Slip lines
Oxygen striations
OSF ring
PROCESS INDUCED DEFECTS/Fe MAPPING
Fe Fe Fe Contaminated vacuum chuck Boat contamination Fe detection

•

- μ-PCD法
微波光电导衰减法(μ-PCD法)相对于其他方法，有如下特点： 无接触、无损伤、快速测试 能够测试较低寿命 能够测试低电阻率的样品（最低可以测0.1ohmcm的样品） 既可以测试硅锭、硅棒，也可以测试硅片或成品电池 样品没有经过钝化处理就可以直接测试 既可以测试P 型材料，也可以测试N 型材料 对测试样品的厚度没有严格的要求 该方法是最受市场接受的少子寿命测试方法
- 在多晶浇铸生产中：
1. 硅锭工艺质量控制 2. 根据少子寿命分布准确判断去头尾位置
- 电池生产中：
1. 进片检查 ；氮化硅钝化；金属化等

- 单晶生长及单晶硅片
APPLICATIONS
CRYSTAL GROWTH DEFECTS
15.0
14.0
13.0 0 1000 2000 3000 4000
Bias Light [mSun]
τaverage=11.8μs

τaverage=17.1μs
少子寿命测试仪的介绍
WT-2000 WT-1000 单点 硅片
多功能扫描系统，可选配： u-PCD / carrier lifetime （少子寿命） SPV / diffusion length （扩散长度） LBIC / photovoltaic response （光诱导电流） bias light for all aboves （各种偏置光） reflectance / efficiency loss （反射率测试） eddy current resistivity （电阻率测试） thickness and thickness variation （厚度测试） Non-contact sheet resistance （方块电阻测试)
0.1 1 10 Lifetime [祍 ] 100 1000

- 少子寿命在电池生产中应用举例
As cut wafer 2.741us Textured wafer 3.055us Diffused wafer 9.738us
Nitrid Silicon Pass. 138.96us
Charge-PCD
τaverage=14.6μs

τaverage=953μs
τaverage=1091μs
少子寿命测试在光伏领域的应用
- 在单晶生长和切片生产中:
1. 调整单晶生长的工艺，如温度或速度 2. 控制回炉料，头尾料或其他回收料的比例 3. 单晶棒，单晶片的出厂指标检测
2、电荷(Charge)钝化方法－采用高压放电，在样品表面均匀
覆盖可控电荷，从而抑制表面复合
3、热氧化法 – 样品表面生长高质量的氧化层钝化 4、Semilab PTC 法 － (Semilab Preface Treatment Chamber) μ-PCD μ-PCD with
chemical surface passivation
- 多晶浇铸及多晶硅片 - 带硅和薄膜电池
As cut wafer
Solar Cell
Block
Cut off Cut off
Ribbon Silicon
CuInGaSe Film On Glass
0.23μs
1.78μs

- 量子效率和少子寿命的一致性
Correlation between IQE and Lifetime The plot and the maps are originated from the IQE (internal quantum efficiency) results based on LBIC and reflectance as well as frequency tuned μ-PCD measurements on a single crystalline sample performed by the WT-2000 system. Close correlation is shown in absolute numbers and also in lateral distribution of IQE and lifetime values.
15% 5” poly 3.203us
16.75% 5” mono 3.431us

- 少子寿命测试中对陷阱缺陷(Trap Defects)效应的补偿
The use of bias light (continuous halogen lamp illumination) in solar cell measurement acts like natural sunlight and provides investigation of carrier lifetime under working conditions. In case of nitrid passivated silicon wafers bias light is necessary for compensating trapping effects. Measurement of bulk lifetime is only possible with bias light due to surface damages introduced during nitride film deposition.
单点 硅棒或硅片

- 在线检测设备 在线硅锭检测
皮带传动，在线硅片自动检测（分选） • 少子寿命 • 电阻率, 厚度(TTV), P/N型号 • 方块电阻

谢谢！ Thank You!

51.0% 63.5%
2.6μs 4.3μs

- 少子寿命对转化效率的影响
Effective lifetime has a direct influence on solar cell efficiency. If the effective lifetime is large enough than efficiency is larger for smaller surface recombination velocity (Sn).

- μ-PCD法的测试模型
Excitation pulse
1
τ eff .
200 ns
=
1
τ bulk
+
1
τ Sd
τeff: 有效寿命, 也是测试寿命 τbulk : 体寿命 τsd: 表面复合影响的寿命
Detected µw signal
τ Sd
-t/τ V = V0 e
40 35 30 Efficiency [%] 25 20 15 10 5 0 0.01 Sn=1 cm/s Sn=10 cm/s Sn=100 cm/s Sn=1000 cm/s Sn=10000 cm/s Sn=100000 cm/s
Efficiency=FF IscVoc / Plight
FF: fill factor ~ 0.75-0.85 Isc: short circuit current Voc: open circuit voltage Plight: luminous power
太阳级硅材料少子寿命测试技术与仪器
匈牙利Semilab公司上海代表处 武斌
2008.12

目录： • 少子寿命测试的基本原理和方法 • 表面钝化的方法介绍 • 少子寿命测试在光伏领域的应用 • 少子寿命测试仪的介绍

少子寿命测试的基本原理和方法

- 少子寿命测试的方法
• 测量方法都包括非平衡载流子的注入和检测两个基本方面。最 常用的注入方法是光注入和电注入，而检测非平衡载流子的方 法很多，如探测电导率的变化，探测微波反射或透射信号的变 化等，这样组合就形成了许多寿命测试方法, 如: 直流光电导 衰减; 高频光电导衰减; 表面光电压; 微波光电导衰减等 对于不同的测试方法，测试结果可能会有出入，因为不同的注 入方法，厚度或表面状况的不同，探测和算法等也各不相同。 因此，少子寿命测试没有绝对的精度概念，也没有国际认定的 标准样片的标准，只有重复性，分辨率的概念。对于同一样品 ，不同测试方法之间需要作比对试验, 但比对结果并不理想
IQE
μ-PCD
62
IQE vs. lifetime
measured on the same wafer
Internal quantu m efficie ncy [% ]
60
58
56
λ=980nm
54
52
50 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 3.9 4.1 4.3
Lifetime [µs]
d d2 = + 2 S1 + S 2 π D
两个表面的复合速率 样品厚度 扩散系数
S1, S2: d: D:

样品表面钝化方法介绍
1、化学钝化－碘酒法
- HF (5%)+ HNO3(95%) 去除表面损伤层 - 样品如放置较长时间，需HF 去除表面自然氧化层 - 样品用碘酒(0.2-5%)浸泡在塑料袋中测试

- μ-PCD法的测试原理
The generated minority carriers diffuse in the Si and recombine
Infrared light
penetration depth ~ 30 µm
Microwave generator/detector head and antenna