太阳能电池片常见缺陷处理-第2页-北极星太阳能光伏网

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3.2工艺诱生缺陷--滑移位错

当温度在大约900℃以上时，硅晶体的屈服极限降低，晶体中位错有可能发生运动而引起塑性形变。扩散、热氧化等过程都是在900-1200℃范围内进行，硅片在加热或冷却过程中，由于各处受热或冷却不均匀而产生温度梯度，热膨胀情况各处不同，继而产生热应力。当晶体中的热应力超过其弹性极限时，产生位错，位错通过位错源发生增殖，最终产生滑移线。位错源包括：a、晶体表面的机械损伤和微裂纹；b、杂质或O-Si的原子集团，旋涡带；c、掺杂剂的局部聚集等。一般而言，热应力在硅片的边缘比较大，因此边缘的滑移位错比较明显，然后向中心蔓延，严重时可以出现星形结构[2]如Fig.3-4a,Fig.3-4b为出现星形结构硅片的u-PCD扫描结果，Fig.3-4c、d为生产过程中出现滑移线的电池片EL图像。降低温度梯度减少热应力的产生是降低滑移位错产生的有效方法之一。

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Fig.3-4滑移位错

3.3工艺异常

3.3.1扩散异常

扩散制结为电池片制造过程中的核心步骤，P-N结的质量直接影响电池片的转换效率，结浅，电池片短波响应好，但会引起Rs增加；结过深，死层较明显，如果扩散浓度太大，则引起重掺杂效应，使电池开路电压和短路电流均下降，因此太阳电池的结深一般控制在0.3～0.5mm，方块电阻在50W/□左右。附表2为失效电池片的IV数据，由Fig.3-5b图可知电池片左下角黑色区域的电压高达440mV，腐蚀掉正面电极及氮化硅薄膜后扫描方阻（Fig.3-5c）后明显看出黑色区域的方阻比其他区域偏高，导致此区域与现有烧结工艺不匹配而没有形成良好的欧姆接触产生较大的Rs值。

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Fig.3-5扩散异常

3.3.2镀膜异常

铝背场（BSF）能够降低电池片背面的少子复合，提高少子扩散长度；反射长波段光子，提高长波段的光谱响应，最终提升电池片的光电转换效率。由附表3可知此电池片有很低的Voc和Isc，从Fig.3-6a、b可知铝背场出现异常，腐蚀掉铝层后发现（Fig.3-6c）电池片的背面的90%以上的区域含有氮化硅薄膜，由于电池片采用管式PECVD镀膜方式，在舟中两片电池片背靠背放置，由此可知电池片在镀膜过程中，其中一片脱落或破碎，导致此片电池背面被镀膜，背面由于氮化硅的存在，使得经过丝网印刷后电池片在烧结过程中无法形成铝背场，且铝电极也无法与硅形成良好的欧姆接触，最终形成此类低效电池片。

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3.3.3烧结异常

附表4是电池片的IV数据，可以看出其Rs非常高，Fig.3-7为电池片的各种测试结果，通过扫描corescan（Fig.3-7b）得知缺陷处的电压高达150mV，腐蚀后测试其方块电阻

（Fig.3-7c）发现缺陷区域与正常区域的方阻值没有明显的差异，此电池片的漏电流大约为1.23A，漏电的主要位置从Fig.3-7d可以看出，其原因是电池片此区域存在异物如Fig.3-7f所示，异物高度大约为3um，因此过高的烧结温度及表面异物污染导致较大的反向漏电流造成低效片的产生。

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Fig.3-7烧结异常

EL和PL的区别上文中已经提出，即EL通过电池的电极注入载流子而PL不通过电极注入载流子，因此如果电池片存在严重的烧结异常（Fig.3-8b）时，通过EL无法检测出其他异常，但结合PL则可以检测出除烧结异常外的其他缺陷（原材料缺陷Fig.3-8a、指纹印、隐裂等），因此在检测电池片的过程中，EL结合PL能够起到事半功倍的效果。

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Fig.3-8PL结合EL

3.3.4印刷异常

良好的印刷质量,能够减少金属电极与硅片间的接触电阻，影响电池的填充因子、短路电流和光电转换效率，断栅、印刷不均匀都会导致线性电阻增大，降低转换效率[3]。

Fig.3-9a为存在大量断栅的电池片的EL图片，IV数据如附表5，可以看出断栅处显示为黑色，说明此处没有电流通过导致响应变差，Fig.3-9b是断栅区域某根栅线的局部放大图片。

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Fig.3-9断栅

4、结语

本文讨论了原材料及电池片生产过程中的常见缺陷及异常现象，并利用各种测试设备的检测结果简单分析了缺陷及异常现象的成因，针对分析结果改善工艺条件，以减少产品的不合格率，为公司降低成本减少损失。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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