暗电流(光伏)

暗电流报告太阳电池在无光照条件下相当于一个整流二极管，当给它加一个方向偏压时(p区接负，n区接正)，外加电压与其内建电势差方向相反，使得内建场势垒高度增加，势垒宽度也增加，于是n区中的电子及p区中的空穴都难以向对方扩散，扩散电流趋近于0，但是由于结电场的增加，增强了少子的漂移作用，把n区中的空穴驱向p区，而把p区中的电子拉向n区，在结中形成了由n指向p的反向电流，由于少数载流子是由本证激发产生的，数目比较少，所以反向电流一般都比较小，在一定温度T下，由于热激发而产生的少数载流子数量是一定的，电流值趋于恒定，这时的反向电流就是反向饱和电流，如下图第三象限，显示了p-n结的反向电流特性。p-n的整流特性和太阳电池的明暗特性（p-n结的整流特性和太阳电池的暗特性相同，受照明时暗特性曲线下移，成为明特性曲线）当p-n结两端的反向电压加到一定数值时，反向电流或突然增加，这个现象称为p-n结反向击穿，p-n结击穿后电流很大。产生p-n结击穿的原因是，在强电场作用下，大大地增加了自由电子和空穴的数目，引起反向电流的急剧增加，这种现象的产生分为雪崩击穿和齐纳击穿两种类型。雪崩击穿：当p-n结反向电压较高时，结内电场很强，使得在结内作漂移运动的少数载流子获得很大的动能。当它与结内原子发生直接碰撞时，将原子电离，产生新的电子一空穴对。这些新的电子一空穴对，又被强电场加速再去碰撞其它原子，产生更多的电子一空穴对。如此链锁反应，使结内载流子数目剧增，并在反向电压作用下作漂移运动，形成很大的反向电流，这种击穿称为雪崩击穿。雪崩击穿的物理本质是碰撞电离，它的击穿电压一般在8－1000V。齐纳击穿（隧道击穿）：齐纳击穿通常发生在掺杂浓度很高的p-n结内。由于掺杂浓度很高，p-n结很窄，这样即使施加较小的反向电压（5V以下），结层中的电场却很强（可达2×510V/cm左右）。在强电场作用下，会破坏共价键将束缚电子分离出来，形成电子一空穴对，从而产生大量的载流子。它们在反向电压的作用下，形成很大的反向电流，出现了击穿。显然，齐纳击穿的物理本质是场致电离。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion结硅太阳电池，暗电流包括三个部分：1、注入电流，也就是p区和n区的扩散电流。少子寿命越长，有效扩散长度越长，暗电流中的注入电流分量就越小。2、复合电流，它与耗尽区宽度成正比，与耗尽区中的载流子平均寿命成反比。要减小暗电流中的复合电流分量，就要减少耗尽区宽度，减少耗尽区中的复合中心。3、隧道电流，由隧道效应产生的电流，主要在高掺杂的p-n结区附近发生。隧道效应：n区中的电子由于有p-n结势垒的阻挡层，一般不能穿过势垒，但有少数靠近p-n结，原来在n区导带中的电子却可以通过禁带中的深能级（由重金属杂质或其它能够作为复合中心的杂质、缺陷构成）隧穿过p-n结势垒与价带中的空穴复合，这过程称为隧道效应。同样，那些靠近p-n结、原来在价带中的空穴也可以类似地隧穿复合。针对我们目前的工艺环境，暗电流一般发生在以下几个工序：一、刻蚀处导致1、刻蚀不透原因：验证：2、刻蚀宽度过宽原因：刻蚀宽度过宽，会导致正面副栅线搭到过宽处导致漏电。产生刻蚀过宽的情况比较多的是夹具未夹紧或是每个夹具的前一两片易产生。验证：收集刻蚀过宽的片子112片，片源批次号：昱辉080716P125-3-BBB，统一生产下去，测试结果共有5片暗电流片，如下：PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion对比当天生产的同批次暗电流片，高约3.35%分析所产生的五片暗电流片，有两片应该是刻蚀处引起，去除四边扫描LBIC，响应变高。二、PECVD部分导致1、工艺点过大，已碰到正面栅线原因：石墨框上钩子的SiN太多，工艺点较大，与正面栅线接触，导致工艺点处漏电。验证：整个电池片在做Lbic扫描时，整体电流响应很低，但切掉工艺点区域后电流响应有所提升，如图：AmountRateR.C751.11%EFF13.8%1372.02%可用率注：EFF13.8%的数量不含有RC片。96.87%Irev(A)Qty's所占比例0~2643694.98%2~41221.80%4~6681.00%6~8450.66%8~10300.44%10~751.11%合格品合计：677698.89%AmountRateR.C54.46%EFF13.8%21.79%可用率注：EFF13.8%的数量不含有RC片。93.75%Irev(A)Qty's所占比例0~210291.07%2~410.89%4~600.00%6~832.68%8~1010.89%10~54.46%合格品合计：11295.54%PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion改善对策：定期清洁石墨框钩子，或寻找更加适合的钩子改进这一现象。2、工艺点处暗裂PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion原因：3、工艺点处点状穿透4、跟踪刚清扫完腔体后的片子暗电流比例情况：三、丝网部分导致：1、正面受到铝浆的污染，导致P-N结容易击穿：2、边缘浆料污染，背场印刷偏移，漏浆等导致。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion验证：整个电池片在做Lbic扫描时，整体电流响应很低，但切掉漏浆区域后电流响应有明显提升，如图：3、在收片时造成的叠片、追尾造成的正面沾到浆料等情况4、指纹上的浆料占到正面PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion、正面栅线含有铝浆也容易导致暗电流在丝网这一工序造成的暗电流情况一般为操作不规范引起，要减少暗电流的比例，加强这一工序的操作规范相当重要。目前我们产线上出现的情况：印刷偏移、（边缘）漏浆、叠片等正面受到浆料污染的片子如何处理银浆中混有铝的四、暗裂五、扩散制结时p-n结受到污染验证：跟踪刚洗完炉管以及石英舟的扩散炉所做出来的片子暗电流比例情况：六、材料本身导致PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion七、Berger&NPC对暗电流测试差别设置差别：Berger设置加的反向偏压为12V，而NPC设置加的反向偏压为10V。针对这种差异，取同样的暗电流片子在两台测试机上做个对比：012345678910111213147101316192225283134374043464952L2AL2B-1L2B-2L2A代表2A线测试，L2B-1代表2B第一次测试，L2B-2代表2B第二次测试。在2BBerger上测试的50片暗电流片子效率情况：之后在2ANPC上的测试情况：IscVocIpmVpmPmaxFFEFFRsRsh可用率4.850.6064.430.502.220.75414.180.00819.080.00%PmppUmppImppUocIscRsRshFFEFF可用率1.9800.5034.410.6114.820.005516.475.214.18%0.00%Irev(A)Qty's所占比例0~200.00%2~400.00%4~600.00%6~800.00%8~1000.00%10~50100.00%合格品合计：500.00%AmountRateR.C50100.00%EFF13.8%00.00%可用率注：EFF13.8%的数量不含有RC片。0.00%PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion取同样的片子在两台测试机测试的数据对比情况：IscFFEFFIrevNPCBergerNPCBergerNPCBergerNPCBerger14.96284.92830.726071.981413.53780.132957.813510.771924.62714.57230.763275.641313.50920.132412.20864.754735.04005.07820.673267.554213.25600.133929.251111.050945.04365.07010.697068.351813.79340.135528.504410.513054.89384.95820.673168.708812.80700.131049.286911.495964.94334.95160.710670.524813.57150.134555.814110.344474.81014.78610.734673.181513.58110.134461.46581.939484.74244.68890.760975.320513.75520.134460.23030.293594.56504.52750.776276.788413.59350.133230.20200.3624105.03015.08100.718570.847413.69580.135799.640111.4135114.64504.55540.757575.354213.55000.132080.85791.0321124.69624.59530.749274.543413.52490.131581.35381.6177134.65764.58060.772475.969913.56780.131460.29300.3651144.69294.60590.769075.688413.61300.131630.21970.2762154.69334.61500.764575.543913.53890.131690.50970.6137164.66644.60300.763075.586413.46660.131730.30120.3789174.68794.62120.762575.753513.52480.132410.24200.3047184.71674.65240.736874.114113.39840.132765.64388.1060194.69084.61230.762375.911513.49010.132140.20420.2628204.69984.62180.772575.933813.71860.132600.13910.2943215.06455.20200.767776.353815.30380.154810.88730.2182225.06855.25180.749276.769614.76340.159260.39020.2065235.19875.05740.771577.229815.82890.152960.65530.5815245.19155.23780.771977.071015.74070.159340.18310.2258255.18605.14370.780275.723615.97390.149180.29340.2224265.08205.10970.768677.279315.29730.156421.02910.4567275.07985.16040.767576.030415.17780.150930.71450.2603284.98735.16890.790275.259215.69810.150200.85120.8082R.C.Qty's所占比例0~22142.00%2~42550.00%4~600.00%6~800.00%8~1012.00%10~36.00%合格品合计：4794.00%注:0~4,系指R.C.大于等于0而小于4。AmountRateR.C36.00%EFF13.8%714.00%可用率注：EFF13.8%的