[发明专利]晶体硅太阳电池少子寿命的快速测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳电池的检测方法，尤其涉及一种晶体硅太阳电池少子寿命的快速测定方法。

背景技术

晶体硅(Crystalline silicon)太阳电池的少数载流子(少子)寿命是评估太阳电池的重要参数之一，它与材料的完整性和杂质含量有极密切的关系。少子寿命反映了太阳电池表面和基体对光生载流子的复合速度，即反映了光生载流子的利用程度。通过对少子寿命的测量，可以明确知道晶体硅太阳电池的质量情况，从而作为质量监控和工艺调整的依据，所以少子寿命的准确测量具有重要的实际意义。

有文献报道采用微波方法测量少子寿命，如公开号为CN 101702004A的中国发明专利公开了一种太阳能电池材料少子寿命测试仪；公开号为CN 86101518A的中国发明专利公开了一种用介质波导测量半导体材料少子寿命的装置；专利号为ZL 9524379.2的中国实用新型专利提供了一种测试少子寿命的装置；专利号为ZL200310108310.7的中国使用新型专利利用了半导体样品传输信号的变化测量少子寿命。它们的共同特点是用脉冲光源激发引起半导体材料少子浓度的跃变，再从撤去激发光后光电导的衰退曲线测量少子寿命。目前在研究和生产领域普遍应用的少子寿命测试方法有微波光电导衰退法(μ-PCD)、准稳态光电导法(QSS-PC)等，这些方法可以非接触地无损测量电池片的少子寿命，但测试时需要逐点扫描，需要五分钟以上的测试时间，无法满足大规模太阳电池生产过程中快速准确测量的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种晶体硅太阳电池少子寿命的快速测定方法，通过使用电致发光(EL)技术，实现快速测定晶体硅太阳电池的少子寿命，包括晶体硅太阳电池的平均少子寿命和晶体硅太阳电池上任何选定区域内的平均少子寿命。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种晶体硅太阳电池少子寿命的快速测定方法，通过关联晶体硅太阳电池的电致发光的EL强度与少子寿命，实现使用电致发光技术快速测定晶体硅太阳电池的少子寿命。

为实现上述目的，本发明提供了一种晶体硅太阳电池少子寿命的快速测定方法，其特征在于，包括步骤：在标准晶体硅太阳电池上施加正向偏置电压U₀，得到所述标准晶体硅太阳电池的电致发光图像，测量所述标准晶体硅太阳电池的电致发光强度I_Ls；通过关系式：以及所述标准晶体硅太阳电池的少子寿命τ_ns，得到系数A；在晶体硅太阳电池上施加所述正向偏置电压U₀，得到所述晶体硅太阳电池的电致发光图像，测量所述晶体硅太阳电池的发光强度测量I_L；通过关系式：以及所述系数A，得到所述晶体硅太阳电池的少子寿命τ_n。

进一步地，所述晶体硅太阳电池是单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池。

进一步地，所述标准晶体硅太阳电池和所述晶体硅太阳电池是经过相同的工艺制成的。

进一步地，所述标准晶体硅太阳电池的电致发光强度I_Ls是经过灰度变换的所述标准晶体硅太阳电池电致发光图像中的像素点的灰度值的平均值。

进一步地，所述标准晶体硅太阳电池的少子寿命τ_ns是所述标准晶体硅太阳电池的平均少子寿命。

进一步地，所述晶体硅太阳电池的电致发光强度I_L是经过灰度变换的所述晶体硅太阳电池的电致发光图像中的像素点的灰度值的平均值。

进一步地，所述晶体硅太阳电池的少子寿命τ_n是所述晶体硅太阳电池的平均少子寿命。

进一步地，所述晶体硅太阳电池的电致发光强度I_L是经过灰度变换的所述晶体硅太阳电池的电致发光图像中选定区域内的像素点的灰度值的平均值。

进一步地，所述晶体硅太阳电池的少子寿命τ_n是所述晶体硅太阳电池在所述选定区域内的平均少子寿命。

当晶体硅太阳电池被施加正向偏置电压U时，在晶体硅太阳电池的PN结势垒区和扩散区注入了少数载流子，这些非平衡少数载流子(少子)不断地与多数载流子复合而发光，这就是电致发光(EL)。由于EL强度与过剩载流子的数目成正比，因此可以通过过剩载流子与少子寿命之间的关系，建立起EL强度I_L与少子寿命τ_n之间的关系：