考文献
• WT-2000PV 操作手册 施美乐博公司上海代 表处
• 孙秀菊，任丙彦，周春兰等．用碘酒和氢 氟酸钝化单晶硅的比较[A]．第十届中国太 阳能光伏会议论文集，36~38
完
谢 谢
图2. 不同腐蚀时间t的样品表面显微照片(600倍，a. t=0；b. t=1min ；c. t=3min；d. t=5min) Fig.2. Micrograph of the surface acid etching at different time.
• 同时也表明硅单晶棒的寿命裸测值是变化 的，如果切断用带锯的刃口粗钝，进刀速 度快，则寿命的裸测值必然很低，这并不 代表单晶的体寿命低。一般说来，裸测寿 命时，单晶棒端面是不经过酸腐蚀的，寿 命值较低，只需总结出寿命裸测值与钝化 值之间的关系，就可得出相应的单晶体寿 命值。
45 40 35
Life time(us)
A B C D E
30 25 20 15 10 5 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 AcidAcid etching time(min) erode time (min) 8
图1. 酸腐蚀时间t对少子寿命的影响
Fig.1. The influence of acid etching time on life time of samples.
Life time (us)
a b c d
20 15 10 5 0 1 2 3
samples
4
5
图4. 不同样品钝化前后少子寿命 (a、b: 钝化前；c、 d: 钝化后) Fig.4. Life time of samples before passivation compared with after passivation. (a、b: before passivation; c 、d: after passivation
单晶硅少子寿命测试影响因素的 研究
胡江峰 杨超 牛冬梅 胡荣星 曾世铭 江西旭阳雷迪高科技股份 有限公司，江西 九江
• 摘要：使用HF与HNO3按一定比例混合对单晶硅片 表面腐蚀，研究腐蚀不同时间及不同浓度的碘酒 钝化硅片表面对少子寿命测试的影响，确定HF与 HNO3的体积比为1：6时，腐蚀5~7分钟，碘酒浓 度为0.08mol/L时，表面钝化效果最佳。选取不同 少子寿命的单晶片进行钝化，使用WT-1000B和 WT-2000PV型少子寿命测试仪进行对比，研究了 硅片少子寿命裸测值与钝化值间的关系，并对比 了两种不同仪器测试结果的差异。
3.3碘酒浓度对少子寿命测试的影响
当碘与无水乙醇的摩尔浓度分别为0.02、 0.04、0.06、0.08、0.1时，滴入装在自封 袋中的同类样品分别进行表面钝化，钝 化后的少子寿命如图3所示。随着碘浓度 的增加，样品钝化后的少子寿命逐渐增 大，当c(I)=0.08mol/L时，达到最大值， 继续增加碘酒浓度时，钝化后少子寿命 有所降低。因此确定碘酒最佳浓度为 0.08mol/L，这与孙秀菊等报道的一致[2] 。众所周知，碘原子可与硅的（100）表 面上的悬挂键结合，从而避免了少子寿 命的杀手--重金属杂质，特别是Fe,Cu等 原子沾污硅的表面，就能获得较真实的 单晶体寿命值。此外还应强调钝化用的 碘酒必须现配现用，否则钝化效果将会 大打折扣。
4结论
• 使用HF与HNO3按体积比为1：6混合对单晶 硅片表面腐蚀，腐蚀时间在5~7分钟少子寿 命达到最大，这是由于带锯截断时，硅片 表面有一定深度的损伤层和受到沾污，形 成少子表面复合中心，测得少子寿命受表 面寿命影响较大，使用混合酸腐蚀，去除 表面损伤层和沾污，使表面趋于平整，可 使测得少子寿命显著提高。 • 不同浓度的碘酒钝化硅片，结果表明碘酒 浓度为0.08mol/L时，表面钝化效果最佳。
• 使用WT-2000PV少子寿命测试仪测试样品，少子 寿命的裸测值为3.8927μs，置于LDPF自封袋中， 少子寿命的裸测值为3.9399μs。因此下一步钝化 时，自封袋对少子寿命的测试的影响可忽略。
3.2 表面形态对少子寿命测试的影响
• 取五个硅样片在HF与HNO3的混合酸中腐蚀，各自经历不同的腐蚀时 间。使用WT-2000PV少子寿命测试议所测得的少子寿命裸测值如下图1 所示。 从图1中可知，随着酸腐蚀时间的 增加，测得的少子寿命值逐渐增大 ，在5~7min时最大，样品的厚度减 少0.3~0.4mm。在腐蚀前的裸测的 最小少子寿命值为3.8μs，腐蚀后 都达到10μs以上。这主要是因为用 金刚石带锯截取的单晶硅片表面受 到沾污和具有一定深度的损伤层， 这些损伤层及沾污形成少子的表面 复合中心，从而测得的少子寿命值 较小。
• 选取不同少子寿命的单晶硅片，用0.08mol/L的碘 酒进行钝化，使用WT-1000B和WT-2000PV型少子 寿命测试仪进行对比，发现使用WT-2000PV型少 子寿命测试的结果普遍比使用WT-1000B测得的结 果要高； • WT-1000B少子寿命测试仪测试钝化前的单晶硅片 的少子寿命大于1.7μs时，钝化后的少子寿命都大 于10μs, 以此作为我们硅单晶和硅片的出厂标准； 当使用WT-2000PV少子寿命测试仪测试钝化前的 少子寿命大于2.8μs时，钝化后的少子寿命都大于 10μs。
Life time(us)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
Concent of iodine mol/L
图3. 不同碘浓度钝化样品的少子寿命(c(I)=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1) Fig.3. Effect of iodine concentration on Life time of samples after passivation.
• 我们通过研究，获得了寿命裸测值与钝化 值间的对应关系，根据裸测值可以较方便 地给出单晶的体寿命值，以满足生产要求 。同时也总结了影响单晶硅片少子寿命测 试的一些因素。
2 实验条件和过程
• 使用DRF-95直拉式单晶炉，装料量105公斤，生长 直径8寸，P型[100]硅单晶；无锡上机磨床有限公 司的数控金刚石带锯对单晶硅棒切断和切取实验 样片；采用匈牙利Semilab的WT-2000PV型和WT1000B型少子寿命测试仪测试硅片的少子寿命。
a
b
c
d
图2为样品D在酸腐蚀前 与酸腐蚀后的表面 显微相片。从图中 可知，随着腐蚀时 间的增加，硅片表 面逐渐趋于平整， 当腐蚀时间t=5min时 ，硅片表面的损伤 层基本消失，由图3 可知此时少子寿命 达到22.706μs，是腐 蚀 前 的 2.9 倍， 这 进 一步验证了损伤层 对少子寿命测试的 影响。
3.4 不同样品钝化后的效果
图4为五个样品钝化前和 不同样品经混合酸腐蚀7 分钟后用0.08mol/L的碘酒 溶液钝化后的少子寿命对 比图，其中曲线a、b为使 用WT-1000B少子寿命测 试仪测试钝化前、后的结 果，曲线c、d为使用WT2000PV少子寿命测试仪测 试钝化前、后的结果。
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关键词：单晶硅；少子寿命；钝化
1引言
• 少子寿命是半导体晶体硅材料的一项关键性物理参数，它对硅 太阳能电池的性能有重要的影响，硅片的少子寿命值越高越好 。少子寿命低，将会严重降低电池的光电转换效率。使用微波 光导衰退法(μ-PCD)测试得到的少子寿命，受到两个因素影响： 体寿命和表面寿命[1] 。在一定的样品厚度情况下，如果硅晶体 的表面损伤严重甚至出现微裂纹以及受到沾污时，则少子的表 面复合速率很大，这时单晶裸测的寿命值就不是硅晶体的真实 体寿命值。目前电池片厂要求单晶硅片的少子寿命的体寿命值 必须大于10μs乃至15μs，因此必须对硅样品表面进行钝化，以 降低样品的表面复合速率，才能获得硅单晶的体寿命值。目前 大多数光伏企业使用WT-1000B型少子寿命测试仪裸测单晶硅 棒本身，不需切片检测，所测得的寿命裸测值普遍较低，但是 方法简易，测试快捷又能节约硅材料的损耗。我们通过研究， 获得了寿命裸测值与钝化值间的对应关系，根据裸测值可以较 方便地给出单晶的体寿命值，以满足生产要求。同时也总结了 影响单晶硅片少子寿命测试的一些因素。
• 实验所用的材料为C2H5OH(G.R.)、I(A.R.)、49%的HF（EL.） 、63%的HNO3（EL.）。选取厚为2~3mm的样品在体积比 为HF: HNO3＝1：6的混合酸中腐蚀，用纯水超声后，擦干 装于自封袋中，用不同浓度的碘酒对样品表面进行钝化， 测试少子寿命。
3 结果和讨论
• 3.1 自封袋对少子寿命测试的影响
• 结果表明，相同条件下，使用WT-2000PV型少子 寿命测试的结果普遍比使用WT-1000B测得的结果 要高；WT-1000B少子寿命测试仪测试钝化前的单 晶硅片的少子寿命大于1.7μs时，钝化后的少子寿 命都大于10μs，硅片符合出厂标准；当使用WT2000PV少子寿命测试仪测试钝化前的少子寿命大 于2.8μs时，钝化后的少子寿命也都大于10μs，硅 片符合出厂标准。 • 因为不用切片，各公司一般大都采用WT-1000B型 仪器进行硅单晶棒的裸测寿命工作，而WT2000PV仪器多用于科研方面。