專利名稱：晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽電池的檢測(cè)方法，尤其涉及一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
晶體娃(Crystalline silicon)太陽電池的少數(shù)載流子(少子)壽命是評(píng)估太陽電池的重要參數(shù)之一，它與材料的完整性和雜質(zhì)含量有極密切的關(guān)系。少子壽命反映了太陽電池表面和基體對(duì)光生載流子的復(fù)合速度，即反映了光生載流子的利用程度。通過對(duì)少子壽命的測(cè)量，可以明確知道晶體硅太陽電池的質(zhì)量情況，從而作為質(zhì)量監(jiān)控和工藝調(diào)整的依據(jù)，所以少子壽命的準(zhǔn)確測(cè)量具有重要的實(shí)際意義。有文獻(xiàn)報(bào)道采用微波方法測(cè)量少子壽命，如公開號(hào)為CN 101702004A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種太陽能電池材料少子壽命測(cè)試儀；公開號(hào)為CN 86101518A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種用介質(zhì)波導(dǎo)測(cè)量半導(dǎo)體材料少子壽命的裝置；專利號(hào)為ZL 9524379. 2的中國(guó)實(shí)用新型專利提供了一種測(cè)試少子壽命的裝置；專利號(hào)為ZL200310108310. 7的中國(guó)使用新型專利利用了半導(dǎo)體樣品傳輸信號(hào)的變化測(cè)量少子壽命。它們的共同特點(diǎn)是用脈沖光源激發(fā)引起半導(dǎo)體材料少子濃度的躍變，再?gòu)某啡ゼぐl(fā)光后光電導(dǎo)的衰退曲線測(cè)量少子壽命。目前在研究和生產(chǎn)領(lǐng)域普遍應(yīng)用的少子壽命測(cè)試方法有微波光電導(dǎo)衰退法(μ-PCD)、 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)光電導(dǎo)法(QSS-PC)等，這些方法可以非接觸地?zé)o損測(cè)量電池片的少子壽命，但測(cè)試時(shí)需要逐點(diǎn)掃描，需要五分鐘以上的測(cè)試時(shí)間，無法滿足大規(guī)模太陽電池生產(chǎn)過程中快速準(zhǔn)確測(cè)量的要求。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，通過使用電致發(fā)光(EL)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速測(cè)定晶體硅太陽電池的少子壽命，包括晶體硅太陽電池的平均少子壽命和晶體硅太陽電池上任何選定區(qū)域內(nèi)的平均少子壽命。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，通過關(guān)聯(lián)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光的EL強(qiáng)度與少子壽命，實(shí)現(xiàn)使用電致發(fā)光技術(shù)快速測(cè)定晶體硅太陽電池的少子壽命。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法， 其特征在于，包括步驟在標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池上施加正向偏置電壓Utl，得到所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測(cè)量所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度Iu ;通過關(guān)系
式--1U =a^，以及所述標(biāo)準(zhǔn)晶體#太陽電 也的少子壽命TnsZmmmA
陽電池上施加所述正向偏置電壓Utl，得到所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測(cè)量所述
晶體硅太陽電池的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量k;通過關(guān)系式:iL = ，以及所述系數(shù)A，得到所述晶
體娃太陽電池的少子壽命τη。
進(jìn)一步地，所述晶體硅太陽電池是單晶硅太陽電池或多晶硅太陽電池。進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池和所述晶體硅太陽電池是經(jīng)過相同的工藝制成的。進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度L是經(jīng)過灰度變換的所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池電致發(fā)光圖像中的像素點(diǎn)的灰度值的平均值。進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的少子壽命τ ns是所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的平均少子壽命。進(jìn)一步地，所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度k是經(jīng)過灰度變換的所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中的像素點(diǎn)的灰度值的平均值。進(jìn)一步地，所述晶體硅太陽電池的少子壽命τ η是所述晶體硅太陽電池的平均少子壽命。進(jìn)一步地，所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度k是經(jīng)過灰度變換的所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中選定區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)的灰度值的平均值。進(jìn)一步地，所述晶體硅太陽電池的少子壽命τ η是所述晶體硅太陽電池在所述選定區(qū)域內(nèi)的平均少子壽命。當(dāng)晶體硅太陽電池被施加正向偏置電壓U時(shí)，在晶體硅太陽電池的PN結(jié)勢(shì)壘區(qū)和擴(kuò)散區(qū)注入了少數(shù)載流子，這些非平衡少數(shù)載流子(少子)不斷地與多數(shù)載流子復(fù)合而發(fā)光，這就是電致發(fā)光(EL)。由于EL強(qiáng)度與過剩載流子的數(shù)目成正比，因此可以通過過剩載流子與少子壽命之間的關(guān)系，建立起EL強(qiáng)度込與少子壽命τη之間的關(guān)系Il = exp(bU)，式中a和b是兩個(gè)與晶體硅太陽電池的摻雜濃度等因素有關(guān)的系數(shù)，可以認(rèn)為對(duì)于經(jīng)過相同的工藝制成的晶體硅太陽電池，a、b兩系數(shù)的值為常數(shù)。而對(duì)于確定的電壓U，可以認(rèn)為EL強(qiáng)度込與少子壽命τη的平方根成正比，SP
權(quán)利要求
1.一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其特征在于，包括步驟在標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池上施加正向偏置電壓(Utl),得到所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測(cè)量所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度(IJ ;通過關(guān)系式Ju =A^，以及所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的少子壽命(Tns),得到系數(shù)(A);在晶體硅太陽電池上施加所述正向偏置電壓(Utl),得到所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測(cè)量所述晶體硅太陽電池的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量(IJ ;通過關(guān)系式:IL = Al，以及所述系數(shù)(A)，得到所述晶體硅太陽電池的少子壽命(τ n)。
2.如權(quán)利要求I所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述晶體硅太陽電池是單晶硅太陽電池或多晶硅太陽電池。
3.如權(quán)利要求2所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池和所述晶體硅太陽電池是經(jīng)過相同的工藝制成的。
4.如權(quán)利要求3所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度(IJ是經(jīng)過灰度變換的所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中的像素點(diǎn)的灰度值的平均值。
5.如權(quán)利要求4所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的少子壽命(Tns)是所述標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的平均少子壽命。
6.如權(quán)利要求5所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度(IJ是經(jīng)過灰度變換的所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中的像素點(diǎn)的灰度值的平均值。
7.如權(quán)利要求6所述的晶體硅太陽電池子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述晶體硅太陽電池的少子壽命(τη)是所述晶體硅太陽電池的平均少子壽命。
8.如權(quán)利要求5所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度(IJ是經(jīng)過灰度變換的所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中選定區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)的灰度值的平均值。
9.如權(quán)利要求8所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，其中所述晶體硅太陽電池的少子壽命(τη)是所述晶體硅太陽電池在所述選定區(qū)域內(nèi)的平均少子壽命。 全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測(cè)定方法，通過使用電致發(fā)光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速測(cè)定晶體硅太陽電池的少子壽命，包括步驟在標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池上施加正向偏置電壓U0，得到標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強(qiáng)度ILs；通過關(guān)系式以及標(biāo)準(zhǔn)晶體硅太陽電池的平均少子壽命τns，得到系數(shù)A；在晶體硅太陽電池上施加正向偏置電壓U0，得到晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測(cè)量晶體硅太陽電池的發(fā)光強(qiáng)度IL；通過關(guān)系式以及系數(shù)A，得到晶體硅太陽電池的平均少子壽命τn以及太陽電池上某一選定區(qū)域內(nèi)的少子壽命面分布。
文檔編號(hào)G01R31/26GK102608510SQ201210017659
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者劉霄, 沈文忠 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)