电池端影响低并阻因素分析汇总

电池端影响低并 阻 因素分析汇总 1.刻蚀不净或未刻蚀 2.单点烧穿 3.多点烧穿 4.擦片和漏浆 5.丝网污染 6.主栅漏电 7.硅材料表面损伤层 8.肖特基类型漏电 9.银浆粘度关系 10.晶界处漏电 11.腐蚀坑密集区域漏电 12.金属杂质超标 13. Si3N4颗粒造成的漏电 14. SiC漏电 15.反片 16.未扩散 17.微晶和分布晶 目录 一 、 刻蚀不净或未 刻蚀 去除太阳能电池的周边结 ， 扩散工艺中在硅片的上表面和周边都扩散上了 N 型结 ， 如果不去除周边的 N型结会导致电池片正负极被周边的 N型结联接起来 ， 使 电池正负极接通 ， 起不到电池的作用了 。 等离子刻蚀的作用： 刻蚀不净或未刻蚀表现形式： 扩散后的 N型层 P型基底 AL背场 如果硅片未刻蚀或刻蚀不净片没有及时发现，并且下传印刷，将产生低并阻片，我们 可以通过红外热成像仪进行检测，判断 23#片是否刻蚀原因产生： EL：刻蚀不净或未刻蚀在 EL下观察无明显现象 IR：刻蚀不净或未刻蚀在 IR下表现为电池片边缘发红 刻蚀不净主要是由于硅片边结由于设备原因或人为原因未去除干净，导致并联 电阻过小的异常现象，主要有以下一些原因： a.刻蚀功率过小； b.刻蚀时间不足； c.刻蚀压力波动导致刻蚀不均； d.刻蚀时机台故障，以致刻蚀未进行完全； e.刻蚀时，硅片底部托盘未旋转，导致刻蚀不均； f.人为原因，将未刻蚀硅片下传； g.对于刻蚀机的腔体要定时的清洁，否则腔体过脏， 影响高频放电，最终会影响辉光的效果，致使产生 刻蚀不净，尤其是七星电极板。 电极发黑 刻蚀不净或未刻蚀原因分析： 二、 单点烧穿 ： 通常意义上指 IR拍摄出呈现点状发红的漏电现象，具体表现如下图所示： 隐裂引起的点状烧穿： 该类异常片主要有两种产生方式： 1.扩散前隐裂 —— 在扩散步磷源顺着裂缝扩散，从而导致上下导通，产生点状烧穿； 2.印刷前隐裂 —— 在印刷过程中，浆料恰巧印过裂缝，银浆通过裂缝渗透到背面产生点 状烧穿。 EL下表现为单点发黑 IR下表现为点状发红 欧姆龙下观察到细栅缺失 在 SEM下观察到细栅处有裂痕，由此推测该点烧穿是由隐裂引起的， Ag颗粒渗进裂痕导致 PN结导通； 解决方案： 对于由隐裂而产生的点状烧穿，我们必须规范生产现场操作，尽量避免产生隐裂片的 可能。比如装舟卸舟时轻拿轻放，保持印刷机台干净平整等等。 隐裂成因分析： 由于晶体硅的体缺陷、应力释放等原因，致使其抵抗外界应力的能力减少，严重时能 造成电池片的隐裂。 微隐裂引起的点状烧穿： 该类异常片主要是因为硅片本身晶体结构存在缺陷，在烧结过程中会破坏晶体结构， 银浆顺着晶界渗透至基区，从而产生漏电。我们通常也称此现象为微隐裂。 太阳能电池缺陷检测（ EL）测试仪利用晶体硅的电致发光原理，我们看到的 EL图像 下 ,黑线是沿着栅线方向 .这个主要是因为该细栅线由于一些原因 (如隐裂 \断栅 )造成电流无 法正常导出 ,致使整条细栅在 EL下都是显示黑色。 热成像 EL正向偏压 正面虚印 背面发黑 欧姆龙及扫描电镜测试 正常细栅断面 异常细栅断面 正常背场断面 异常背场断面 由扫描电镜图片可知：微隐裂正面与背面均存在凹槽缺陷，导致点状烧穿。 由上图可知，在微隐裂处有明显的凹陷 三、 多点烧穿 ： 指 IR拍摄出呈现多点甚至小面积发红的漏电现象，具体表现如下图所示： EL下表现为连续小黑点， 严重的部位呈现一团黑色 IR下表现为局部大面积发红 取样点 1 取样点 2 取样点 1处 SEM （ 3）从擦片 剖视上可以看 到若干的圆点， 这些圆点即为 银浆，在擦片 的过程中银浆 渗进绒面凹陷 处。 电池片的下边有漏浆 IR为边缘漏电 EL图片漏浆现象不明显 边缘漏浆 EL 原因分析： 1.材料问题： C等杂质含量过高会导致击穿； C含量偏高，并阻偏小，漏电偏大； 2.主栅污染； EL分析均无现象； IR分析均为主栅上点状烧穿，查看电池片表 面发现烧穿位置均有一小黑点，且均在主栅上； 主栅漏电 EL&IR分析： 正面 100倍效果图显示为一点状 发黑，应为烧穿所致，放大至 1000倍后发现烧穿位置已有小裂 纹，暂无法确定是烧穿所致还是 烧穿前就已存在； 主栅漏电 SEM和欧姆龙分析： 正面 100倍视图 正面 1000倍视图 正面 3D视图 背面 3D视图 3D视图显示烧穿位置正面 已塌陷，背场略微凸起； 从主栅异常点视图可以看出，异常点有大量铝颗粒存在，即证明导致烧穿的原因为 正栅上沾染铝浆，导致此异常的主要原因为印刷现场 5S及人员操作不到位产生； 主栅漏电 SEM分析： 主栅异常点视图（铝） 正常主栅视图（银） 七 、 硅材料表面损伤 层： 单晶： 单晶硅棒用切片机切割成片时 ,因机械切割使硅片表面受到损伤的区域可以 分为四部分 ,即表面粗糙区 ,碎裂区 ,位错网络区和弹性应变区 .对高精度切片机损伤 区的总厚度约为 10~20 μm,这些表面损伤区若不去除掉 ,将在高温扩散时产生大量表 面复合中心 ,增加表面复合几率 .减少扩散区域少子寿命 ,从而降低太阳电池效率 .制 造太阳电池时 ,去除表面损伤层 ,可通过制绒面减薄硅片实现。 多晶： 作为脆性材料，多晶大锭切方后，在小硅锭表面会有机械损伤层存在，包 括碎晶区、位错网络区和弹性应变区，其结构如下图所示。碎晶区又称微裂纹区， 是由破碎的硅晶粒组成的；位错网络区存在大量位错；弹性应变区则存在弹性应 变，硅原子排列不规整。 由于损伤层的存在，尤其有大量微裂纹的碎晶区的存在，在后续的切片、电 池片生产和组件生产过程中，很容易成为裂纹的起始点，引起硅片或电池片的隐 裂、微裂纹、崩边和碎片。 因此，多晶大锭在切方成小硅锭后一般都需要通过机械研磨或化学抛光，去 除或减小硅锭表面损伤层。 八、 肖特基类型 漏电： 肖特基二极管是以其发明人肖特基博士（ Schottky）命名的， SBD是肖特基势垒二极 管（ SchottkyBarrierDiode,缩写成 SBD）的简称。 SBD不是利用 P型半导体与 N型半导体接触 形成 PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。 因此， SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二 极管。 肖特基漏电形成原因： 1.绒面损坏： 电池表面用腐蚀法制成的绒面，对入射光有强的减反射性能， 是其优点。但是，腐 蚀后的硅片在各种操作工序中必须精心，稍不注意就会把表面的金字塔体的尖顶损坏，将 P型基底暴露出来．如果又适逢在损坏处被金属电极覆盖，便会造成短路，形成金 -硅接触， 即肖特基漏电。 注：这种损坏是随机的，不可能片片都有，且金属电极又总是分布在损坏处。上电极 栅线的遮光面积占总受光面的 8～ 10％ ，因此，整批电池由此引起短路机率是小的，整批 产品的 Rsh值低，不是扩散层绒面金字塔顶破坏并且被金属电极覆盖引起短路造成的。 烧结温度和时间不匹配 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 均可能引起烧穿，形成金 -硅接触。 为了得到好的蓝光响应，晶体硅太阳电池发射极的的厚度要在 0～ 3微米之间，如果发 射极金属被烧结，这个过程会消耗一些硅材料，如果烧结工艺参数和发射极掺杂分布没有 达到最优化，发射极金属可能会击穿发射极，最后导致金属和 p型衬底材料之间形成肖特 基类型直接接触。 用 shuntscan扫描结果如下： 九、 与银浆粘度的 关系： 银浆的受光面电极是由银粉、玻璃料和有机载体组成的银浆烧结而成。银粉纯度 ≥ 99.99％ ，粒度 ≤ 1µm，含银量 75％，含锑 1％，呈鳞片或球粒状。银粉经高温烧结后， 形成三维网状结构，锑扩散到硅片中形成高掺杂 n⁺层，使银硅有好的欧姆接触。把未 经扩散的 P型硅片， 印刷银浆烧结，测试结果硅片显示 P-N结特性，说明锑确实是掺杂 施主， 并形成 P-N结。玻璃料的主要作用是使网状结构的金属银牢固地粘附在硅片上， 增强电极牢固度。有机载体由松油醇、丁基卡必醇醋酸脂等有机溶剂和增稠剂组成。 增稠剂的作用是增加浆料的粘度度和塑性，在一定的温度下能形成坚膜， 300 ℃ 以上 能完全燃烧挥发掉，且不留灰粉。浆料通常是具有触变型的塑流型或假塑型流体．触 变性是指流体受到外力作用时，粘度迅速下降，外力消失后，粘度迅速恢复原状的性 质。浆料的粘度和触变性对丝网印刷工艺极端重要。用不同粘度的银桨烧结时，发现 银浆的粘度对 Rsh值有很大的影响。当粘度达到某定值后， Rsh及其他参数都比较理想。 银浆的受光面电极是由银粉、玻璃料和有机载体组成的银浆烧结而成。银粉纯度 ≥ 99.99％ ，粒度 ≤ 1µm，含银量 75％，含锑 1％，呈鳞片或球粒状。银粉经高温烧结 后，形成三维网状结构，锑扩散到硅片中形成高掺杂 n⁺层，使银硅有好的欧姆接触。 把未经扩散的 P型硅片， 印刷银浆烧结，测试结果硅片显示 P-N结特性，说明锑确实 是掺杂施主， 并形成 P-N结。玻璃料的主要作用是使网状结构的金属银牢固地粘附在 硅片上，增强电极牢固度。有机载体由松油醇、丁基卡必醇醋酸脂等有机溶剂和增稠 剂组成。增稠剂的作用是增加浆料的粘度度和塑性，在一定的温度下能形成坚膜， 300 ℃ 以上能完全燃烧挥发掉，且不留灰粉。浆料通常是具有触变型的塑流型或假塑 型流体．触变性是指流体受到外力作用时，粘度迅速下降，外力消失后，粘度迅速恢 复原状的性质。浆料的粘度和触变性对丝网印刷工艺极端重要。用不同粘度的银桨烧 结时，发现银浆的粘度对 Rsh值有很大的影响。当粘度达到某定值后， Rsh及其他参数 都比较理想。 十、 晶界处 漏电： 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 。 IR表现为晶界处大面积发红 EL表现为晶界处发暗 十一、 腐蚀坑密集区域 漏电： 多晶硅酸制绒产生的表面会出现“暗纹”，通过观察发现其在形成初期为彼此不相连 的相邻腐蚀坑洞，随着腐蚀的加深，腐蚀坑洞不断变大，并逐渐连成一条线，最终形成 “暗纹”。通过分析其微观形貌及与单晶硅缺陷比较，“暗纹”为一系列相邻位错的表面 “露头”，即小角晶界被酸腐蚀后相连而形成。同时各种测试结果显示“暗纹”区少子寿 命降低、 EL响应变差，“暗纹”的数量及分布直接影响多晶硅太阳电池的电性能，同时这 些暗纹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。