晶体硅太阳能电池钝化接触电阻的精确测量方法技术

本发明专利技术公开了一种晶体硅太阳能电池钝化接触电阻的精确测量方法，采用激光刻蚀的方法在样品表面开出两个微槽，微槽宽度与样品宽度相等，微槽深度大于功能介质薄膜厚度；随后在微槽中填入导电银浆，最后测量微槽与银电极、微槽与微槽之间的电阻，计算得到钝化接触结构的接触电阻率。本发明专利技术可以相对方便地精确测量钝化接触结构的接触电阻率。钝化接触结构的接触电阻率。钝化接触结构的接触电阻率。

【技术实现步骤摘要】
晶体硅太阳能电池钝化接触电阻的精确测量方法


[0001]本专利技术属于晶体硅太阳能电池领域，涉及晶体硅太阳能电池钝化接触电阻的 精确测量方法。

技术介绍

[0002]高效晶体硅太阳能电池的表面或界面特性对器件性能影响非常大，例如，目 前主流的钝化发射极及背面接触电池(PERC)的背面金属电极与硅的局部直接接 触，产生了显著的载流子复合损失。钝化接触技术通过在金属电极与硅片之间插 入一层超薄的功能介质层材料，完全消除金属与硅的直接接触，大幅硅表面的载 流子复合损失。现有钝化接触技术可以分为三种：非晶硅异质结(HIT)技术、 氧化硅/多晶硅钝化接触(TOPCon)技术、非掺杂异质结(DFH)技术。HIT和TOPCon 技术目前发展已经比较成熟，DFH技术还在探索之中。DFH技术是采用功能介质 层材料实现表面钝化和载流子的选择性收集，这些材料通常分为两大类，一类是 高功函数的空穴选择性接触材料，如氧化钼、氧化钨、氧化钒等过渡金属氧化物， 另一类是低功函数的电子选择性接触材料，如氟化锂、氧化镁、氧化钛等。由于 这些功能介质层材料通常具有光学寄生吸收小、材料种类多、制备方法简单等优 点，具有获得低成本高性能太阳能电池的潜力，使得DFH技术是未来高效晶体硅 太阳能的主流技术之一。
[0003]一般来说，为了实现高性能的DFH太阳能电池，必须同时兼具良好的钝化和 良好的接触。接触电阻率(ρ
c
)作为表征DFH钝化接触结构的最重要的因素之一， 因为ρ
c
值的大小与DFH太阳能电池内部多数载流子的传输势垒密切相关，最终会 影响到电池的填充因子(FF)的大小。实质上，ρ
c
定量表征了载流子选择性接触 允许电流通过的能力，因此，如何精确地测量非掺杂异质结太阳能电池的接触电 阻，对设计高效DFH太阳能电池具有非常重要的意义。Cox
‑
Strack方法(CSM) 和传输长度方法(TLM)已经广泛用于通过电流
‑
电压特性提取欧姆接触的ρ
c
。然 而，DFH太阳能电池结构中，载流子选择性接触材料和晶体硅衬底之间的接触不 是欧姆接触，而是肖特基异质结接触，传统的CSM和TLM方法很难准确提取ρ
c
。
[0004]对于DFH钝化接触电极而言，比如银/氧化钼/n型单晶硅(Ag/MoO
x
/n
‑
Si)， 氧化钼作为空穴选择性材料会在硅表面诱导产生反型层，反型层的厚度和载流子 浓度与氧化钼的化学计量比紧密相关，因此与氧化钼接触的硅薄层的方块电阻 (R
sh
，一块正方形薄层沿其对边平面方向的电阻，单位为Ω/
□
)是由硅反型层 和硅衬底的载流子浓度共同决定的。如果反型层的载流子浓度远大于硅衬底，则 硅薄层的方块电阻由反型层决定，而反型层的方块电阻是未知。因此，根据传统 的TLM测量方法很难精确获得Ag/MoO
x
/n
‑
Si钝化接触结构的接触电阻率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种晶体硅太阳能电池钝化接触电阻的精确测量方法。
[0006]典型的DFH钝化接触结构为银/氧化钼/n型单晶硅(Ag/MoO
x
/n
‑
Si)，定义称 为电
流传输长度L
T
来表征横向流动的电流从半导体薄层(MoO
x
)进入接触点的特 征距离，与功能介质薄膜(如氧化钼)的硅薄层的方块电阻为R
sh
，功能介质薄 膜与硅之间的接触电阻率为ρ
c
，则
[0007][0008]ρ
c
的单位为Ω.cm2，相应的接触电阻R
c
则可以写为
[0009][0010]其中W为金属电极的宽度。
[0011]根据式(1)和(2)，ρ
c
可以表示为
[0012][0013]从式(3)可知，如果能够精确测量R
sh
和R
c
，则可以获得ρ
c
。
[0014]基于上述思路，本专利技术提出了这样的技术方案：
[0015]晶体硅太阳能电池钝化接触电阻的精确测量方法，所述的测量样品包括单晶 硅层，单晶硅层上生长有功能介质薄膜，功能介质薄膜上蒸镀有条状金属银电极， 条状电极的宽度计为W，其特征在于：采用激光刻蚀的方法在样品表面开出两个 微槽，两个微槽之间以及微槽与银电极中心距离相等，微槽宽度与样品宽度相等， 微槽深度大于功能介质薄膜厚度；随后在微槽中填入导电银浆，最后测量微槽与 银电极、微槽与微槽之间的电流
‑
电压特性，从而获得微槽与银电极之间的电阻R1、 微槽与微槽之间的电阻R2；用下式(4)计算钝化接触结构的接触电阻率ρ
c
：
[0016][0017]由于银电极和导电银浆的电阻很小可以忽略不计，则R1＝R
sh
+R
c
，
[0018]R2＝R
sh
，故前述的式(3)可以改写为式(4)，因此本专利技术可以通过实验测量R
sh
和 R
c
，从而获得ρ
c
。
[0019]可见，本专利技术可以相对方便地精确测量钝化接触结构的接触电阻率。
附图说明
[0020]图1是本实施例的示意图。
具体实施方式
[0021]1.硅片清洗
[0022]样品衬底为单晶硅片(n型，电阻率0.1～1.0Ω.cm，厚度0.3mm)，采用标 准的RCA清洗工艺对衬底进行清洗，RCA工艺是1965年由Kern和Puotinen等 人在N.J.Princeton的RCA实验室首创的，然后用去离子水反复冲洗3次以上， 并用氮气吹干待用。
[0023]2.超薄氧化钼生长
[0024]采用蒸镀法在硅片表面生长厚度为2～20nm的氧化钼薄膜，蒸镀用的氧化钼 粉末纯度不低于99.99％。经过步骤1清洗的硅片在放入蒸镀腔体之前，在稀释 的氢氟酸(1％的HF)浸泡10～20s，以去除硅片表面形成的氧化层。腔体真空度 优于1
×
10
‑4Pa，调节加热电
流，使得氧化钼蒸发速率为0.05nm/s，待速率稳定 后打开挡板，开始蒸镀。当厚度达到2
‑
20nm时，关闭挡板，关闭加热电流。生 长过程中氧化钼薄膜的厚度通过石英晶体谐振器监控，并通过椭偏仪进一步确认。
[0025]3.银电极生长
[0026]利用掩膜板，通过蒸镀法在氧化钼薄膜上面生长一个厚度为500nm左右的 条形金属银电极，电极宽度W与样品宽度相等，电极长度L为2～10mm。
[0027]4.激光开槽及填充导电银浆
[0028]首先，采用激光划片机在生长有氧化钼薄膜的硅片表面刻蚀两个条形微槽， 两个微槽之间以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.晶体硅太阳能电池钝化接触电阻的精确测量方法，所述的测量样品包括单晶硅层，单晶硅层上生长有功能介质薄膜，功能介质薄膜上蒸镀有条状金属银电极，条状电极的宽度计为W，其特征在于：采用激光刻蚀的方法在样品表面开出两个微槽，两个微槽之间以及微槽与银电极中心距离相等，微槽宽度与样品宽度相等，微...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄仕华，李林华，吴金玉，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：