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

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

晶体硅太阳电池的暗电流类型分析

暗电流简介 暗电流分类 具体事例 总结

晶体硅太阳电池的暗电流类型分析

暗电流简介A

N

暗电流

{

二极管反向饱和电流 薄层漏电流 体漏电流

P

材料缺陷

工艺问题

}

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暗电流分类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 常见的漏电类型 5,腐蚀坑密集区域漏电 6 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

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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 1 2 1 3 4 5 1 2 2 3 4 5 1 2 3 3 4 5 Uoc 0.6142 0.6175 0.6083 0.6132 0.6101 0.6164 0.6223 0.6168 0.6170 0.6193 0.6215 0.6213 0.6280 0.6199 0.6236 Isc 7.31 7.21 7.30 7.29 7.26 7.30 7.23 7.37 7.36 7.36 7.35 7.44 7.28 7.37 7.37 Rs 0.0026 0.0034 0.0013 0.0026 0.0026 0.0025 0.0048 0.0031 0.0030 0.0039 0.0037 0.0041 0.0051 0.0035 0.0030 Rsh 0.28 0.23 0.22 0.22 0.22 0.39 0.40 0.72 0.45 3.18 7.76 19.73 9.77 8.91 15.60 FF 61.2 57.0 56.5 57.3 56.6 64.9 63.8 69.3 65.8 70.9 73.4 73.9 74.1 74.4 75.2 NCell 0.1131 0.1043 0.1031 0.1052 0.1031 0.1202 0.1181 0.1294 0.1229 0.1327 0.1379 0.1404 0.1392 0.1398 0.1420 Irev1 12.1 12.2 12.2 12.2 12.2 11.6 11.3 9.4 11.2 4.1 2.6 1.2 1.3 1.4 1.1 再次磨了四边 磨了一边 磨了靠近主栅两 边 磨了三边 磨了离主栅两边 磨了四边 未刻蚀片

1,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。

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2 丝网污染

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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

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穿孔/ 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。

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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

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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。

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7 金属杂质超标ICP-MS测试结果：(单位：ppb)Analyte B Na Mg Al Ca Cr Mn Fe Cu Mo Ag Sn W Cell1 752.370 1058.907 84.194 371.576 185.277 39.527 14.173 333.179 22.747 8.165 222.135 171.154 17.224 Cell2 669.497 408.792 143.702 1240.750 150.470 9.332 3.889 79.114 6.057 1.973 563.718 180.546 12.383 Si1 7

29.504 593.292 139.159 207.73 449.789 2.438 2.658 59.805 2.298 1.718 -5.917 41.282 -3.739 Si2 495.606 1093.868 219.695 178.642 908.115 5.635 3.185 72.584 113.276 1.304 -5.900 257.487 2.833

该批次电阻率在0.5-0.9 cm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。

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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

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8 Si3N4颗粒造成的漏电显 微 照 片 反向EL

正向EL

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8 Si3N4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。

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SiC造成的漏电 9 SiC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)

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10 材料本身带来的其他强复合中心

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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。

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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下，这种漏电不会表现出来。

12

10

8

current

6

4

2

0 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

reverse bias voltage

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总结线性漏电：12

10

8

current

6

4

2

0 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

reverse bias voltage

出现发射区或者体区反转、杂质或者一些缺陷贯穿 整片电池，都会引起比较严重的线性漏电。

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总结非线性漏电：

12

12

10

10

8

8

current

6

current-12 -10 -8 -6 -4 -2 0

6

4

4

2

2

0

0 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0

reverse bias voltage

reverse bias voltage

相关缺陷没有贯穿电池片，则只是在电池中相应的位 置形成一个复合中心，起到虏获电子和空穴的作用。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gft4.html