GBTXXXXX—20XX《高电导率铝合金挤压棒材和板材》

1、国家标准太阳能电池用错基 皿-V族化合物外延片预审稿 编制说明一、 工作简况1 立项目的和意义由于社会经济的迅速发展，人们对能源的需求急剧增加。传统能源（包括石油、煤炭、 天然气等）日益枯竭，还引发渐趋严重的环境问题， 将会阻碍世界社会经济的可持续性发展。 使用太阳能绿色能源作为解决地球环境问题的有效途径之一， 得到了越来越多的关注， 成为 目前世界新能源开发和利用的重要方向。尽管早在 50 年前，太阳能电池就被发明出来，但 是当时的太阳能电池的转换效率低下， 并且价格极其昂贵， 主要用作卫星及航空航天飞行器 等的电源，直到 90 年代，太阳能电池的效率才有了一定的提高，开始应用进入大众视野得

2、 到广泛应用， 并逐渐向全球扩展。 目前光伏行业的量产的太阳能电池片 （硅基太能电池片及 锗基太阳能电池片）中，以硅基产品为主，但相对于硅基太阳能电池片，锗基太阳能电池片 具有更高的光电转换效率， 及抗辐照特性， 在地面和空间飞行器中逐渐得到应用。 但是由于 国内太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片起步较晚，相应的生产厂商较少，产品也是良 莠不齐，暂无相应的外延片标准，因而制定太阳能电池用锗基川 -V族化合物外延片标准， 不但能规范目前太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片生产，更是填补我国太阳能电池用 锗基川-V族化合物外延片标准的空白，促进国内太阳能电池用锗基川 -V族化合物外延片的 标准化

3、及国际化具有重要的意义。2 任务来源根据国家标准委关于下达 2014 年第二批国家标准制修订计划的通知 （国标委综合 201489号）的要求，由厦门市三安光电科技有限公司负责对太阳能电池用锗基川 -V族 化合物外延片国家标准进行制定， 项目计划编号为20141878-T-46Q由于厦门市三安光电 科技有限公司和天津三安光电有限公司均隶属于三安光电股份有限公司， 申请该项目后， 太 阳能电池业务和主要人员均已迁入天津三安光电有限公司， 因此第一起草单位由 “厦门市三 安光电科技有限公司”变更为“天津三安光电有限公司” 。3 本标准的主要起草人本标准的主要起草人：毕京锋、宋明辉、李森林、陈文浚、吴

4、超瑜、王笃祥4 主编单位的技术基础天津三安光电有限公司是三安光电股份有限公司（股票代码 :600703）的全资子公司，2008年 12月注册成立，注册资本金 6亿元人民币 , 专业从事半导体 LED 外延片、芯片， 太 阳电池外延片、芯片的研发与生产。拥有国内一流、国际领先水平的研究基础设施。拥有 10000 级到 100 级的现代化洁净厂房，拥有国际最先进的外延生长和芯片制造设备，为聚光 太阳电池外延生长和芯片工艺开发提供良好的平台。 2013年 6 月，公司被授予 “天津市认定 企业技术中心 ”的奖牌 ，目前中心拥有外籍专家及博士 17 人，与中国科学院，清华大学， 华中科技大学，厦门大学

5、，天津理工大学， 18 所，美国 LUMINUS 公司和日本名古屋大学 等多家科研单位建立了良好的合作关系。截至目前公司申请专利 51 件，其中授权专利 20 件，发明专利 3件，实用新型专利 13 件，外观 4 件。已经基本达到了国际中等规模企业水 平。在多结太阳能电池技术方面，三安光电自成立之始就一直跟踪研究高效化合物太阳电 池， 2002 年开始空间应用化合物太阳电池的研究，并很快实现 GaAs/Ge 单结电池的批量化 生产，效率达19.8%; 2006年空间应用GalnP/GaAs/Ge多结化合物太阳电池批量生产效率 达到 26.7%。公司积极响应国家的绿色环保节能政策， 此后又投入地

6、面应用聚光型多结化合 物太阳电池的研究，于 2006年底完成 200 倍聚光电池开发，效率大于 32%，并于 2008年 成功应用于厦门三安厂区的聚光发电系统;截止到 2015年 12月，三安光电开发的三结太 阳能电池可承受大于 1000 倍聚光，最高转换效率达 39%以上，目前已在青海格尔木安装 110MW高倍聚光示范电站，电池经Fraunhofer验证电池效率也达到42%，处于国内领先水 平。5 主要工作过程2015年 07月 16 日，由全国半导体材料标准化分技术委员会组织，在河南省焦作市召 开太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片标准 第二次工作会议，与会专家对标准从技 术内容和文本质量

7、等方面进行了充分的讨论， 并提出修改建议。 根据与会专家建议， 编制组 对标准进行了修改，征求意见稿，并发函相关单位征求意见，根据行业内征求的意见，编制 组对征求意见稿进行修改，形成了预审稿，待 1 2月份呼和浩特会议中进行讨论。二、 标准编制原则和确定标准主要内容的依据1、编制原则本标准起草单位自接受起草任务后， 成立了本系列标准编制工作组。 初步确定了 太阳 能电池用锗基川-V族化合物外延片标准起草所遵循的基本原则和编制依据：1）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求；2）根据国内太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片的具体情况，力求做到标准的合理 性与实用性；3）根据技术发展水平及测试数据

8、确定技术指标取值范围。2、确定标准主要内容的论据1 标准题目与适用范围1.1本标准立项名称为 太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片标准”。1.2规定了本标准适用范围：本标准规定了太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片（以 下简称 “外延片 ”）的分类、技术要求、检验方法和规则以及标志、包装、运输和贮存。本标 准适用于制备太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片。2 分类及牌号2.1 分类外延片按照外延结构包括晶格匹配电池外延片和晶格失配电池外延片， 外延片按衬底直 径主要分为 50mm、 1 00mm、 1 50mm、200mm 四种规格。2.2牌号太阳能电池外延片牌号表示为：空格空格牌号的第1项表

9、示外延片的电池结构，分别如下：a丄M表示晶格匹配结构；b. MM表示晶格失配结构；c. ILM表示倒装晶格匹配结构；d. IMM表示倒装晶格失配结构。222牌号的第2项表示外延片的电池结数，分别如下：a. S表示单结太阳能电池；b. 2J表示双结太阳能电池；C.3J表示三结太阳能电池；d. 4J表示四结太阳能电池；e. 5J表示五结太阳能电池；f. 6J表示六结太阳能电池。牌号的第3项表示外延片结构，用每一结电池基区材料的分子式表示外延片的名称。牌号的第4项表示外延片的规格大小，分别如下：a. 2i n.表示直径 50mm；b. 4i n.表示直径 100mm；c. 6 in.表示直径 150

10、mm；d. 8i n.表示直径 200mm。牌号的第5项表示外延片的编号示例LM-3J GaInP/Ga(ln)As/Ge4in.20150616-0202 表示批片号 20150616-0202的直径为100mm的晶格匹配的GaInP/Ga(ln)As/Ge三结太阳能电池。LM-S GalnP 4in.20150617-0506 表示批片号 20150617-0506 的直径为 100mm 的晶格匹 配的GalnP单结太阳能电池。3太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片技术要求3.1太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片基本结构见图1与图2因太阳能电池的主要功能层对太阳能电池性能影响尤为关键，因

11、而对其中不可缺少的部分功能层加以规定。单结电池结构应包括衬底、基区、发射区和欧姆接触层，可以含有背场层、窗口层或 其他功能层结构（由供需双方商定）。图1:单结电池外延片基本结构多结电池结构应包括衬底、子电池、隧穿结和欧姆接触层，可以含有其他功能层结构 （由供需双方商定）。图2:多结电池外延片基本结构3.2晶格匹配度晶格匹配度主要是指电池的外延层与衬底的匹配程度，当晶格匹配时，电池的外延层一般具有较好 的晶体质量，此外，因不同的晶格匹配程度也确定着电池具有不同的电学特性。因而，此处对其加以区 分。表1外延片电池匹配度技术要求项目晶格匹配结构晶格失配结构晶格失配度f|f|<0.2%|f|&g

12、t;0.2%3.3欧姆接触层电学性能欧姆接触层的导电类型和载流子浓度都将直接影响电池的性能，并且所有的山-V族电池要求基本一致，因而对其作出要求。表2太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片电学性能要求导电类型载流子浓度，cm-3P>31018N>310183.4外延片薄膜厚度不均匀性：外延片薄膜厚度的不均匀性最终将影响不同位置的电池的性能， 就目前III-V族化合物电 池的制备设备来看，厚度的不均匀性一般都能比较均匀，除非设备异常，因此对其作出要求， 即沿定位边径向厚度不均匀性小于6%,即图1中A、B、C三点位置的厚度差异小于6%。图3外延片径向厚度不均匀性测试位置3.5表面质量技术

13、要求外延片的表面质量直接影响产品的外观， 而电池制作区内的表面质量对电池的性能也有 影响，且表面质量的检测为无损检测，可以直接剔除不良品，操作方便，因而对表面质量作 出要求，详细如下：晶格匹配结构外延片的表面质量应符合表 3的规定表3晶格匹配结构外延片表面质量项目要求50 mm100 mm150 mm200 mm晶片污染无无无无划痕<3条<12条<27条<48条白点<5个<20个<45个<80个表面缺口无无无无表面均方根粗糙度Rq<5nm<5nm<5nm<5nm晶格失配结构外延片的表面质量应符合表4的规定。表4晶格失配结构

14、外延片表面质量项目规格50 mm100 mm150 mm200 mm晶片污染无无无无表面缺口无无无无其他项目由供需双方协商决定a.晶片污染，划痕，白点和表面缺口图4晶片污染图5划痕图6白点b表面粗糙度图8 10卩mK 10卩m AFM表面均方根粗糙度 Rq测试4太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片检验方法4.1外延片厚度不均匀性检测外延片厚度不均匀性的检测可以参照GB/T 8758-2006砷化傢外延层厚度红外干涉测量方法进行。4.2表面质量外延片晶片污染、划痕、白点和表面缺口的检验按 GB/T 6624的规定进行，表面均方根 粗糙度按GB/T 31227的规定进行。4.3晶格失配度测试进行2

15、&3扫描，记录外延峰（0）及衬底峰（0）的位置，计算外延的失配度ff=（a e-a0）/a0其中，ae和a 0分别为外延层和衬底的晶格常数。根据布拉格定律n入=2dsin，可直接通过XRD的计算外延层的失配度f:f=（sin （0-sin（e）/sin （e4.4外延片结构测试外延片结构测试可以参照GB/T 24580利用二次离子质谱（SIMS ）标定外延片中的AL、 Ga、In、As、 P等III-V族元素及C、Si、Zn、Te等参杂计的相对含量，确定外延层的结构。5检验规则 5.1检验和验收产品应由供方技术质量监督部门进行检验，保证产品质量符合本标准的规定，并填写 产品质量证明书。

16、需方可对收到的产品按本标准的规定进行检验。若发现产品质量不符合本标准或合同 要求时，应在收到产品之日起1个月内向供方提出，由供需双方协商解决。5.3组批同一星期内采用同一设备工艺生产的同一结构的外延片构成一个检验批次。5.4检验项目、及抽样验收每批外延片抽检项目：外延片表面质量，晶格失配度，按GB/T 2828.1般检测水平II,或由供需双方协商确定的抽样方案进行检测。每批外延片抽检项目：外延片的薄膜厚度均匀性，基本结构及欧姆接触层电学性能， 按GB/T 2828.1特殊检验水平S-2或由供需双方协商确定的抽样方案进行检测。生产外延片用于的同批次锗衬底片参照 GB/T 30861。5.5检验结

17、果判定锗衬底片的检测项目中导电类型、 参杂剂、电阻率、晶向及晶向偏离度与标准GB/T30861不符合，贝U判该批外延片产品为不合格。外延片结构与本标准规定不符合，则判该批产品为不合格。外延片的其他检验项目的接受质量限(AQL )见表5。抽检不合格的产品，供方可对不合格项进行全数检验，除去不合格品后，合格品可以重新组批。表5:检验项目、规则及判据序号检验项目接受质量限(AQL)1径向厚度不均匀性2.52表面质量晶片污染1.0划痕2.5白点2.5表面缺口2.5表面均方根粗糙度Rq2.5表面缺陷2.53晶格失配度2.54欧姆接触层电学性能1.0三、标准水平分析通过文献检索和网上查询，国内暂无关于太阳能电池用锗基川-V族化合物外延片的相关标准。四、重大分歧意见的处理经