1.少子寿命测试及微波光电导衰退法
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10
例如： e
0
x
sin xdx
以上积分式的准确值为 0.5000。若用以下三种方法为：
表 1.2 对以上积分式的三种数值积分
方法 高斯-拉道公式 高斯-洛巴托公式 区间逐次分半法
结果 0.5035 0.5075 0.பைடு நூலகம்000
对不同材料选对算法是很重要的。 7.少子寿命修正问题，Semilab WT-1000B 在裸测的是测试寿命，包括扩体寿命和表面寿 命，需要做钝化处理才能消除表面寿命的影响。现在我不需要钝化，想用裸测的值代替体寿 命，应该这样做。在“Options”找到 y Ax Cx D ，这项的设置。表 1.3 中列出了样片
4
和化学钝化法，相比，表面沉积电荷钝化法有以下优点 ： （1）表面钝化效率高，没有经过表面钝化的硅片，少子寿命为 14.6μs，化学钝化后， 平均为 953μs，表面沉积电荷钝化后为 1091μs，表面复合的影响基本消除。 （ 2）表面钝化更均匀，化学方法钝化后，少子寿命沿径向分布非常不均匀，范围在 300~1400μs；而电荷沉积后范围在 800~1300μs。 （3）钝化重复性更好，化学钝化后，样片的少子寿命随测量次数增加而降低；电荷沉 积后哦，少子寿命测试值几乎保持不变。 四、实验 由于仪器测试的体寿命和表面寿命，需要体寿命时，应该进行钝化处理。估计应该进 行一些实验， 搞清楚增加的产品的体寿命和测试寿命的关系， 因此需要做大量的实验来总结 分析数据。 1.对检测初期，应该不怕麻烦，多测试圆棒及方棒的少子寿命，并做好记录。 2.前期应该多，做一些钝化处理后的样片，总结和分析出自己产品和体寿命和测试少子 寿命的关系，并进行校准。 3.少子寿命分布不均，尽量多测几个点的少子寿命，取平均值，才能表现出整个截面的 少子寿命情况。
表 1.1 几种少子寿命的测试技术
少子注入方式
测试方法 直流光电导衰退 表面电压法 交流光电流的相位 微波光电导衰减法 红外吸收法 电子束激励电流（SEM）
测定量 τ L（τB） τB τ τ τB，S
测量量范围 τ﹥10 s 1<L<500μm τB﹥10-8s τ﹥10-7s τ﹥10-5s τ﹥10-9s
①
①
主要图片见《半导体材料测试与分析》 5
8
6
y=4.63
少子寿命，单位s
4
y=1.56
2
0 0 2 4 6
图 1.1 钝化前和钝化后的趋势图
结果分析：有途中看到的，钝化前，少子寿命稳定在 1.56μs 这条直线上，钝化后少子 寿命稳定在 4.63μs。由此，我们就可以简单的使用 y Ax Cx D ，设置 A=B=0，C=1，
-7
特性 τ的标准测试方法 吸收系数α值要精确 调制广的正弦波 非接触 非接触法光的矩形波 适于低阻
光注入
电子束
微波光电导衰退法测试少子寿命，包括光注入产生电子-空穴对和微波探测信号的变化 两个过程。激光注入产生电子-空穴对，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， 这种趋势反映了少子的衰减趋势， 则可以通过观测电导率随时间变化的趋 势可以测少子的寿命。 而微波信号时探测电导率的变化， 依据微波信号的变化量与电导率的 变化量成正比的原理。 微波光电导衰减法（如 WT-1000B 少子寿命测试仪）测试的是半导体的有效寿命，实际 上包括体寿命和表面寿命。 测试少子寿命可有下式表示：
Pmp Pin
I m p Vmp Pin
FF I SC VOC Pin I m p Vmp I SC VOC I SC ；
FF 其中， FF 定义为 I m p Vmp 与 I SC VOC 两个矩形的面积比为填充因子，
为短路电流； VOC 为开路电压。
显然，短路电流 I SC ，开路电压 VOC ，以及填充因子 FF 是影响光电转换率的主要因素， 请看图 1.2.，如图所示，随着少子寿命的增加，短路电流 I SC ，开路电压 VOC ，以及填充因 子 FF 均相应的增加。
1
5.少子寿命值会在“LT”框中显示。 6.全部界面内容为自动设置， 有一项需要特别注意， 关于“ Polarity selector： 极性选择” 厂家推荐在测试硅片时使用“None”， 在测硅棒时用“Tune+”， 此种设置就是不同厚度的算法， 非厂家工程师是看不到源代码的。举个简单的列子说明一下（见表 1.2） ：
B
D=（4.63-1.56）=3.07。即，y=x+3.07，则设置后测试结果接近体寿命。 这样只是简单设置，要想得到更接近的值，需要做大量的实验和数据，统计结果，分 析后会得到更为接近体寿命的系数及数值。
2
三、少子寿命对光电转换率的影响 太阳电池光电转换率为电池的最大输出功率 Pmp 与入社功率 Pin 之比：
3
钝化
为了有效减少表面复合， 表面钝化技术包括： 电荷沉积、 化学钝化和热氧化法。 下面为， Semilab 公司的推荐方法。 对于表面有损伤，或粗糙表面的样片 （太阳能级样品大都属此列） ，需要预先处理： 在 HF+HNO3 （95%HNO3 + 5% HF）中浸泡 1 分钟。在经过预先处理之后，就可以使用碘酒 的钝化处理方法。碘酒浓度：0.2-5%, 推荐 1 升乙醇配 10 克碘。 一、抛光 抛光液配比： HF : HNO3 1: (3 ~ 5)(体积比) 将制备好的 2mm 的硅片放入抛光液中进行抛光腐蚀，过程中英不断摇动，以免样品腐 蚀不均和氧化， 待硅片与抛光液反应产生的氮氧化物的黄烟快尽时用大量的去离子水 （纯水） 冲洗，重复上述操作，知道样片光亮至镜面，要求无橘皮样，无氧化，无划痕。 抛光液中的主要反应为：
光伏检测——少子寿命测试及微波光电导衰退法
XQ 编写
少子寿命，晶体中非平衡少数载流子由产生到复合存在的平均时间间隔，等于非平衡 少数载流子浓度衰减到起始值的 1/e（e=2.718）所需的时间，又称少数载流子寿命，体寿命， 单位为μs。 一、微波反射衰减法检测原理 少数载流子寿命是半导体材料（包括光伏材料）的一个重要参数。同一半导体材料在 不同测设设备上的测试值往往相差很大，误差范围甚至达到 100%以上。 少数载流子寿命测量包括非平衡载流子的注入和检测两个基本方面，根据不同的注入 和检测方式的组合，就有多种少子寿命测试方法，表 1.1 显示了几种少子寿命的测试技术。
B
钝化前和钝化后的少子寿命值，图 1.1 作出了钝化前和钝化后的趋势。
表 1.3 钝化前和钝化后的少子寿命（单位为μs）
1 钝化前 钝化后 1.60 4.67
2 1.48 4.53
3 1.53 4.72
4 1.49 4.49
5 1.47 4.57
6 1.51 4.63
钝化前和钝化后少子寿命测试结果比较
图 1.2 基区少子寿命对电池参数的影响
四、注意事项 1.Semilab WT-1000B 是单点测试仪器， 最好多去几个点取平均值， 对于测硅片没有固定 的仪器架，需要设计一个仪器架，保证测量。 2.碘酒易挥发，对红外探头应该加一层塑料纸，比较厚，并且很光滑（不邹的那种） ， 保证光路，测试的准确度及保护红外探头，尽量在 15s 内完成。 3.测试过程中，应该保证探头的稳固，不应移动探头影响测试结果。 4.对软件中的设置不需要修改，如有异常找技术员检修。 5.对于抛光需要特别注意，浓的氢氟酸和浓硝酸都是强酸，需要戴好防护用具，并且进 行安全培训后才能上岗，对硅片进行抛光，通风设备要好。 6.注意开机预热需要 30min。 7.硅片下边的垫板应该最好是木板，不能有金属离子污染的垫板，影响测量结果的准确 度。
1
meas
其中，扩散寿命 diff
1
bulk
diff
1 surf
d2 d ；表面寿命 surf ； bulk 为体寿命，d 为样品厚度， 2 Dn , P 2S
S 为表面复合速度， diff 影响较小， surf 对测试寿命有很大的影响，使其偏离体寿命。为了 减小表面复合的影响，应该钝化处理（具体过程见钝化） 。 二、Semilab WT1000-B 具体操作步骤 1.插入 WT-1000B 的开机锁的钥匙，打开机器，待机器预热 30min 后进行测量； 2.打开软件，该软件为绿色软件，不需要写入注册表，备份好软件，已被以后更改设置 后，需要还原时使用； 3.将硅片或硅棒放到测量台，硅片下面的托架最好的木板（大理石板、塑料板和橡胶皮 都行，不到放带有金属离子的板材） ； 4.将 WT-1000B 的探头放到片上或是硅棒上，点击“Atuosetting”，仪器会自动测量。
3Si 4 HNO3 18 HF 3H 2 SiF6 4 NO 8 H 2O SiO2 6 HF H 2 SiF6 2 H 2O 2 NO O2 2 NO2
（1） （ 2） （3）
黄烟为 NO2，一氧化氮，化学式为 NO 无色无臭气体。在大气中很容易与氧发生反应生 成二氧化氮（见反应式 3） 。 注 1：氮氧化物主要损害呼吸道。吸入初期仅有轻微的眼及呼吸道刺激症状，如咽部不 适、干咳等。常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫 综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等。可并发气胸及纵隔气肿。肺水肿 消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。一氧化氮浓度高可致高铁血红蛋白血症。 慢性影响：主要表现为神经衰弱综合征及慢性呼吸道炎症。个别病例出现肺纤维化。可引起 牙齿酸蚀症。 注 2：强酸对对题和义务有强烈的腐蚀作用，操作者要穿戴好防护服，戴口罩但可以减 少酸气体的吸入，实践证明，12 层普通纱布口罩对酸雾气体有 90%的过滤效率。 注 3：氢氟酸，对皮肤有强烈的腐蚀作用。灼伤初期皮肤潮红、干燥。创面苍白，坏死， 继而呈紫黑色或灰黑色。深部灼伤或处理不当时，可形成难以愈合的深溃疡，损及骨膜和骨 质。 二、钝化过程及测量 1.准备好碘酒，塑料袋，滴管。 2.将抛光过硅片放入塑料袋中，塑料带最好的密封的，比较厚的。 3.将配好的碘酒用滴管均匀涂到硅片的正反面。 4 驱赶出袋中气泡并封好袋口。 5.放入测试台测量钝化后的少子寿命（即为体寿命） 。 三、钝化其它方法 热氧化法钝化表面时，必须保证样品体内部形成阳沉淀。而化学钝化表面时，必须保 证表面钝化的均一性和可靠性。 电荷沉积钝化硅片表面时， 沉积的电荷在与二氧化硅的界面 产生电场，用于吸引异号电荷，排斥同号电荷，这样表面处电子与空穴的缝合就被抑制了。
例如： e
0
x
sin xdx
以上积分式的准确值为 0.5000。若用以下三种方法为：
表 1.2 对以上积分式的三种数值积分
方法 高斯-拉道公式 高斯-洛巴托公式 区间逐次分半法
结果 0.5035 0.5075 0.பைடு நூலகம்000
对不同材料选对算法是很重要的。 7.少子寿命修正问题，Semilab WT-1000B 在裸测的是测试寿命，包括扩体寿命和表面寿 命，需要做钝化处理才能消除表面寿命的影响。现在我不需要钝化，想用裸测的值代替体寿 命，应该这样做。在“Options”找到 y Ax Cx D ，这项的设置。表 1.3 中列出了样片
4
和化学钝化法，相比，表面沉积电荷钝化法有以下优点 ： （1）表面钝化效率高，没有经过表面钝化的硅片，少子寿命为 14.6μs，化学钝化后， 平均为 953μs，表面沉积电荷钝化后为 1091μs，表面复合的影响基本消除。 （ 2）表面钝化更均匀，化学方法钝化后，少子寿命沿径向分布非常不均匀，范围在 300~1400μs；而电荷沉积后范围在 800~1300μs。 （3）钝化重复性更好，化学钝化后，样片的少子寿命随测量次数增加而降低；电荷沉 积后哦，少子寿命测试值几乎保持不变。 四、实验 由于仪器测试的体寿命和表面寿命，需要体寿命时，应该进行钝化处理。估计应该进 行一些实验， 搞清楚增加的产品的体寿命和测试寿命的关系， 因此需要做大量的实验来总结 分析数据。 1.对检测初期，应该不怕麻烦，多测试圆棒及方棒的少子寿命，并做好记录。 2.前期应该多，做一些钝化处理后的样片，总结和分析出自己产品和体寿命和测试少子 寿命的关系，并进行校准。 3.少子寿命分布不均，尽量多测几个点的少子寿命，取平均值，才能表现出整个截面的 少子寿命情况。
表 1.1 几种少子寿命的测试技术
少子注入方式
测试方法 直流光电导衰退 表面电压法 交流光电流的相位 微波光电导衰减法 红外吸收法 电子束激励电流（SEM）
测定量 τ L（τB） τB τ τ τB，S
测量量范围 τ﹥10 s 1<L<500μm τB﹥10-8s τ﹥10-7s τ﹥10-5s τ﹥10-9s
①
①
主要图片见《半导体材料测试与分析》 5
8
6
y=4.63
少子寿命，单位s
4
y=1.56
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0 0 2 4 6
图 1.1 钝化前和钝化后的趋势图
结果分析：有途中看到的，钝化前，少子寿命稳定在 1.56μs 这条直线上，钝化后少子 寿命稳定在 4.63μs。由此，我们就可以简单的使用 y Ax Cx D ，设置 A=B=0，C=1，
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特性 τ的标准测试方法 吸收系数α值要精确 调制广的正弦波 非接触 非接触法光的矩形波 适于低阻
光注入
电子束
微波光电导衰退法测试少子寿命，包括光注入产生电子-空穴对和微波探测信号的变化 两个过程。激光注入产生电子-空穴对，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， 这种趋势反映了少子的衰减趋势， 则可以通过观测电导率随时间变化的趋 势可以测少子的寿命。 而微波信号时探测电导率的变化， 依据微波信号的变化量与电导率的 变化量成正比的原理。 微波光电导衰减法（如 WT-1000B 少子寿命测试仪）测试的是半导体的有效寿命，实际 上包括体寿命和表面寿命。 测试少子寿命可有下式表示：
Pmp Pin
I m p Vmp Pin
FF I SC VOC Pin I m p Vmp I SC VOC I SC ；
FF 其中， FF 定义为 I m p Vmp 与 I SC VOC 两个矩形的面积比为填充因子，
为短路电流； VOC 为开路电压。
显然，短路电流 I SC ，开路电压 VOC ，以及填充因子 FF 是影响光电转换率的主要因素， 请看图 1.2.，如图所示，随着少子寿命的增加，短路电流 I SC ，开路电压 VOC ，以及填充因 子 FF 均相应的增加。
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5.少子寿命值会在“LT”框中显示。 6.全部界面内容为自动设置， 有一项需要特别注意， 关于“ Polarity selector： 极性选择” 厂家推荐在测试硅片时使用“None”， 在测硅棒时用“Tune+”， 此种设置就是不同厚度的算法， 非厂家工程师是看不到源代码的。举个简单的列子说明一下（见表 1.2） ：
B
D=（4.63-1.56）=3.07。即，y=x+3.07，则设置后测试结果接近体寿命。 这样只是简单设置，要想得到更接近的值，需要做大量的实验和数据，统计结果，分 析后会得到更为接近体寿命的系数及数值。
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三、少子寿命对光电转换率的影响 太阳电池光电转换率为电池的最大输出功率 Pmp 与入社功率 Pin 之比：
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钝化
为了有效减少表面复合， 表面钝化技术包括： 电荷沉积、 化学钝化和热氧化法。 下面为， Semilab 公司的推荐方法。 对于表面有损伤，或粗糙表面的样片 （太阳能级样品大都属此列） ，需要预先处理： 在 HF+HNO3 （95%HNO3 + 5% HF）中浸泡 1 分钟。在经过预先处理之后，就可以使用碘酒 的钝化处理方法。碘酒浓度：0.2-5%, 推荐 1 升乙醇配 10 克碘。 一、抛光 抛光液配比： HF : HNO3 1: (3 ~ 5)(体积比) 将制备好的 2mm 的硅片放入抛光液中进行抛光腐蚀，过程中英不断摇动，以免样品腐 蚀不均和氧化， 待硅片与抛光液反应产生的氮氧化物的黄烟快尽时用大量的去离子水 （纯水） 冲洗，重复上述操作，知道样片光亮至镜面，要求无橘皮样，无氧化，无划痕。 抛光液中的主要反应为：
光伏检测——少子寿命测试及微波光电导衰退法
XQ 编写
少子寿命，晶体中非平衡少数载流子由产生到复合存在的平均时间间隔，等于非平衡 少数载流子浓度衰减到起始值的 1/e（e=2.718）所需的时间，又称少数载流子寿命，体寿命， 单位为μs。 一、微波反射衰减法检测原理 少数载流子寿命是半导体材料（包括光伏材料）的一个重要参数。同一半导体材料在 不同测设设备上的测试值往往相差很大，误差范围甚至达到 100%以上。 少数载流子寿命测量包括非平衡载流子的注入和检测两个基本方面，根据不同的注入 和检测方式的组合，就有多种少子寿命测试方法，表 1.1 显示了几种少子寿命的测试技术。
B
钝化前和钝化后的少子寿命值，图 1.1 作出了钝化前和钝化后的趋势。
表 1.3 钝化前和钝化后的少子寿命（单位为μs）
1 钝化前 钝化后 1.60 4.67
2 1.48 4.53
3 1.53 4.72
4 1.49 4.49
5 1.47 4.57
6 1.51 4.63
钝化前和钝化后少子寿命测试结果比较
图 1.2 基区少子寿命对电池参数的影响
四、注意事项 1.Semilab WT-1000B 是单点测试仪器， 最好多去几个点取平均值， 对于测硅片没有固定 的仪器架，需要设计一个仪器架，保证测量。 2.碘酒易挥发，对红外探头应该加一层塑料纸，比较厚，并且很光滑（不邹的那种） ， 保证光路，测试的准确度及保护红外探头，尽量在 15s 内完成。 3.测试过程中，应该保证探头的稳固，不应移动探头影响测试结果。 4.对软件中的设置不需要修改，如有异常找技术员检修。 5.对于抛光需要特别注意，浓的氢氟酸和浓硝酸都是强酸，需要戴好防护用具，并且进 行安全培训后才能上岗，对硅片进行抛光，通风设备要好。 6.注意开机预热需要 30min。 7.硅片下边的垫板应该最好是木板，不能有金属离子污染的垫板，影响测量结果的准确 度。
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其中，扩散寿命 diff
1
bulk
diff
1 surf
d2 d ；表面寿命 surf ； bulk 为体寿命，d 为样品厚度， 2 Dn , P 2S
S 为表面复合速度， diff 影响较小， surf 对测试寿命有很大的影响，使其偏离体寿命。为了 减小表面复合的影响，应该钝化处理（具体过程见钝化） 。 二、Semilab WT1000-B 具体操作步骤 1.插入 WT-1000B 的开机锁的钥匙，打开机器，待机器预热 30min 后进行测量； 2.打开软件，该软件为绿色软件，不需要写入注册表，备份好软件，已被以后更改设置 后，需要还原时使用； 3.将硅片或硅棒放到测量台，硅片下面的托架最好的木板（大理石板、塑料板和橡胶皮 都行，不到放带有金属离子的板材） ； 4.将 WT-1000B 的探头放到片上或是硅棒上，点击“Atuosetting”，仪器会自动测量。
3Si 4 HNO3 18 HF 3H 2 SiF6 4 NO 8 H 2O SiO2 6 HF H 2 SiF6 2 H 2O 2 NO O2 2 NO2
（1） （ 2） （3）
黄烟为 NO2，一氧化氮，化学式为 NO 无色无臭气体。在大气中很容易与氧发生反应生 成二氧化氮（见反应式 3） 。 注 1：氮氧化物主要损害呼吸道。吸入初期仅有轻微的眼及呼吸道刺激症状，如咽部不 适、干咳等。常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫 综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等。可并发气胸及纵隔气肿。肺水肿 消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。一氧化氮浓度高可致高铁血红蛋白血症。 慢性影响：主要表现为神经衰弱综合征及慢性呼吸道炎症。个别病例出现肺纤维化。可引起 牙齿酸蚀症。 注 2：强酸对对题和义务有强烈的腐蚀作用，操作者要穿戴好防护服，戴口罩但可以减 少酸气体的吸入，实践证明，12 层普通纱布口罩对酸雾气体有 90%的过滤效率。 注 3：氢氟酸，对皮肤有强烈的腐蚀作用。灼伤初期皮肤潮红、干燥。创面苍白，坏死， 继而呈紫黑色或灰黑色。深部灼伤或处理不当时，可形成难以愈合的深溃疡，损及骨膜和骨 质。 二、钝化过程及测量 1.准备好碘酒，塑料袋，滴管。 2.将抛光过硅片放入塑料袋中，塑料带最好的密封的，比较厚的。 3.将配好的碘酒用滴管均匀涂到硅片的正反面。 4 驱赶出袋中气泡并封好袋口。 5.放入测试台测量钝化后的少子寿命（即为体寿命） 。 三、钝化其它方法 热氧化法钝化表面时，必须保证样品体内部形成阳沉淀。而化学钝化表面时，必须保 证表面钝化的均一性和可靠性。 电荷沉积钝化硅片表面时， 沉积的电荷在与二氧化硅的界面 产生电场，用于吸引异号电荷，排斥同号电荷，这样表面处电子与空穴的缝合就被抑制了。