[发明专利]一种多晶硅片晶向测试方法有效

专利信息
申请号: 201210147178.X 申请日: 2012-05-11
公开(公告)号: CN102680444A 公开(公告)日: 2012-09-19
发明(设计)人: 付少永;熊震;刘振淮 申请(专利权)人: 常州天合光能有限公司
主分类号: G01N21/64 分类号: G01N21/64
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 张欣
地址: 213031 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 多晶 硅片 测试 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及多晶(类单晶)硅片晶向的测试方法。本发明使用光致发光成像(Photoluminence,简称PL)技术,快速获得具有不同晶向的晶粒的成像亮度信息,通过亮度差异进行比较,快速判断其晶粒的晶向。

背景技术

太阳能铸锭多晶硅片晶粒一般在1cm左右,单张硅片晶粒数量在500个以上。晶粒之间因晶向的不同,对后续电池工艺的影响也不尽相同。如<100>晶向可通过碱制绒获得高捕光效果的金字塔绒面,而<111>晶向则只能通过酸制绒或其它各向同性的制绒方式来获得绒面。不同的晶粒具有不同的晶向,不同的晶向拥有不同的绒面特性,继而产生了不同的表面复合速率,影响着最终电池的性能参数。因此,通过对整张硅片晶向的准确测试和评估,有利于对电池制备工艺的优化。然而依靠目前的技术水平,尚不能达到对整张硅片晶向准确测量的效果。

目前常用的晶向测试方法主要有两种:

(1)X射线衍射技术(X-Ray diffraction,简称XRD),其束斑直径一般在几个mm,每次只能对硅片的单个晶粒的晶向进行测量,成本高,耗时非常长,完全不能满足行业的需要。

(2)电子背散射衍射分析技术(Electron backscattered selective diffraction,简称EBSD),一般与扫描电镜联用,适合用于微区晶向测试,可以用于面扫描,具有同时能测试多个晶粒的晶向的优点。EBSD制样简单,测试精确,可以用于面扫描,其空间分辨率可达0.1μm,但是测量的范围也仅仅限制在几个cm2,不适合对全尺寸硅片进行快速表征。

发明内容

本发明的目的在于发明一种多晶(类单晶)硅片晶向的快速检测技术,解决当前光伏领域的迫切难题。

为便于更好地理解本发明,首先阐述本发明的科学原理。

硅是一种具有面心立方结构的晶体,两套面心立方点阵在对角线方向平移1/4后嵌套而成。其各个晶向对应的特性差异较大,表1列出了三种常见晶向的原子面密度和悬挂键密度。由表可知,三种晶向的原子面密度和悬挂键密度均是<100>晶向最低,<111>晶向最高。

表1.硅晶体不同晶向表面原子密度

在PL成像照片里,<111>晶向的晶粒由于表面悬挂键密度较高,所以对光激发少子的复合能力也最强,产生的荧光强度也最弱,在PL图像里也最暗。更具体而言,晶向与亮度的对应符合如下规律:最亮区域一般为<100>晶向,最暗区域一般为<111>,其他晶向的亮度处于二者之间。

因此,本发明提出:通过光致发光的检测技术,来实现对多晶(类单晶)硅片晶向的快速检测。具体来说,通过使用光致发光成像技术,可快速获得具有不同晶向的晶粒的成像亮度信息,然后通过亮度差异进行比较,进而快速判断其晶粒的晶向。光致发光成像技术测试速度快(>3000pcs/h),分辨率较高(可达0.2mm),可以对整张硅片进行测试。

应当理解,本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的,并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解,它们被收录并构成本申请的一部分,附图示出了本发明的实施例,并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中:

图1是多晶硅片PL图像。

图2是C区域的微区形貌观察(抛光腐蚀后的光学图片,为位错集聚区)。

图3是PL图像的直方图(平滑后)。

图4是从图1的PL图像低阈值分割出的位错区域(二值化处理后,白色部分为位错密集区)。

图5是从图1的PL图像高阈值分割出的<100>晶向晶粒(二值化处理后,白色部分为<100>晶向区域)。

图6是从图1的PL图像中间阈值分割出的<111>晶向晶粒(二值化处理后,白色部分为<111>晶向区域)。

图7是类单晶PL图像。

图8是类单晶PL图像的对应直方图(平滑后)。

图9是从图7的PL图像阈值分割后<100>晶向占据区域(二值化处理后,白色部分为<100>占据区域)。

图10是从图7的PL图像阈值分割后<111>晶向占据区域(二值化处理后,白色部分为<111>占据区域)。

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