電池片經EL探測局部較黑對組件會有哪些影響？

近年來，單晶硅片供應商為了利益最大化，奉行只要單晶不掉苞就是好工藝。無位錯拉晶工藝要求籽晶用無位錯拉晶切割，在拉晶過程中下種引頸長度要大于一個晶錠直徑才能把位錯排凈，方可放肩。而今朝引頸長度120-140mm完全低于6吋直徑150mm單晶。另外，單晶收尾時鍋底料要保證是投料量的10%左右，今朝單晶供應商恨不得把坩堝內料全部拉完提盡。殊不知想多提走一點鍋內料時，已造成坩堝內熔體過冷，一旦材料過冷必然掉苞。看起來完整收尾，實際早已掉苞，這樣上返一個直徑的單晶已是位錯片。供應商把這些位錯片完全輕而易舉轉嫁給用戶。

2.0黑斑片

電致發光EL（Electroluminescence）照片中黑心片和黑斑片是反映在通電情況下該部分沒有發出1150nm的紅外光，故紅外相片中反映出黑心和黑斑。發光現象和硅襯底少數載流子濃度有關。

圖1黑芯片(左)與黑斑片(右)

組件電性能探測如下圖所示。由圖可見，組件短路電流Isc（4.588A）和最大功率Pmax（143.028W）分明偏低；此類正常組件短路電流Isc一般為5.2A，最大功率Pmax一般為175W以上。說明組件中存在著大量低效率電池片，導致組件功率的嚴重下降。

圖2組件電性能和EL探測

對電池片進行電致發光EL探測，如下圖3和4所示。其黑心和黑斑現象如組件EL探測所見。

圖3 樣片1EL 探測 圖4 樣片2EL 探測

光照條件電池電性能探測如表1 所示。

表1 光照條件電池電性能探測

兩片電池效率分別為11.06%和13.99%，Isc 分別為4.73A 和4.62A，均分明偏低；而此類正常電池片效率一般為17.5%左右，Isc 為5.3A 左右。

電池光誘導電流密度（LBIC Current）探測如圖5 和6 所示。

圖5 樣片1 LBIC Current 探測 圖6 樣片2 LBIC Current 探測

然后，電池經過去SiN 膜、去正反電極、去鋁背場和n 型層，再經碘酒鈍化后，硅片少子壽命探測如圖7 和8 所示。

圖7 樣片1 少子壽命探測 圖8 樣片2 少子壽命探測

硅片少子壽命探測與電池光誘導電流密度（LBIC Current）探測和電池EL 探測具有很好的對應關系，說明造成電池效率低的原由為硅片本身內部缺陷所致，與電池工藝沒有筆直關系。

對硅片進行化學拋光和Wright 液腐蝕，樣片2 呈現出分明的與EL 探測、電流密度（LBIC Current）探測和少子壽命探測相對應的圖案形貌，如圖9 所示。

圖9 樣片2 經化學腐蝕后圖案形貌

樣片1 的光學顯微觀察如圖10 和11 所示，局部區域具有很高的位錯密度達10E5~10E6 左右。樣片2 的光學顯微觀察如圖12 和13 所示，在如圖9 所示的中心圓形圖案形貌內，其位錯密度均高達10E6~10E7 左右。黑斑邊緣區域位錯密度>106 個/cm2 均為無位錯單晶要求1000～10000 倍，這是相當大的位錯密度。

最后，對圖9中，樣片2所示的黑心內外做SIMS探測，探測結果如表2所示。SIMS探測結果顯示，黑心內外各種雜質含量正常。

表2樣片2 SIMS探測

3.0出現黑芯或黑斑的原由

引起電池片出現黑芯或黑斑的原由大體有兩個：一個為雜質離子含量過高，另一個為硅片本身存在缺陷，即位錯。

位錯又可稱為差排（英語：dislocation），在材料科學中，指晶體材料的一種內部微觀缺陷，即原子的局部不規矩排列（晶體學缺陷）。從幾何角度看，位錯屬于一種線缺陷，可視為晶體中已滑移部分與未滑移部分的分界線，其存在對材料的物理性能，尤其是力學性能，具有極大的影響。

如果硅片中存在著極高的位錯密度，成為少數載流子的強復合中心，使得少子壽命短，最終導致電池性能的嚴重下降。

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