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LSCM在晶体硅太阳能电池生产和开发中的应用

2014-1-3 11:44| 发布者: echo| 查看: 9127| 评论: 0|来自: solarzoom

摘要: 摘 要:为了满足快速、精确的测量分析,将激光扫描共聚焦显微镜(LSCM, Laser Scanning Confocal Microscope)引入的晶硅电池开发和生产过程中,本文阐述了激光扫描共聚焦显微镜的测量原理以及在电池各环节测量中的 ...
  原始硅片需要进行表面织构化以形成陷光结构,增强光学吸收性能,表面织构化又称作制绒或者扩散前处理。目前采用的化学腐蚀方法,是利用硅在化学溶液中发生各向异性(单晶)或各向同性腐蚀的特性,形成特定的形貌。

  判定织构化优劣通常采用宏观的和更为综合的测量手段--积分反射仪,所得反射率水平受宏观陷光性能直接影响,其实受更多的微观间接因素共同制约,如陷光结构规格、均匀性、边角形貌,深入研究和评价就需要用到微观测量手段。

  图5、6分别显示了在LSCM平台测量的单、多晶表面陷光结构,对比Gim Chen与Ismail Kashkoush研究中[4]的光学和电镜图像,LSCM已经能够将“金字塔”和“蠕虫”的立体形貌完整呈现,并且仍有进一步放大的空间。

  2.2 边缘隔离的测量

  图7 采用不同蚀刻方式的硅片边缘:A,湿法蚀刻;B,等离子蚀刻

  在晶体硅电池生产中,为了实现电池结构,通常要对边缘导通的p-n结进行阻断,可能用到包括等离子蚀刻、激光蚀刻、化学溶液蚀刻等不同方式,化学溶液蚀刻(即湿法蚀刻)是目前已经成熟运用、替代等离子蚀刻的技术方案。这得益于化学溶液蚀刻可以兼顾保留硅片有效面积、提高背面接触性能、保持边缘机械强度等优势,通常更关注的是背面的腐蚀深度和腐蚀形貌[5]。另外,等离子蚀刻(图7 B)在硅片正反面都会造成不同程度的过刻区域(颜色较明亮的斑块),所以相对于等离子蚀刻,化学溶液蚀刻的优势更来自于减小了对正面边缘p-n结的损伤(图7 A),在保留硅片有效面积的基础上,进一步提高了p-n结的面积,对于电池电流的提升和漏电的抑制都很显著。

  2.3 电极及金属化的测量

  起汇集电流作用的电极,通常做成梳状或网络状栅线,无论是材料的选用还是电极的形貌,都对电池的性能有着至关重要的影响。所以在目前成本和性能兼顾的行情下,无论是产品开发过程还是生产环节,不仅需要监控栅线宽度,更需要关注栅线高度及纵横比。而对于栅线宽度的观察相对比较方便,即使普通的光学显微镜也能做到有效的观察[7],要对栅线高度做准确测量就需要用到SEM[8]或LSCM,而且SEM需要通过横断面进行高度测量,LSCM可以从正面获得栅线3D形貌测量(图8)。
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