值的分析，揭示了扩散后少子寿命值在太阳电池生产过程中的重要作用。
通过对扩散后少子寿命值的检测，优化电池片生产工艺，改善少子寿命，提高电池转换效率，从而保证太阳电池的生产质量。
【期刊名称】《科技风》【年(卷),期】2012(000)020【总页数】1页(P15-15)【关键词】太阳电池;扩散;少子寿命;转换效率【作者】秦玲【作者单位】宁夏银星能源股份有限公司,宁夏银川 750021【正文语种】中文少子寿命是太阳电池生产过程中的一个重要参数。
少子寿命是指半导体材料中少数载流子从产生到复合平均生存的时间。
太阳电池的少子寿命越长，衰减越慢，转换效率也就越高。
为了提高太阳电池的光电转换效率，必须尽可能提高少子寿命，增加少数载流子的扩散长度。
1 生产工艺与实验过程1.1 太阳电池生产工艺在太阳电池制作过程中，硅片要经过表面去损伤层、清洗制绒、扩散磷吸杂、刻蚀去砱硅玻璃、PECVD沉积SiN：H膜钝化、丝网印刷以及烧结等工艺，在这些工艺制造的过程当中，其中硅片一定要经过不同的高温进行处理，其中少子寿命也会伴随着发生改变。
为加强太阳电池的转换效率以及于控制工艺的稳定性等，对于工艺过程当中的少子寿命测试问题对于生产过程的监控工作是具必必要性的。
而如果扩散后少子寿命的监控工作，明确地明白前期工艺过程中的质量情况问题，也可以及时的调整生产工艺过程，从而获得比较好的工艺流程过程，确保所后期生产的电池片的质量，从而达到控制生产过程的目的。
1.2 实验过程实验在本公司晶体硅太阳电池生产线上进行，采用工业标准太阳电池生产工艺流程。
实验材料选用几个不同厂家生产的125mm×125mm单晶P型硅片，电阻率为0.5～3.0Q·cm，厚度为200±20μm。
主要测试参数为扩散后的少子寿命。
扩散选取一组正常的扩散工艺：其操作方法是将硅试片置于扩散炉中，通入一定量的三氯氧磷饱和蒸气（源温5℃）并使之淀积到硅试片上，扩散温度范围：加热至810～850℃，硅片从进炉到出炉总共需要时间：约80分钟。
晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法
１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。
寿命的一个重要方面就是它直接与扩散长度Ｌｂ相关，Ｌｂ＝Ｄｂτｂ!，Ｄｂ是材料的扩散系数，τｂ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（ｐ－ｎ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－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，测试的少子寿命实际上是整个样品的有效寿命，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Ｓｆｒｏｎｔ，Ｓｂａｃｋ，Ｓｉ片的厚度为Ｗ，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［１］：１τｅｆｆ－１τｉｎｔｒｉｎｓｉｃ＝１τＳＲＨ＋Ｓｆｒｏｎｔ＋ＳｂａｃｋＷ（１）式中，τｅｆｆ为有效寿命，τｉｎｔｒｉｎｓｉｃ为体硅材料的本征寿命，包含了俄歇和辐射复合寿命，τＳＲＨ是按照Ｓｈｏｃｋｌｅｙ－Ｒｅａｄ－Ｈａｌｌ模型［２］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Ｓｆｒｏｎｔ，Ｓｂａｃｋ相同，因此在式（１）中的表面部分变为２ＳＷ。
为了得到材料的真实的体寿命值：τｂ（１τｂ＝１τｉｎｔｒｉｎｓｉｃ＋１τＳＲＨ）第３３卷第６期２００７年１１月中国测试技术ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３３Ｎｏ．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，北京１０００８０）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。
少子寿命是半导体材料和器件的重要参数
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％测量方式采用对标准曲线读数方式仪器消耗功率<25W 仪器工作条件温度：10-35℃、湿度< 80％、使用电源：AC 220V，50Hz 可测单晶尺寸断面竖测：φ25mm—150mm；L 2mm—500mm；纵向卧测：φ25mm—150mm；L 50mm—800mm；配用示波器频宽0—20MHz；电压灵敏：10mV／cm；LT-2型单晶少子寿命测试仪是参考美国A.S.T.M 标准而设计的,用于测量硅单晶的非平衡少数载流子寿命。
半导体太阳能电池效率损失来源以及改善的对策
半导体太阳能电池效率损失来源以及改善的对策。
影响太阳能电池转换效率的原因可分为两个两个方面。
一·光学损失其中主要可分为三种。
1. 当光穿过半导体表面是有一部分光反射，一部分折射激发电子转移。
而裸露的硅表面反射相当大。
2. 为了在太阳能电池的p 型侧和n 型侧制造电极，通常在电池说光照的一侧制造金属栅线，这回遮掉5%~15%的入射光。
3. 如果电池不够厚，进入电池的一部分具有合适能量的光线将从电池背面直接穿出去。
二·电学损失1. 光生载流子在被pn 结收集前复合：少数载流子（光生载流子）的寿命是有限的。
高质量的硅单晶可达ms 级，但通常只有几十μs 。
晶体中存在各种复合中心，会俘获少数载流子，使之复合。
2. 表面复合：硅片表面的悬挂键构成表面态。
不同的表面状态，表面复合速度不同。
金属-半导体接触处复合速度无穷大。
当晶体厚度足够薄时，少子寿命将受限于表面复合。
3. 寄生电阻的影响：通常太阳能电池都存在寄生的串联电阻和分流电阻。
串联电阻的主要来源是：制造电池的半导体材料的体电阻、电极和互联金属的电阻，以及电极和半导体之间的接触电阻。
分流电阻则由于p-n 结漏电引起的，其中包括绕过电池边缘的漏点及由于结区存在晶体缺陷和外来杂质的沉淀物所引起的内部漏电。
改善方法。
对光学因素造成的损失可以采取以下措施。
1. 使用减反射膜。
减反射膜的光学原理是薄膜干涉原理：当n2>n1>n0时，膜层材料与基体（硅）和外界媒质间的两个界面上的反射光将互相干涉，从而抑制基体表面的光反射。
反射系数 R(λ) 为膜层折射率及厚度的函数。
当102n n n =时，反射最小。
110/4n d λ=,R 为极小值：1020()()R R λλ=。
对于硅，最佳的减反射膜折射率应为：外界介质为大气时，n0=1; 11 3.8 1.95n =⨯≈外界介质为EVA 时，n0=1.5; 1 1.5 3.8 2.39n =⨯≈除了有合适的折射率外，减反射膜材料还必须是透明的。
晶科硅棒少子寿命
晶科硅棒少子寿命
晶科硅棒少子寿命是指晶体硅棒中电子和空穴的平均寿命。
硅棒是光伏产业中常用的材料，用于制造太阳能电池。
少子寿命是评估光伏电池效能的重要参数之一。
在晶科硅棒中，光子通过光吸收产生电子和空穴对，这对载流子在材料中的寿命决定了电流的传输速度和效率。
如果少子寿命较长，则载流子能够在材料内部长时间存在，从而增加光伏电池的效率。
相反，如果少子寿命较短，则载流子会迅速复合，减少电流的传输效率。
晶科通过采用一系列的工艺和技术手段，来提高硅棒的少子寿命。
首先，在硅棒的生产过程中，严格控制杂质的含量和分布，以减少复合中心的形成。
其次，通过改变晶体硅的结构和晶格缺陷，提高载流子的寿命。
此外，晶科还利用表面反射和抗反射技术，减少光子的损失，提高光伏电池的光吸收效率。
晶科的硅棒少子寿命技术已经取得了显著的进展。
经过不断的研发和改进，晶科硅棒的少子寿命已经超过了行业的平均水平。
这使得晶科的光伏电池在光吸收和电流传输方面具有明显的优势，提高了光伏电池的转换效率和稳定性。
除了技术的突破，晶科还注重研究少子寿命与光伏电池性能之间的关系。
通过对硅棒的少子寿命进行详细的测试和分析，晶科能够更
好地了解光伏电池的工作机制，并优化电池的设计和制造工艺。
少子寿命作为光伏电池性能的重要指标，对于提高光伏发电的效率和可靠性起着关键作用。
晶科将继续致力于研发和创新，不断提高硅棒的少子寿命技术，为光伏产业的发展做出贡献。
通过不断提升少子寿命，晶科将推动光伏电池的性能和可靠性不断提高，为推动可持续能源的发展贡献力量。
少子寿命 测 试及 表 面处 理 和钝 化 方法 解析
少子寿命测试及表面处理和钝化方法解析少子寿命测试及表面处理和钝化方法解析少数载流子寿命(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，少子寿命高的话，电池效率相应的也高一点，少子寿命低的话，电池效率也会相应的变低。
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 - 002、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。
少子寿命原理
少子寿命检测设备结构原理及维护要点少子寿命设备的应用对于太阳能工业而言，少子寿命是一个非常重要的指标，它表征了硅料内部缺陷的多少，当然也就直接指出了太阳能电池品质的好坏。
由于电池制造过程又是不可逆的，那么在电池工艺之前就了解其品质是极其重要的，少子寿命测量就为此提供了非常直观可靠的依据。
其应用也很广泛，多晶铸锭去头尾、单晶硅棒截头尾、硅片少子寿命测量等，无论是半导体还是太阳能领域，它都是必备的检测设备。
少子寿命设备构成既然是微波+脉冲激光，那必然就有微波模块、激光模块，对应的微波控制器和激光控制器，然后还有数据采集卡和接口电路。
而针对扫描式设备而言，就必然有电机、电机驱动电路和控制电路（电机卡）、导轨滑块、皮带齿轮、限位开关等等，整体构成了运动系统以支持设备带着测量头进行扫描操作。
少子寿命原理硅材料少数载流子的寿命检测，是一个综合过程，包含激发载流子、微波信号反馈、数据采集及处理、电机系统管理、软件操作等。
其基本原理是通过一定波长并具有一定功率的脉冲激光，照射到硅材料表面，由于光生伏特效应，硅料内部会产生大量少数载流子，这些载流子在激光撤掉后趋于消失，而这个过程需要一定的时间，我们将这段时间叫做少数载流子寿命，也叫做弛豫时间常数（见《半导体工艺》一书）。
那么如何测量少子寿命呢？那就用到了微波，一定波长的微波具有穿透绝缘体而被导体反射的特性，因此在激光照射硅材料及撤掉激光的这个过程中，硅材料从近似绝缘体变成了近似导体，再由近似导体变成了近似绝缘体，而照在其上的微波也由于硅料的这种变化，呈现出震荡，如图：由上图可见，受激光激发后载流子数量激增，因而反射回来的微波能量也响应增大，随着激光脉冲关闭，反射微波能量也随着降低，载流子数量趋于平衡态。
将这个振荡信号采集到电脑中，通过数据处理从而得到清晰、平滑的曲线，就是我们看到的少子寿命曲线了。
而扫描式少子寿命测试仪的每个扫描点，都是这样的一个曲线组成的，然后取平均值后，再用相应色标进行画点操作，形成如下图的图像：其中不同的颜色代表不同的数值，也就是不同的微波功率。
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5
11 1.86E-06 0.12847 0.16471
所有的数据都满足条件 0 0.3 由于电容效应很大导致读取数据的困难，会引进很大误差。实验选取幅值最大，电 阻和频率可调节到最佳状态进行测量 。因此，估计该GaAs样品的少子寿命1.5~2us
下一步研究计划
• 用正弦信号测量受不同辐照的GaAs太阳能 电池样品的少数载流子寿命，分析辐照对 其寿命的影响以为进一步研究其与太阳能 电池效率关系
半导体太阳能电池受辐照后的少 子寿命
06300190086 周敏 物理学系
指导老师：陆昉
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• 研究目的意义 • 实验原理 • 初步的实验结果 • 下一步的研究计划
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方波脉冲测量
ts 存储时间，t f 下降时间 取近似 Q(ts ) 0
可用公式 ts ln(1 I f )
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Si(正弦信号)—改变幅值 E p 和频率
考虑电源内阻，串联电阻影响可忽略 满足条件 0 0.3, 0 I p,r / I p, f 0.3 （前五组） 增大幅值，结果接近方波脉冲。频率影响不 大，可用该法测GaAs二极管。
Ep
f / kHz
5
7.79E-07 10 8.55E-07
1
-3.54E-07 50 8.34E-07
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GaAs(方波脉冲)：没有反向存储时间ts ，不能测量！
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GaAs(正弦波)—改变频率、电阻
电容影响效应很大
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GaAs-正弦信号测量结果
R 20 40 60
(1 0 )
60 60
ip,r
Ep
60 60
ip, f 2 f
60 60
60
60
60
Ep
f(kHz)
wt
Ir/If
5
8 1.31E-06 0.0656 0.08411
5
8 1.45E-06 0.0728 0.09333
5
8 1.80E-06 0.0907 0.11628
5
8 1.80E-06 0.0907 0.11628
4
8 1.49E-06 0.0748 0.10318
Ir
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正弦信号 测量
在满足条件0 0.3,0 sin 0.3
下可由公式
(1 0 )
ip,r
Ep
பைடு நூலகம்
ip, f 2 f
得出少数载流子寿命 。
测量 GaAs时,还要除 去电容性导电的影响
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实验电路图
方波脉冲可变参量:
•串联电阻
•正向偏压 •反向偏压
5
5 1.73E-06 0.05442 0.06977
5
6 1.43E-06 0.05379 0.06897
5
7 1.44E-06 0.06349 0.0814
5
8 1.62E-06 0.08163 0.10465
5
9 1.60E-06 0.0907 0.11628
5
10 1.88E-06 0.11791 0.15116
ts ln(1 I f )
Ir
实验电路图
正弦波可变参量
•串联电阻 •信号幅值 •信号频率
(1 0 )
ip,r
Ep
ip, f 2 f
我们先测量普通Si二极管的少数载流子寿命然后测GaAs太阳能电池pn结
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Si(方波脉冲)—改变正反向电压结果
实验误差的来源有公式的拟合。取 Q(ts ) 0
ts
/
ln(1
If Ir
)
反向V(r) 5
4.6 4.2 3.8 3.4
3 2.6 2.2 1.8 1.4
1
T
830.4 838.2 837.7 856.4 859.5 879.3 881.6 895.5 909.5
926 948.1
正向V(f) 5
4.6 4.2 3.8 3.4
3 2.6 2.2 1.8 1.4
1
948.1 931.6 942.9 957.8 967.4 981 986.1 1004.4 1026.7 1011.1 833.4
结果分析：改变电阻对结果影响不大。 所采用的拟合公式本来就不是精确解， 从电荷控制方程出发对边界条件的选 取都是近似，文献指出从连续性方程 出发可得精确解，但含不易测量参数。
• 参阅文献就正弦信号测量二极管少数载流 子寿命的原理可从理论上分析试验结果及 误差，改进测量结果
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参考文献
① 刘恩科，朱秉升，罗晋生等，半导体物理学（第6版），北京：电子工业出版社，2003.8 ② 刘树林，张华曹，柴常春，半导体器件物理，北京：电子工业出版社，2005.2 ③ RAYMOND H.DEAN,CHARLES J.NUESE,”A Refined Step-Recovery Technique for Measuring Minority Carrier Lifetimes and Related Parameters in Asymmetric p-n Junction Diodes”.IEEE,NO.3,1971 ④ E.M.Pell,”Recombination Rate in Germanium by Observation of Pulsed Reverse Characteristic” Physics Revies,Vol 90,Num 2.1953.4 ⑤ 崔国庆等，阶越反向恢复法测量PIN二极管少子寿命，电子器件，2004.12 ⑥ 崔国庆，王建华，黄庆安，秦明，PIN二极管少子寿命测试方法，电子器件，2004.6 ⑦ 王渭源，用阶越恢复法测定砷化镓结型（p-n和m-s结）两极管的载流子寿命，物理学报，
ts ln(1 I f ) ln(Q(ts ))
Ir
Ir
取 Q(ts ) 0 对每一组正反向电压
曲线求解，误差大。Q(ts ) 0 线形
拟合，正反向电压线形拟合结果有差 别，正向拟合线形好。 所有的方波脉冲实验表明，此Si样品 的少数载流子寿命能确定在
900~1000ns
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4.5 7.75E-07 15 8.55E-07
4
7.62E-07 20 9.09E-07
3.5 7.44E-07 25 8.98E-07
3
7.17E-07 30 8.91E-07
2.5 6.93E-07 35 8.55E-07
2
5.89E-07 40 8.55E-07
1.5 3.22E-07 45 8.31E-07