多晶硅片少子寿命的影响因素研究与分析
太阳能电池系列之硅片质量引起的组件早期衰减
太阳能电池系列之硅片质量引起的组件早期衰减第一篇：太阳能电池系列之硅片质量引起的组件早期衰减摘要：本篇丫丫将探讨硅片质量对太阳能电池性能的影响，主要涉及少子寿命、早期光致衰减、位错对电池性能的影响，以及组件功率下降的原因与解决方式等内容。
一、相关概念1、少子少子，即少数载流子，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。
2、光致衰减对于硼掺杂的Cz法生长的单晶硅太阳能电池，当它暴露于光照下时，电池性能会衰减，并最终达到一个稳定的效率，这种现象叫作光致衰减。
3、热斑太阳电池热斑是指太阳电池组件在阳光照射下，由于部分组件受到遮挡无法工作，使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑。
热斑可能导致整个电池组件损坏，造成损失。
因此，需要研究造成热斑的内在原因，从而减小热斑形成的可能性。
太阳电池热斑的形成主要由两个内在因素构成，分别与内阻和太阳电池自身暗电流大小有关。
4、反向电流（reverse current）反向电流原本是针对二极管提出的一个概念，当二极管反向偏置的时候本来应该是不导通的，没有电流；但是实际在二极管两端加反向电压的时候，会有微弱的电流流过二极管，这个电流就是反向电流。
从反向电流和漏电流都可以判断Si片中杂质含量高低。
5、暗电流（dark current）与暗电流曲线指无光照条件下，P-N结在不同电压下的电流。
暗电流曲线是指太阳能电池在没有光照下的电压－电流（IV）曲线，测试方法与光电流一样，只是必须完全隔绝光线。
测量暗电流的意义在于表征电池的整流效应。
好的电池应该有比较高的整流比，也就是正向暗电流比反向暗电流高越多越好。
电流的整流效应与电池开路电压有关。
二、少子寿命对电池性能的影响少子寿命是指半导体材料在外界注入（光或电）停止后，少数载流子从最大值衰减到无注入时的初值之间的平均时间。
电阻率-光学穿透深度-掺杂浓度-少子寿命的关系
电阻率\光学穿透深度\掺杂浓度\少子寿命的关系摘要：采用电动力学等方法，研究了太阳能多晶硅及多晶硅片的一些重要参数，并围绕着这些参数之间的紧密联系性作了详细计算。
为进一步用量子理论方法研究指出了方向。
关键词：电阻率、光学穿透深度、掺杂浓度、少子寿命0引言硅的少子寿命是越长越好（客户会要求少子寿命不能小于多少），而硅的少子寿命受到掺杂浓度的影响；生产的硅片多为P型，特殊客户有要求为N型的，P型或N型都要求在掺杂环节算好掺杂浓度，而掺杂浓度会影响到硅的电阻率（客户要求硅的电阻率要在一定的范围）；硅的电阻率又会影响到硅的光学穿透深度（硅片的厚度），目前国内采用多线切割技术切割的硅片厚度在110-120，太厚会增加成本，太薄，一是技术上达不到或不成熟，二是硅并不能吸收全波段的光，当硅的光吸收跃迁几率减少，吸收的能量就减少，以后做成的太阳能电池的光电转换效率就会降低。
理论计算并考虑客户要求的情况下硅片还有切薄的空间。
1位移电流在电介质中，位移电流取决于电场强度的改变：，假设电场强，则，而传导电流。
对硅而言，，，时，。
对于导体而言，而对半导体而言，，因此在硅片中，主要产生的是位移电流，无法用数字万用表测量其电阻率，应该采用范德堡（Van der paw）电阻率公式计算，可以用四探针电阻率测试仪或涡流法无接触电阻率测试仪测量其电阻率。
2 反射系数R电磁波在电介质中的入射波和反射波平均能流密度分别表示为反射系数R为其中如果在以后做成的太阳能电池表面存在一层减反膜，的介电常数，可以算出光波在光电池中的反射系数为10.7%。
但如果第一介质为空气，可以算出光波在电池表面的反射系数为30.1%。
3光学穿透深度电磁波振幅降至原值1/e时，电磁波在电介质中走的距离称为穿透深度。
这样我们就得到了光学穿透深度和电阻率的关系式，通过这个关系式就可以知道一定厚度的硅片，电阻率是多少。
对于硅n取3.4，计算结果如(表一)：4 间接跃迁的吸收系数吸收系数是光学穿透深度的倒数，它是频率或波长λ的函数，并且有一个普朗克常数，因此要用量子力学的方法计算，计算公式如下，和分别代表禁带能量和声子能量。
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。
铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响
铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响对于太阳电池材料，勺子寿命是衡量材料性能的一个重要参数。
多晶硅锭中存在高密度的缺陷和高浓度的杂质(氧、碳以及过渡族金属铁等)。
有研究表明，相比于晶界和位错，氧、铁等主要的杂质元素对硅锭中少子寿命的影响更大。
氧是铸造多晶硅材料中最主要的杂质元素之一，间隙氧通常不显电学活性，对少子寿命没有影响。
但在晶体生长或热处理时，在不同温度氧会形成热施主、新施主、氧沉淀，氧沉淀会吸引铁等金属元素。
另外铁也被认为铸造多晶硅中最常见的有害杂质之一。
P型硅中，铁通常与硼结合成铁-硼对，铁一硼对在室温下能稳定存在，但在200℃下热处理或者强光照可以使铁一硼对分解而形成间隙铁离子和硼离子，由于间隙铁离子和铁一硼对少数载流子复合能力的不同，使得处理前后少子寿命值出现变化，从而可以建立起间隙铁浓度对应少子寿命值变化之间的关系。
杂质在铸造多晶硅硅锭中的分布，与该杂质在硅中的分凝系数K有关。
在铸造多晶硅锭料由底部向顶部逐渐凝固时，如果杂质的分凝系数K<1，则凝固过程中，固相中的杂质不断地被带到熔体中，出现杂质向底部集中，越接近底部浓度越大，相反，如果分凝系数K>1，则杂质集中在顶部，越接近顶部浓度越大。
氧主要集中在硅锭头部，其浓度呈现从硅锭底部向顶部逐渐降低的趋势。
可以认为分凝机制对于氧在熔体硅中的传递和分布起主要作用。
间隙铁分布为：头部和尾部浓度较高，中间部分浓度较低，且分布较为均匀。
这与仅由分凝机制决定的间隙铁浓度分布，特别是在底部处产生了较大偏离。
硅锭底部处出现了较大的间隙铁浓度，由于铁在硅中具有较大的扩散系数，所以这可能是硅锭底部凝固完成后的冷却过程中，铁由坩埚或者氮化硅保护层向其进行固相扩散的结果。
事实上硅锭的底部最先开始凝固，通常整个凝固过程将持续数十小时，硅锭底部将有较长时间处于高温状态，因而使得固相扩散的现象有可能发生。
固相扩散的程度与凝固后硅锭的冷却速率以及各温度下的铁的扩散系数有关。
少子寿命测试原理
EC
ED
EC
EV
EV
EA
• P型掺杂(III族)：B、Al、Ga、In • N型掺杂(V族)：P、As、Sb • 均为浅能级杂质
• 常温下，非重掺，P型硅的空穴浓度等于 P型掺杂剂浓度；N型硅的电子浓度等于 N型掺杂剂浓度。
• P型硅的载流子绝大部分为空穴。空穴为多 数载流子(majority carrier)，简称多子；电 子为少数载流子(minority carrier)，简称少 子。
• N型硅的载流子绝大部分为电子。电子为多 子，空穴为少子。
3. 非平衡载流子
• 平衡状态下，电子空穴对的产生和复合 率相等。电子和空穴浓度n、p不变。
EC
产生 复合
EV
• 受外界因素(光照、载流子注入等)影响比 平衡状态下多出来的载流子。
EC
hν
非平衡载流子浓 度为Δn、Δp。
Δn = Δp
EV
位错
• 在多晶硅铸造过程中，由于热应力的作 用会导致位错的产生。另外，各种沉淀 的生成，及由于晶格尺寸的不匹配也会 导致位错的产生。这些位错本身就具有 悬挂键，存在电学活性，降低少数载流 子的寿命而且金属在此极易偏聚，对少 数载流子的降低就更加严重。
• SRH(Shockley-Read-Hall)模型
τn0和τp0分别是电子和空穴的俘获时间常 数。n1和p1分别为费米能级处于复合中心 能级Et时电子和空穴的浓度。
1. 复合中心能级Et越深少子寿命越小，所 以深能级杂质对少子寿命影响极大，即 使少量深能级杂质也能大大降低少子寿 命。过渡金属杂质往往是深能级杂质， 如Fe、Cr、Mo等杂质。
• 2. 电阻率的影响 • 随着电阻率的增大，少子寿命也不断增 大。
多晶硅与少子寿命分布
• 多晶硅照片
• 装料
硅锭
840X840X305
• 硅锭开方
多晶硅片
单晶硅片Leabharlann 硅片二．多晶硅生产简介
硅的卤化物的简介 三氯氢硅氢还原的原理 多晶硅生产工艺简介
1.
2.
3.
1. 硅的卤化物的简介
硅的氯化物主要介绍SiCl4、SiHCl3等，它们和 碳的卤化物CF4和CCl4相似，都是四面体的非极 性分子，共价化合物，溶沸点都比较低，挥发性 也比较大，易于用蒸馏的方法提纯它们。 在常温下，纯净的SiCl4、SiHCl3是无色透明的 易挥发液体。 SiCl4:沸点为57.6℃，分子量170，液体密度1.47 g/cm3。 SiHCl3 :沸点为31.8℃，分子量135.45，液体密 度1.32 g/cm3。
铸造多晶硅中位错的测定
铸造多晶硅中的沉淀和位错等缺陷都能在 硅晶格中引入局部应力，影响材料的性能， 可以利用SIRM（红外扫描仪）探测硅片体 内的局部应力分布n 。通常，在SIRM图片 中，应力斑点密度对应于缺陷密度，而斑 点尺寸对应于沉淀尺寸。
SIRM（红外扫描仪）
当波长在1.1~1.3µm的红外激光典型波段经一 个孔径大约为的透镜后聚集成一束细小的激 光探针, 照射到硅片上, 由于硅对于此波段的 激光是完全透明的, 激光就会穿透硅片被一个 放置在合适位置上的探头所接受到, 激光信号 再经收集, 放大, 储存到计算机里, 最终经相应 的图象软件在计算机里成像。如果硅片中存 在着缺陷或杂质, 这些缺陷或杂质会在硅片引 入一定大小的局部应力, 从而导致硅片局部的 不均匀, 使得激光经过该位置时产生散射, 从 而导致探头所接受到的信号减弱, 在所生成图 象的对应位置形成暗像。
18-磷吸杂对冶金多晶硅片的少子寿命的影响
18-磷吸杂对冶金多晶硅片的少子寿命的影响第 12 届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（晶体硅材料及电池）磷吸杂对磷吸杂对冶金多晶硅片冶金多晶硅片的少子寿命的影响少子寿命的影响徐志虎 1,3 谢俊叶 2 马承宏 2 李健 1,3(1.内蒙古大学物理科学与技术学院；2.内蒙古日月太阳能科技责任有限公司3.内蒙古自治区半导体光伏技术重点实验室呼和浩特010021)摘要：摘要本研究采用液态三氯氧磷源扩散方法对物理冶金法提纯多晶片（6N）进行恒温磷吸杂.研究温度、时间和通磷源量等参数对吸杂效果的影响，摸索可用于生产最有效的工艺条件.用少子寿命测试仪和四探针测试仪测试硅裸片的少子寿命和电阻率. 实验给出:通源量较低时，950℃吸杂30min 的效果相对好；其他工艺参数不变时随通源量增大，硅片表面有效吸杂点增加，吸杂效果逐渐明显，少子寿命可提高近4 倍；当通源量增到一定时，吸杂效果开始下降.关键词：关键词冶金法提纯，多晶硅片，磷吸杂，少子寿命，电阻率 1 引言常规多晶硅太阳电池材料普遍采用改良西门子法提纯，此法技术成熟，提纯的硅材料可达7N，但此法存在产能低、成本高、环境威胁大等缺点.冶金物理法提纯多晶硅技术虽然有工艺简单、成本低、产能大和对环境友好的优势，但其提纯的硅材料的纯度在 5-6N 明显低于西门子法技术，材料中的金属杂质含量较高及存在更多的缺陷,这些微缺陷和金属杂质在硅禁带中引入了一些深能级,成为光生少数载流子的复合中心,从而降低了少数载流子的寿命,直接影响太阳电池的光电转换效率.为改善硅片性能，通过一定的后续处理，使硅片的少子寿命提高到与化学法提纯硅片的量级，就可满足生产电池的要求，提高太阳电池的效率改善电池的性能. 半导体技术中一般吸杂分为内吸杂和外吸杂,内吸杂通常用于 IC 领域，即利用适当的热处理工艺,通过控制硅片的氧浓度及氧沉淀在硅片内形成有效的吸杂点,而达到去除金属杂质的目的.外吸杂是利用各种工艺在硅片背面制造有效的吸杂点,在其后的器件热循环工艺或结合内吸杂热处理工艺中,使金属杂质沉积,而达到去除金属杂质的目的[1].多晶硅太阳电池作为体器件,其吸杂必须采用外吸杂.常用的光伏用材料吸杂方法有磷吸杂、铝吸杂、背损伤吸杂和磷铝共吸杂等.吸杂过程可以采用恒温或变温的形式.目前,关于冶金物理法多晶硅片的吸杂[2,3] 研究很少还不够系统需要做深入的研究.本工作主要采用液态源磷吸杂的方法，对物理提纯多晶硅片进行吸杂研究..2 实验实验采用包头山晟新能源公司和中科院半导体所联合研制的物理冶金多晶硅片（6N ） . 规格：面积156×156cm2 ，厚180±20μm，电阻率 1-3Ω·cm，氧浓度5× 1017atom/cm3 ，主要金属含量 Ti<0.005ppmw 、 Fe<0.05ppmw 、 Co<0.005ppmw、Al<0.01ppmw. 原始多晶硅裸片去损伤后少子寿命约 0.9-1.0μs,磷源是液态三氯氧磷，设备采用中电集团第48 所生产的M5111-4W*/UM 型扩散炉. 选择 100 片同一多晶硅块连续切割的硅片（晶体结构分布相同晶粒分布相似）进行实验，实验步骤见图 1.图 1.吸杂实验流程示意图3. 不同温度、时间少子寿命增加率图 1 中去损伤和去除 PN 结均采用的 HF：HNO3：H2O=1：3：2 的酸溶液.因测试采用电池生产线的少子寿命测试仪，所以腐蚀后（无表面表面钝化）快速直接测试多晶硅裸片的少子寿命、方块电阻和电阻率.考虑到生产的实用性，尽可能减少高温带来新的缺陷等负面影响，实验中在磷吸杂扩散温度和处理时间，在保证形成足够的吸杂点和杂质能够运动到表面吸杂点处的前提下应尽量缩短时间降低和降低温度 .为做比较，实验选择四个温度段：880 ℃ 、900℃ 、950℃和970℃ ，时间选择五种条件 20min、30min、45min、1h、3h. 采用匈牙利生产的WT-1200 少子寿命仪测量硅片的少子寿命；用广州生产的 RTS-4 四探针电阻率测试仪测试硅片的方块电阻和电阻率.3结果与讨论3.1 吸杂工艺条件吸杂工艺条件对工艺条件对硅片少子寿命的影响图 2 是不同温度、时间下冶金硅片吸杂后少子寿命变化情况 .图 2 给出，当温度为880℃时（曲线 b），去除 PN 结后裸硅片的少子寿命随吸杂时间的增加而增大，说明增加吸杂时间能够促进磷扩散在硅片上吸杂点的形成，使得硅片吸杂效果明显.当时间吸杂过长（1h）少子寿命有所降低最终趋于平稳；当温度增加到900 ℃时（曲线 a），硅片的少子寿命相比880℃ 有整体的提高，900℃、3h 组合使得少子寿命达到 2us，说明温度的升高有助于杂质的扩散和硅片表面吸杂点的形成，利于杂质的吸除，但是由于温度较低，故需要较长的时间达到最佳吸杂的效果；当温度为920℃时（曲线d），由于温度的升高使硅片中缺陷和位错增多体内产生更多的复合中心，使吸杂的效果被其掩盖，因此920℃时整体的少子寿命较低与900℃；温度增到950℃（曲线c），温度的升高大大促进吸杂的效果，而此时高温形成的缺陷和位错对少子寿命的影响占次要，所以吸杂后的少子寿命有很大的提高，温度950℃时间吸杂 30min 少子寿命也达到2us；但当温度升高到970℃时（曲线 e）吸杂效果不明显，此时高温产生的大量复合中心抵消掉了吸杂的效果. 图 2 给出900℃吸杂 3h 和950℃吸杂 30min 后，裸硅片的，去除 PN 结后测试裸硅片的少子寿命都达到2us. 但是去损伤后原始裸硅片的少子寿命不同，所以图3 给出少子寿命的增加率.由图 3 可以看出950℃、 30min 组合少子寿命增加了 81.1%，吸杂效果达到最佳.图 2. 不同温度、时间吸杂硅裸片少子寿命变化曲线图图 4. 少子寿命随磷源流量的变化曲线图 4 是少子寿命随磷源流量的变化曲线. 图中给出少子寿命随磷源的增加而增加，表明磷源通入的增多能够促进吸杂点的形成使得吸杂效果明显，但当磷源增加到一定程度时，少子寿命会降低.3.2 吸杂对硅片的电阻率的影响表面的复合.而吸杂之后（曲线a）少子寿命比去损伤后有很大的提升. 图 6 给出去损伤（曲线 b）和吸杂后（曲线 a）的裸硅片电阻率比原始裸片（曲线 c）有所增大，由于去损伤和吸杂工艺有助于降低硅片表面和体内的杂质含量引起的.扩散后去结前（曲线d）的电阻率急剧下降，是因为浓磷扩散后硅片表面形成一层厚厚的磷硅玻璃，其中含有大量的磷原子和从体内吸杂到该区域的杂质，使得电阻率变得很小.4 结论本项研究对物理法提纯多晶裸片进行磷吸杂.实验显示吸杂温度升高有利于杂质的扩散和硅片表面有效吸杂点的形成利于杂质的吸除，温度超过950℃由于硅片体内产生大量的缺陷和位错导致吸杂失效，硅片的少子寿命降低.温度较低时（900℃）需配合较长吸杂时间（3h）能达到较好的吸杂效果，而950℃对应短时吸杂时间（30min）吸杂效果较明显；磷源通入的增多能够促进吸杂点的形成使得吸杂效果明显，但当磷源增加到一定程度时，少子寿命会降低.图5. 950℃、30min 吸杂前后少子寿命变化曲线图6. 950℃、30min 吸杂电阻率变化曲线图 5、图 6 分别给出950℃、30min 吸杂后，多晶裸硅片少子寿命及电阻率在每步后的变化.图 5 给出硅片去损伤层后（曲线 b）少子寿命增加，是由于减少了光生载流子在5 参考文献：参考文献：[1] 杨德仁. 硅材料的吸杂研究[J]. 1992.半导体技术. 8.53-56 [2] 武智平,潘淼,庞爱锁等. 物理冶金法多晶硅片磷吸杂工艺的优化[J]. 2011.半导体光电. 32. 668-671 [3] 徐华毕. 物理提纯硅磷吸杂及其太阳电池光衰减性能的研究（博士学位论文）.中山大学.2010。
多晶硅与少子寿命分布
多晶硅与少子寿命分布（河南科技大学材料科学与工程系，洛阳 471000）摘要：铸造多晶硅目前已经成功取代直拉单晶硅而成为最主要的太阳能电池材料。
铸造多晶硅材料中高密度的杂质和结晶学缺陷(如晶界，位错，微缺陷等)是影响其太阳能电池转换效率的重要因素。
本文利用傅立叶红外分光光谱仪(FTIR) ，微波光电导衰减仪，红外扫描仪(SIRM)，以及光学显微镜(OpticalMicroscopy)等测试手段，对铸造多晶硅中的原生杂质及缺陷以及少子寿命的分布特征进行了系统的研究。
主要包括以下三个方面:间隙氧在铸造多晶硅锭中的分布规律;铸造多晶硅中杂质浓度的分布与材料少子寿命的关系;铸造多晶硅中缺陷的研究及其对少子寿命的影响。
关键词：铸造多晶硅；间隙氧；铁；位错；少子寿命1.引言1.1多晶硅的生产简介：硅，1823年发现，为世界上第二最丰富的元素——占地壳四分之一，砂石中含有大量的SiO2，也是玻璃和水泥的主要原料，纯硅则用在电子元件上，譬如启动人造卫星一切仪器的太阳能电池，便用得上它。
由于它的一些良好性能和丰富的资源，自一九五三年作为整流二极管元件问世以来，随着硅纯度的不断提高，目前已发展成为电子工业及太阳能产业中应用最广泛的材料。
多晶硅的最终用途主要是用于生产集成电路、分立器件和太阳能电池片的原料。
硅的物理性质：硅有晶态和无定形两种同素异形体，晶态硅又分为单晶硅和多晶硅，它们均具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，具有半导体性质，晶态硅的熔点1416±4℃，沸点3145℃，密度2.33 g/cm3，莫氏硬度为7。
单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列为单一晶核，晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅，如果当这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。
一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上，大规模集成电路的要求更高，硅的纯度必须达到九个9。
多晶硅及硅片少子寿命的检测与分析
流 电场 ， 以电容耦 合代替 欧 姆接触 ， 以检测试 样上 电 流 的变 化代 替检 测样 品上 电压 的变化 。 不 光照时 ， 由 高频 源 产生 等 幅高 频 正 弦 电流 ， 通过试 样 与取 样 电
经宽 频放 大器 放 大后 输 入 到脉 冲 示 波器 ， 在 示 波器 上 可显 示 下 图的指 数 衰 减 曲线 ， 由 曲线就 可 获得 寿 命 值 。高 频光 电导 的基本 原理 如下 图所 示 ：
校准， 将这 些 干扰 因素降 低到最 低 的限度 。
２ 微 波光 电导 检测 方法 与原理 ［ ２
阻 Ｒ， 在 取样 电阻 两端 产 生 高 频 电压 。试 样受 光 照 时， 产 生附加 光 电导 ， 流 过试样 到 取样 电阻Ｒ 的高频 电流 幅值 也 相应 增 加 。光 照 停止 后 ， 在 小 注入 条件
下， 附 加光 电导按 指数规 律衰 减 ， 高频 电流 幅值增加
部分指 数 规律 衰 减 ， 取 样 电阻 上形 成 的 高频调 幅信
影响、 注入 量 的影 响 、 光伏 效应 的影 响 、 光 源波长 、 电
△Ｖ ＝ △Ｖ ０ ｅ ｉ
场、 温度 、 杂质 复合 中心 的影 响、 滤 光的影 响等 。 受这 些 干扰 因素 的影 响 ， 在 检 测 的过 程 中需 要 作相 应 的
此 调 幅高 频信 号 经 检 波器 解 调 和 高频 滤 波 ， 再
冲 电或 闪光 在半 导 体 中激发 出非 平衡 载 流 子 ， 改变
半 导体 的体 电阻 ， 通 过 测 量体 电阻 或两 端 电压 的变 化 规律直 接获得半 导体 材 料 的寿命 。这类 方法 包括
硅组件衰减的原因分析以及优化措施
多晶硅光伏组件功率衰减的原因分析以及优化措施导读: 近年来，在新能源理念的大力倡导下，太阳能发电装置逐渐在全世界范围得到推广。
多晶硅太阳能组件由于其价格合理、性能良好而在市场上占有一定的份额。
影响多晶硅组件功率衰减的主要因素是什么？又该如何降低这些影响因素呢？关键字多晶硅光伏组件功率衰减研究分析•一、多晶硅光伏组件衰减现象的分类近年来，在新能源理念的大力倡导下，太阳能发电装置逐渐在全世界范围得到推广。
多晶硅太阳能组件由于其价格合理、性能良好而在市场上占有一定的份额。
但是与单晶光伏组件、薄膜光伏组传类织，多晶硅组件在使用过程中同样会产生或多或少的功率衰减现象。
影响多晶硅组件功率衰减的主要因素是什么？又该如何降低这些影响因素呢？多晶硅光伏组件（如图一所示)是由玻璃、EVA、电池片、背板、铝边框、接线盒、硅胶等主材，按照一定的生产工艺进行封装，在一定的光照条件下达到一定输出功率和输出电压的光伏器件。
组件功率的衰减是指随着光照时间的增长，组件输出功率逐渐下降的现象。
其衰减现象可大致分为三类：第一类，由于破坏性因素导致的组件功率骤然衰减，破坏性因素主要指组件在焊接过程中焊接不良、封装工艺存在缺胶现象，或者由于组件在搬运、安装过程中操作不当，甚至组件在使用过程中受到冰雹的猛烈撞击而导致组件内部隐裂、电池片严重破碎等现象；第二类，组件初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定；第三类，组件的老化衰减，即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降现象。
二、多晶硅组件功率衰减的原因分析及试验验证1、第二类衰减现象的研究分析第二类衰减的原因分析、试验对比以及优化措施导致这一现象发生的主要原因是P型(掺硼)晶体硅片中的硼氧复合体降低了少子寿命。
含有硼和氧的硅片经过光照后出现不同程度的衰减。
硅片中的硼、氧含量越大，在光照或电流注入条件下产生硼氧复合体越多，少子寿命降低的幅度就越大，引起电池转换效率下降。
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。
晶科硅棒少子寿命
晶科硅棒少子寿命全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：晶科硅棒的少子寿命是指晶硅中自由载流子的寿命，也可以理解为载流子在材料中存在的时间。
少子寿命长短直接影响光伏电池的发电效率和性能。
提高晶科硅棒的少子寿命可以有效提高太阳能电池的转换效率，延长电池的使用寿命，降低制造成本，促进光伏产业的发展。
那么，如何提高晶科硅棒的少子寿命呢？要从材料的制备工艺和质量控制入手。
晶科硅棒的生产过程中，杂质的引入是导致少子寿命降低的主要原因之一。
在材料的制备过程中，要严格控制材料的纯度和晶体结构，减少杂质的含量，提高材料的质量。
要优化晶科硅棒的表面处理工艺，减少表面缺陷和氧化层对载流子寿命的影响。
通过优化表面处理工艺，可以降低晶科硅棒表面的复合速率，延长少子在材料中存在的时间。
还可以采用退火等方法对晶科硅棒进行后处理，改善材料的电学性能，提高载流子的寿命。
除了从材料的制备和处理入手，还可以通过对太阳能电池的结构和工艺进行优化，提高晶科硅棒的少子寿命。
采用双面结构的太阳能电池可以有效减少晶科硅棒表面的缺陷，提高光生载流子的抽运效率，从而延长载流子在材料中存在的时间。
优化光栅电极的设计和工艺，减小电极与晶科硅棒的接触电阻，提高太阳能电池的光电转换效率，进一步延长电池的使用寿命。
还可以采用一些新型材料和技术来提高晶科硅棒的少子寿命。
采用浅硫化方法可以形成硫化铜硒薄膜，通过制备硫化铜硒薄膜与晶科硅棒的异质结，可以有效提高载流子的寿命。
还可以通过引入掺杂元素或应变场等方法来调控晶科硅棒的能带结构，提高载流子的寿命。
通过引入新型材料和技术，可以有效提高晶科硅棒的少子寿命，进一步提高光伏电池的性能和效率。
第二篇示例：晶科硅棒少子寿命是指晶体硅棒中的少子在不同电场条件下的寿命，这一参数对于半导体材料的品质和性能具有非常重要的意义。
在半导体器件的制造过程中，经常需要对晶体硅材料进行掺杂和控制电场，因此对晶体硅材料中的少子寿命的研究是至关重要的。
硅片电阻率集中度和少子寿命
硅片电阻率集中度和少子寿命硅片的电阻率集中度和少子寿命是两个与材料和器件性能密切相关的参数。
一、硅片的电阻率集中度：电阻率是材料的一个重要参数，表示了材料中电流通过的难易程度。
硅片的电阻率集中度指的是硅片内部电阻率的均匀性或一致性。
硅片的电阻率集中度对于集成电路的性能具有重要影响。
如果硅片的电阻率集中度较低，电流流过硅片时会出现不均匀的现象，导致器件工作不稳定，信号失真等问题。
因此，为了保证器件的性能稳定和一致性，硅片的电阻率集中度应该尽可能高。
硅片的电阻率集中度主要受到以下因素的影响：1.材料纯度：硅片的纯度越高，杂质含量越低，电阻率集中度就越好。
2.材料晶粒结构：硅片的晶粒结构也会影响电阻率集中度。
晶粒结构均匀、无缺陷的硅片具有更好的电阻率集中度。
3.制备工艺：硅片的制备工艺也会对电阻率集中度产生影响。
优质的制备工艺可以减少硅片内部的不均匀性，提高电阻率集中度。
二、硅片的少子寿命：少子寿命是指在半导体材料中的载流子的平均存活时间。
对于硅片来说，主要有自由电子和空穴两种载流子。
少子寿命是影响半导体器件性能的重要参数，它决定了器件的速度、灵敏度和噪声等特性。
更长的少子寿命可以提高器件的工作速度，减小电流陷阱的效应，提高信号传输的可靠性。
硅片的少子寿命受到以下因素的影响：1.掺杂浓度：掺杂浓度越高，少子寿命越短。
2.杂质浓度：硅片中的杂质浓度越低，少子寿命越长。
3.温度：温度升高会导致载流子的散射增加，从而缩短少子寿命。
4.辐射损伤：辐射会造成硅片中点缺陷的形成，进而影响少子寿命。
总结：硅片的电阻率集中度和少子寿命是两个重要的材料参数，对半导体器件的性能有直接影响。
为了提高器件性能的稳定性和可靠性，需要保证硅片的电阻率集中度高且少子寿命长。
控制材料的纯度、晶粒结构和制备工艺等因素，可以优化硅片的电阻率集中度；而控制掺杂、杂质浓度、温度和辐射损伤等因素，可以改善硅片的少子寿命。
这些影响因素之间相互关联，需要在工艺上加以综合考虑和优化。
多晶硅片少子寿命的影响因素研究与分析
多晶硅片少子寿命的影响因素研究与分析
近年来，由于我国太阳能产业发展迅速，晶体硅片已经成为一种重要的太阳能元件，而它的少子寿命也是影响元件性能的重要参数。
因此，如何提高晶体硅片少子寿命，开展更为有效的少子寿命研究，并分析影响少子寿命的因素，已成为当前研究活动的热门话题。
晶体硅片少子寿命的研究主要集中在结构参数、工艺参数、环境参数和物理参数4个方面。
首先，从结构参数方面来看，硅片表面形貌差异可能引起破碎漂移，而不同尺寸孔洞以及硅片结构表面深浅变化可能会引入少子损伤量。
此外，晶体硅层的厚度也可以影响少子寿命，特别是硅和衬底的亲和性可以改变晶体硅层的完整性。
其次，从工艺参数来看，非晶硅片的图形转换和经过处理的硅片表面的活泼性可能会影响少子的寿命，尤其是经过烤箱温度烧结的晶体硅组织可以影响少子损伤的量。
环境参数也可能会影响晶体硅片的少子寿命，如臭氧、催化剂、紫外线和盐雾等，它们对晶硅片表面有伤害，从而影响少子的寿命。
最后，从晶体硅片的物理参数来看，晶硅片的性能有非常重要的影响，如热性能、电性能和光学性能等。
这些物理性能的变化会影响晶体硅片少子的效率，同时也会影响少子的寿命。
因此，通过对上述各项参数的研究分析，可以有效提高晶体硅片少子寿命，实现核电子材料和太阳能元件的性能优化。
综上所述，晶体硅片少子寿命的影响因素研究分析，是一项具有重大实用价值的研究工作。
少子寿命——精选推荐
少⼦寿命摘要：本⽂采⽤PECVD技术沉积本征⾮晶硅薄膜，研究少⼦寿命随本征层厚度、沉积⽓压、射摘要频功率、氢稀释度以及硅⽚清洗⼯艺的变化规律。
结果表明：本征层厚度要适中。
随着沉积⽓压、射频功率和氢稀释度的增加，少⼦寿命均呈现先增⼤⽽后减⼩的趋势。
同时，采⽤HF／O3清洗技术能使少⼦寿命得到很⼤的改善。
1前⾔ 晶体硅电池具有转换效率⾼、技术成熟等优点。
但传统的⾼温扩散⼯艺⼜限制了转换效率的提⾼和成本的进⼀步降低。
多年来各国科学家⼀直在努⼒研究探索低成本⾼产量的⾼效薄膜太阳电池制造技术。
但是，a-Si：H薄膜太阳光致衰退问题始终没有得到很好的解决，同时其光电转换效率还有待进⼀步提⾼。
⼀条可⾏的途径是⽤宽带隙的a-Si：H作为窗⼝层或发射层，单晶硅、多晶硅作衬底，形成所谓的异质结太阳电池。
这种电池既利⽤了薄膜电池的制造⼯艺优势，⼜发挥了晶体硅和⾮晶硅的材料性能特点，具有实现⾼效、低成本太阳电池的发展前景。
a-Si：H／c-Si异质结电池已经成为最有市场前景的太阳电池之⼀，受到国际上许多国家的⼴泛关注，⽬前许多研究机构和企业正在开展a-Si：H／c-Si异质结电池的研究。
Sanyo的HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer)电池实验室转换效率已达到22.3％，且R．M．Swanson通过理论分析，预⾔这种结构电池的转换效率可以超过25％。
HIT电池之所以能取得这样⾼的光电转换效率是由于在太阳电池的p-n结中插⼊⼀个本征缓冲层(buffer layer)，该本征缓冲层对Si⽚表⾯的钝化作⽤使其界⾯特性得以改善。
少⼦寿命是钝化效果的直接反映，理论证明少⼦寿命越⾼，太阳电池的短路电流、开路电压也会越⾼。
因此开展对本征⾮晶硅薄层钝化后硅⽚少⼦寿命的研究是制备⾼效HIT电池的前提和关键。
2实验 实验采⽤PECVD技术，在单晶制绒硅⽚上双⾯沉积本征⾮晶硅层。
所⽤硅⽚为5英⼨n型CZ⽚，晶向为(100)，电阻率0．5～3Ω·cm，厚度约200~220µm。
多晶硅片少子寿命的影响因素研究与分析_于丽君
匹配也会导致位错的产生，出现位错网，强烈影响 着硅片的少子寿命。各种杂质元素也极易聚集在 位错上，使其具有很高的复合速率，成为影响多晶 硅片光伏性能的一个致命因素。
选取 3 片多晶硅片，即：尺寸小、却分布均匀； 尺寸大、分布均匀；尺寸大小不均匀。检测其少子 寿命的分布情况如图 4（a、b、c）所示。
Jun． 2012（总第 209 期）27
材料制备工艺与设备
EPE 电 子 工 业 专 用 设 备
Equipment for Electronic Products Manufacturing
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图 2 多晶硅锭示意图
片厚度 210～220 μm 的硅片 10 片，选取硅片厚 度＞400 μm 的硅片 10 片，进行少子寿命测试，具 体测试数据见表 2。
1 少子寿命的影响因素
1.1 杂质含量对多晶硅锭少子寿命的影响 多晶铸锭的过程其实就是硅的排杂提纯过
程，如图 1 所示，这是基于杂质在硅的固液相中有 不同的溶解度（浓度）。
固态
液态
CL
位 置
CS
位置
高度 图 1 微量杂质的硅溶液的凝固结晶过程示意图
对 杂 质 浓 度 非 常 小 的 平 衡 固 — 液 相 系 统 ，在 固—液界面处固相中的成份与在液相中的成分比 为一定值，可表达为平衡分配系数（分凝系数）：
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ｅ ａ ｌ ， ｈ ａｎ ｉ ｕ ｔ ｓ ｔ ｅ ｓｌ ｏ ｈ ｃ ｎ ｓ ｎ ｒ ｉ ｉ ｅ ｕ ｉ ｒ ｔ ｎ Ｏ ｏ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｘ ｍｐ ｅ ｔ ｅ ｍ ｉ ｍｐ ｒ ｉ ， ｈ ｉ ｃ ｎ ｔ ｉｋ ｅ ｓａ ｄ ｇ ａ ｎ ｓ ｎ ｆ ｍｉ ａ ｄ Ｓ ｎ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｉ ｅ ｉ ｚ ｏ ｙ
的 大 小 硅 片厚 度及 晶粒 尺 寸均 匀性 等 因素的 影响 。
关键 词 ：多 晶硅 片； 子寿命 ； 质含量 ； 少 杂 厚度 ； 匀性 均 中 图分 类号 ： Ｎ３ ４０ Ｔ ０ ．５ 文献 标识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ ４４ ０ （０ ２０ －０ ６０ １ ０ —５ ７２ １ ）６０ ２ —５
鱼茎 鱼
星墓 薹
圈
多晶硅 片少子 寿命 的影响 因素 研 究与分析
于丽君 ， 段晋 胜
（ 国 电子 科 技 集 团公 司 第 二研 究所 ， 中 山西 太 原 ０ ０ ２ ） ３０ ４
摘 要 ：为 了提 高 多 晶硅 片的 转换 效 率 ， 高多 晶硅 片 少子 寿命 是 一 个重 要 的 方法 和 途径 ， 而 提 然
ａ ｃ ｒ ｉ ｏ ｈ ｐ ｉ ｉ ｅ ｏ ｅ ｒ ｇ ｔｏ ａ ｄ ｈｅ ｓ ｏ ｉｒ ｗａ ｅ ｏ ｕｃ ｉ ｅ ｔ ｐ ｎ ｉ ｅ ｈｅ ｃ ｏ ｄ ｎｇ ｔ ｔ ｅ ｒｎｃｐｌ ｆ ｓ ｇ ｅ ａｉ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ｍ ｃ ｏ ｖ ｃ ｎｄ ｔ ｖｅ ｔ ｓ ｒ ｃｐｌ ，ｔ ｉ
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Ｙ ｉ ｎ Ｄ ＡＮ Ｊ ｓｅｇ Ｕ Ｌｊ ， Ｕ ｉ ｈ ｎ ｕ ｎ
在 生 产过 程 中影 响 多晶硅 片 少子 寿命 的 因素 有很 多 ， 主要 有 杂 质含 量 ， 片厚度 及 晶粒 尺寸 均 匀 硅
性 等 通 过 对 分凝原 理 的研 究 ， 用微 波光 电导测 试原 理 对 多 晶硅 锭 少子寿 命 的 分布 做 了分析 ， 利
并对 硅 片厚度 及 晶粒尺 寸进 行研 究 ， 经过 研 究发 现 ， 多晶硅 片 少子 寿命 主要 受 原料 金 属 杂 质含 量
收 稿 日期 ： ０ ２０ —３ ２ １ —）
ｌ ｉ ｄ
电 子 工 业 毫 用 设 苗
材料 制备工艺与设备
在 太 阳 能 电池 发 展 的初 期 ，单 晶硅 凭 借 较 高
率低 于 单 晶硅 电池 ， 目前 工 业 生 产 中 多 晶硅 电池
ｆ ｃｏｒ ｓ ｍ ａｎｌ ｆｅ ｔ ｄ ｙ ｔ ｅ ａ ｍｅ ａ ｉ ａ ｔ ｉ ｉ ｙ ａ ｃ ｅ ｂ ｈ ｒ ｗ ｔ ｌ ｍｐｕ ｉｉ ｓ ｎ ｔ ｓｌｃ ｎ ， ｅ ｈ ｃ ｎ ｓ ｎ ｇ ａ ｎ ｉ ｅ ｒｔｅ ｉ ｈｅ ｉｉ ｏ ｔ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ａ ｄ ｒ ｉ ｓｚ ｈ
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