[发明专利]一种选择性掺杂区域特性的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种选择性掺杂区域特性的检测方法。

背景技术

目前太阳电池的生产应用发展迅速，其中晶体硅太阳电池占据主流地位，普通的晶体硅电池采用“化学清洗制绒-高温气体扩散制pn结-PECVD镀制减反射膜-丝网印刷金属浆料-高温烧结金属电极”的制作工艺，电池光电转换效率可到17%-18%。为进一步提高电池的效率，出现许多新的技术，其中选择性发射极是目前被认为未来一个主流的高效电池新技术。

普通的高温气体扩散掺杂制pn结的技术可以在电池形成一个较均匀掺杂层，即形成太阳电池的发射极。这个掺杂层与基底形成pn结，掺杂浓度越高，掺杂层的方块电阻越低。但是均匀单一掺杂层的掺杂浓度必须考虑各方面的不同要求，如果表面掺杂浓度太高，会使光生载流子在表面的复合速率增加，从而增加了电流的内部消耗，输出的电流电压降低；如果表面掺杂浓度太低，那么与金属电极的接触电阻增加，电池的输出电流电压也会降低。

选择性发射极根据上述的矛盾，采用了高低结合的选择性扩散方案，即在一般区域采用低掺杂浓度，在与电极接触区域采用高掺杂浓度的方案。实现这一结构有多种技术手段，一般先采用常规的气体扩散掺杂，再进行后处理，具体包括：两次气体扩散、气体扩散+化学腐蚀反刻、气体扩散+激光掺杂、气体扩散+掺杂浆料，等等。采用选择性发射极可以提高0.3%-0.5%的电池效率。目前有包括尚德等多家主流公司采用这种方案。

选择性发射极的特征是电极区域形成高浓度的掺杂区，该高浓度掺杂区域的宽度一般比电极的宽度稍大，目前电极宽度一般在50~100μm，对应的选择性高掺杂区域一般制作宽度为200~300μm，未来随着电极宽度的减小，选择性高掺杂区域也会进一步减小到100μm以下，从形状上看该区域就是一条细线，长度接近电池的边长（125mm或156mm）。

传统对于扩散浓度，以及扩散层的方块电阻的测量，基本上是针对大面积均匀掺杂表面，测量面积一般要求直径几个mm以上，如4探针法，ECV法等。这些方法对于选择性发射极均无法使用。

因此，如何对选择性发射极区域的掺杂浓度和形成的电阻值进行表征，是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种选择性掺杂区域特性的检测方法，该方法可以对选择性发射区域的掺杂浓度的分布状况和电阻值进行表征。

本发明的上述技术问题是通过如下技术方案来实现的：一种选择性掺杂区域特性的检测方法，采用光速诱导电流技术即聚焦激光束在硅片表面扫描，同时记录扫描各点时产生的光电流值，通过测量选择性掺杂前后光电流的变化情况，获得选择性掺杂区域的特性。

光束诱导电流（Light beam induced current）技术是一种检测光电器件光电转换性能的技术，通过利用聚焦激光束在光电器件表面逐点扫描，同时测量在每一点产生的光电流，通过注入光能量和输出光电流的对比，评价每一点区域的光电转换性能。

为了节省时间，可以不用对整个晶体硅片进行扫描，而仅扫描选择性掺杂区域及其周边区域即可。

同时，为了获得可靠的光电流数据，在靠近选择性掺杂区域及其周边区域制作收集光生电流的电极，可以减少传输电阻对测量的干扰。

本发明所述聚焦激光束的激光波长优选为400~1100nm，该波段为硅的响应波段，如使用其他衬底材料，可选择相应材料的响应波段。

本发明所述聚焦激光束的光斑直径小于选择性掺杂区域的最小尺寸。如选择性掺杂区域的最小尺寸为其宽度，则本发明所述聚焦激光束的光斑直径小于选择性掺杂区域的宽度，如选择性掺杂区域的最小尺寸为其长度，则本发明所述聚焦激光束的光斑直径小于选择性掺杂区域的长度。

通常来说，选择性掺杂区域的最小尺寸为其宽度，选择性掺杂区域的宽度通常在10~300μm之间，所以本发明所述聚焦激光束的光斑直径优选为10~300μm，实际使用时，小于选择性掺杂区域的宽度即可，以保证选择性掺杂区域的所有位置都可以采用激光束扫描到，因此可以检测得到选择性掺杂区内部及周边区域的性能分布特性。

本发明检测选择性掺杂区域的特性通常包括选择性掺杂区域的掺杂浓度分布情况以及选择性掺杂区域的电阻值。在选择性掺杂前后分别对同一个测试区域进行扫描，获得选择性掺杂前后选择性掺杂区及其周围区域的光电流数据。通过对比前后的数据，可以去除样品衬底及其他处理环节引入的影响和测量误差。