低温退火对多晶硅片强度的影响

低温退火对多晶硅片强度的影响江西赛维LDK太阳能高科技有限公司刘林艳2013.11.081、引言降低晶硅电池成本的一个重要方向是降低硅片厚度，但厚度降低带来的重要问题是其碎片率会增加。从而使得如何提高硅片的强度以降低硅片碎片率，这面的研究备受关注；试验数据表明，低温退火且无保护气氛的情况下，硅片的强度和弯曲度都有所提高，在生产上具有可行性；2、实验方法材料选取3组姊妹片头尾样片工艺处理一组硅片和样片都进行450℃退火60min，退火采取空气气氛下热进热出，快冷的方式。另一组硅片进行了常规电池工艺的酸制绒处理。测试FTIR测量样片前后间隙氧含量；μ-PCD测量退火前后硅片间隙铁含量；PL测量退火前后硅片的PL强度；强度测试仪测量退火前后，制绒前后硅片的破碎力和最大变形量。强度测试仪3、实验结果相比于裸片，退火后硅片的破碎力明显增大；制绒后硅片的破碎力有一点点增加，但幅度甚微（制绒后厚度减少对破碎力会有一点影响）。相比于裸片，退火后硅片的变形量明显增大；与前面不同，退火制绒片的变形量也明显增加，且分布相对集中。4、分析与推论硅片的杂质、应力和表面状态是影响硅片机械强度的三大因素。①杂质的分布与形态②残余应力③表面损伤层杂质4、分析与推论退火后，头尾样片的氧含量都有所增加，但幅度甚微；硅块在退火过程中氧二聚体O2i的分解、碳氧复合体的分解或氧沉淀的消融都有可能导致这种情况的产生。本实验中认为氧对退火后的强度的影响不大。退火后，间隙铁含量有少量减少，0102030405060708090间隙铁退火前间隙铁退火后浓度/×E10cm-3从尾至头→950度1200度图:位错滑移距离与时间关系[8]李东升.博士学位论文.浙江大学.2001.不同热处理温度下，NCZ硅片的位错滑移距离降低。快冷情况下，由于时间短暂，铁还来不及长距离扩散，铁沉淀形核在较低的温度，过饱和度较大，所以形成了高密度但体积较小的铁沉淀，主要在晶界上偏聚。推测铁沉淀在晶界上的偏聚，在一定程度上增强了晶界对裂纹的阻碍，从而增强了硅片的强度和弯曲度[12]PickettMD,BuonassisiT.ApplPhysLett,2008,92:122103(a)退火前(b)退火后(b)退火后晶界的变化4、分析与推论PL强度整体增加，晶界衬度降低，位错对应的黑色区域颜色变淡。[[7]V.A.Popovich,A.Yunus,etal.25thEPSEC,Valencia,2010,pp.2631-263610]V.A.Popovich,J.M.Westraetal.,PVSC,Seattle,2011,pp.1668-1673拉曼应力测试显示晶界处的残余应力比晶粒内的高50~70Mpa；强度测试结果显示，小晶粒硅片的强度比大晶粒的低；晶界可能是多晶硅片强度的最弱源。4、分析与推论氧化层？进行试验验证：一组进行先制绒后退火处理，另一组进行先退火后制绒处理，测量了两组的破碎力和最大变形量；正常制绒片的最大变形量比退火后制绒片低，除掉损伤层的作用，退火有一定影响；但这两组破碎力和最大变形量变化不大，证明无氧化层或氧化层对强度的影响不大。4、结论低温退火后，硅片的破碎力和变形量都明显增加。•样片的间隙氧含量变化不大，•头部间隙铁含量减少；•PL强度增强，晶界衬底降低，位错区域变淡。进一步分析推测间隙铁形成铁沉淀在晶界上偏聚，在一定程度上增强了晶界对裂纹的阻碍。另外，残余应力的消除，增强了晶界处的强度，从而是硅片表现出更好的强度和变形。Thankyou!