| 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）
图8 太阳能电池栅线2D和3D形貌 LSCM快速无损测量，更适合监控的需要，目前唯一的不足是还需要人工选点，不能进行测量程序的二次开发实现大面积、多点自动测量，人工选点就存在一定的局限性和统计偏差。 2.4 制程异常判断 除了上述几个电池生产环节监控的应用，LSCM作为高精度外观、形貌分析技术，通过与硅片或电池参数、红外热成像（IR，infra-red thermal imaging）[8]、光/电致发光（PL/EL，Photoluminescence/Electroluminescence）技术进行比对或联用，还可以分析解决制程的很多实际问题。 图9所示为硅片表面吸附透明杂质，利用肉眼很难观察到，但是在LSCM下就可以发现吸附杂质的区域较正常区域有一定的颜色差异。可惜LSCM不能像SEM一样配置能谱仪进行成分测量，所以只能通过杂质的形态、形成环境和化学反应推测其成分。
图10 残缺的银栅线外貌 对于图10所示的栅线缺失的问题，实际上是得益于电池的高漏电数据以及红外热成像定位的漏电位置，在利用LSCM观察漏电位置时发现了银栅线缺失，而且在缺失的栅线处有多处塌陷。为了考察清楚栅线缺失的根本原因，进一步对漏电位置进行了断开，从横断面上发现了晶体存在贯穿电池前后的孔洞（图11 A），是造成电极塌陷及p-n结导通的诱因，因为正常区域（图11 B）的横断面都是光滑、完整的。国内西安交通大学的黄国华[9]等人曾经在研究报告中指出多晶的微孔缺陷，本文所发现的缺陷也具有上述微孔的相应特征。 |
