晶体硅太阳电池的暗电流类型分析

晶体硅太阳电池的暗电流类型分析阿特斯阳光电力科技有限公司黄洁2010-11-19

暗电流简介

暗电流分类

具体事例

总结暗电流简介NPA暗电流{二极管反向饱和电流薄层漏电流体漏电流材料缺陷工艺问题}暗电流分类常见的漏电类型1，边缘刻蚀未完全2，丝网污染3，烧穿/肖特基漏电。4，穿孔/裂纹5，腐蚀坑密集区域漏电6，沿着位错或者晶粒不规则扩散7，金属杂质超标8，Si3N4颗粒造成的漏电9，SiC漏电10，材料本身带来的其他强复合中心11，场致漏电/反向击穿1边缘刻蚀未完全

选取5片电池片不做刻蚀再逐一磨边测试

顺序UocIscRsRshFFNCellIrev1

110.61427.310.00260.2861.20.113112.1未刻蚀片20.61757.210.00340.2357.00.104312.230.60837.300.00130.2256.50.103112.240.61327.290.00260.2257.30.105212.250.61017.260.00260.2256.60.103112.2210.61647.300.00250.3964.90.120211.6磨了一边20.62237.230.00480.4063.80.118111.3磨了靠近主栅两边30.61687.370.00310.7269.30.12949.4磨了三边40.61707.360.00300.4565.80.122911.2磨了离主栅两边50.61937.360.00393.1870.90.13274.1磨了四边310.62157.350.00377.7673.40.13792.6再次磨了四边20.62137.440.004119.7373.90.14041.230.62807.280.00519.7774.10.13921.340.61997.370.00358.9174.40.13981.450.62367.370.003015.6075.20.14201.11，并联电阻和填充因子降的极低。2，暗电流非常大，效率降低。3，开路电压和短路电流略有降低。2丝网污染3烧穿/肖特基漏电烧结参数设置不合理、扩散方块电阻极差比较大、扩散烧结不匹配、烧结炉局部过热均有可能引起烧穿，形成金-硅接触，即肖特基漏电。用shuntscan扫描结果如下：对策：减小方阻，降低烧结温度。衔接好扩散和烧结工艺4穿孔/裂纹扩散和印刷均有可能使杂质和浆料贯穿这类缺陷，形成回路。使电池片产生漏电情况。原因分析：单晶硅的体缺陷、应力释放等原因。5腐蚀坑密集区域漏电多晶硅片表面经过制绒和扩散以后容易出现一些肉眼可见的腐蚀坑（也称暗纹、绒丝等），是各类杂质和复合中心的集中地。这些区域伴随着一些漏电现象。腐蚀坑的SEM照片6沿着位错或晶界不规则扩散1，杂质原子容易在晶界位置集中，形成各类缺陷和复合中心。2，高温扩散的原子也容易沿着位错和晶界形成微小的桥路漏电。7金属杂质超标AnalyteCell1Cell2Si1Si2B752.370669.497729.504495.606Na1058.907408.792593.2921093.868Mg84.194143.702139.159219.695Al371.5761240.750207.73178.642Ca185.277150.470449.789908.115Cr39.5279.3322.4385.635Mn14.1733.8892.6583.185Fe333.17979.11459.80572.584Cu22.7476.0572.298113.276Mo8.1651.9731.7181.304Ag222.135563.718-5.917-5.900Sn171.154180.54641.282257.487W17.22412.383-3.7392.833ICP-MS测试结果：（单位：ppb)该批次电阻率在0.5-0.9Ωcm左右，而四个样品B含量均超标，我们推测该批料为重掺料，并采用了P补偿，这对电池漏电影响非常大。7金属杂质超标参照上图，各种金属含量超标将造成电池效率的下降及暗电流的上升8Si3N4颗粒造成的漏电显微照片反向EL正向EL8Si3N4颗粒造成的漏电Si3N4颗粒主要来源于铸造多晶硅时在坩埚表面喷涂的Si3N4脱落融入硅锭所致，其SEM扫描照片如下，成柱状晶体。9SiC造成的漏电大角度晶界中的SiC沉淀TEM照片硅材料在高温下石墨键引入特点：硬度高，切割时容易造成硅片出现阴刻线（凹槽）或阳刻线（凸出）10材料本身带来的其他强复合中心10材料本身带来的其他强复合中心

Shuntscan扫描结果如下所示这类漏电的主要表现是：Voc偏低，Isc正常，Rsh较低，FF低，漏电流很大。11场致漏电/反向击穿场致漏电是指由于所加反向偏压过高而引起的暗电流，其实质是二极管的反向击穿。在正向加压和较低的反偏电压作用