6.电池EL黑区问题以及解决方案.郭宽新

电池EL黑区问题以及解决方案2015.11.05郭宽新张斌宋江吴小元©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.电池组件EL黑区背景介绍4多晶电池其他黑区原因与分析主要内容多晶电池EL黑边以及解决方案©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.一.电池EL黑区背景介绍——EL检测原理EL实验装置示意图光强与少子扩散长度的关系曲线EL原理能带图(a)0偏压下P-N结能带图，(b)正向偏压下P-N能带图©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.4硅料硅锭硅片电池片组件一.电池组件EL黑边背景介绍--EL黑区来源L型I型位错团污染断删表面异常隐裂划痕隐裂虚焊整体发暗EL黑区最常见的是L型，I型，位错团，以及单晶黑心几种形式©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.一.电池EL黑区背景介绍——电池EL检测结果I边角L黑边片状污染絮状黑区断栅黑心片隐裂反偏漏电本报告主要研究解决边角黑边问题©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.一.电池EL黑区背景介绍——组件端常见的情况黑边，L,I型表面污染位错团位错线/隐裂区最为常见的L,L型黑边，以及位错团和位错线©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.二.多晶电池EL黑边以及解决方案——多晶电池EL黑边PLDL扫描图IQE扫描图（874nm）通过PL和IQE扫描测试，判断电池EL图像黑区是硅片的少子寿命较低导致的。©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.B12A6A36B30B24B18提高边区少子寿命的有效途径：①坩埚做大，把硅锭边沿切除，彻底消除黑边。②坩埚（及其他辅料）纯度提高，减少坩埚对硅锭的污染，减轻污染。③硅锭本身少子寿命提高，锭在受到坩埚污染后，少子寿命绝对值依旧比较高，不至于复合严重导致黑边。二.多晶电池EL黑边主要类型——多晶EL黑边硅片分布©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.B13B18C17C16C15C14红区明显减少传统情况二.多晶电池EL黑边主要类型——多晶无EL黑边的优势无EL黑边的条件少子寿命低于1.5us区域少于8mm局部少子寿命均大于1.5us（WT200）统计，经验数据©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.二.多晶电池EL黑边主要类型——多晶无EL黑边的优势2014Q4随机一天的报表数据Eta18.018.218.418.618.8A区B区C区A区B区C区FF7-DPSF7-DP电池工艺中的硅片区域Eta的变异性图Uoc0.6260.6280.6300.6320.6340.6360.6380.640A区B区C区A区B区C区FF7-DPSF7-DP电池工艺中的硅片区域Uoc的变异性图ABC无差异©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.需要具体改进措施：①原生硅的比例提高,一级正料比例增加。增加成本，不太现实②坩埚喷涂辅料（氮化硅，硅溶胶）全部采购进口产品。③坩埚喷涂减少硅溶胶的使用，降低氧含量。(a)(b)二.多晶电池EL黑边解决方案（一）——提高硅锭的绝对少子寿命©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.硅锭切割示意图硅锭硅锭切割钢线坩埚红区(a)(b)坩埚底部做大后，切割完成后边区小锭的红区明显减少。但是这样做并不会减少红区的宽度，而是边区切除的宽度更宽，而且在投炉量基本不变的情况下，铸锭高度会降低，会降低良率。二.多晶电池EL黑边解决方案（二）——坩埚做大不建议©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.二.多晶电池EL黑边解决方案（四）——坩选择铸凝坩埚a1a2铸凝与铸浆的工艺差异，造成两类坩埚尺寸有差异，相同工艺条件下回出现：a1=a2b1b2b2b1©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.二.多晶电池EL黑边解决方案（五）——高纯坩埚的应用高纯坩埚①原材料高纯（脱氧，除杂质石英）②坩埚成型后纯化（酸浸，气固氧化）③制备高纯层减少基体的污染酸洗坩埚壁掺钡层坩埚壁磨细的高纯石英砂层坩埚壁ABC最经济©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.杂质Fe在硅锭中的扩散深度与温度曲线工艺时间越长铸锭温度越高，硅锭接触坩埚时间越长、杂质扩散越快，杂质扩散到硅锭内部越深，红区范围就越大。但是缩短工艺时间和降低铸锭温度可能会引入更多的结构缺陷，工艺上很难有突破。二.多晶电池EL黑边解决方案（六）——优化工艺周期硅锭在高温下停留的时间越短对应的红区（杂质扩散长度）越窄©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.B13B18C17C16C15C14红区明显减少传统情况二.多晶电池EL黑边解决方案——小结一句话：用优质原辅料，采用高纯层铸凝坩埚，控制好长晶，冷却时间©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.EL图上的黑条斑处的短波IQE却是比周围的高，而Corescan显示该处的接触电阻特别高。有一种可能是黑斑处的方块电阻异常高针对EL黑色区域，测试高分辨率LBIC（核查黑斑是源自前表面还是体内）以及CorescanEL405nm874nmIQE(高分辨率LBIC测试)高分辨率Corescan三.多晶电池其他常见EL黑区—--表面污染©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.激光刻蚀405nmIQE874nmIQE测试高分辨率Corescan，接触电阻高，表面污染EL图像405nmIQE874nmIQE三.多晶电池其他常见EL黑区—--表面污染©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.LBIC测试——长短波均异常405nm656nm874nm974nm1#EL405nm656nm874nm974nm10#EL1#样品405nmIQE未见划痕，其余明显可见小结：电池片浅层（5μm）内有异常，更深处也可能有异常10#样品405nmIQE絮状不明显，其余明显可见异常原因同1#样品波长与注入深度对照表激光波长（nm)注入硅深度（μm）9809995061850186503.44500.5三.多晶电池其他常见EL黑区—--硅片基体缺陷©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.普通位置可见纹状缺陷群，与EL对应EL异常区不可见缺陷群10#EL10#硅片腐蚀三.多晶电池其他常见EL黑区—--硅片基体缺陷异常区SEM腐蚀后，普通位置可见普通位错群，异常区未见特征形貌位错群小结：EL异常区不是一般腐蚀处理可见的缺陷群©2012HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.三.多晶电池其他常见EL黑区—--硅片基体缺陷硅片基体出问题了，非隐裂的情况下，什么原因会这样？©2014HareonSolarTechnologyCo.,Ltd.总结：①无EL黑边的硅片，硅片A,B,C的效率没有差异。②解决多晶EL黑边，最有效的方式：用优质原辅料，采用高纯层铸凝坩埚，控制好长晶，冷却时间。③电池制备异常（污染，断删）同样会出现EL黑区。④多晶电池其他EL暗区（非边缘）主要是硅片位错造成THANKYOU!