硅片的少子寿命即硅片体内少数载流子的复合寿命,是决定太阳能电池效率的重要参数。研究表明,太阳能电池的转换效率主要依赖于基体硅片的少子寿命。少子寿命越长,光照产生的过剩载流子越可能到达PN结,受PN结电场分离后对外产生光电流。同样,由于暗电流的降低可增加太阳能电池的开路电压。所以,大部分生产商都在生产前检验原始材料的一些关键性参数。光伏生产中最常见的测试就是少子寿命的测试。通过对原始材料的寿命测量预测成品太阳能电池的效率。在工业生产中,由于硅片是由硅块切片制得的,因此为了管控简便,只需对硅块进行少子寿命的测试,即可保证硅片少子寿命指标合格。
测量少数载流子寿命有许多方法,但通常分为两大类。第一类称为瞬态法或直接法。瞬态法利用脉冲电或闪光在半导体中激发出非平衡载流子,来调制半导体的电阻,通过测量电阻或两端电压的变化规律直接观察半导体材料中非平衡载流子的衰减过程,从而测定它的寿命。例如,对均匀半导体材料有光电导衰退法、双脉冲法、相移法;对PN结二极管有反向恢复时间法、开路电压衰减法。第二类称为稳态法或间接法,是利用稳定光照的方法,使半导体中非平衡少子的分布达到稳定状态,然后测量半导体中某些与寿命有关的物理参数,从而推算出少子寿命。例如:扩散长度法、稳定光电导法、光磁效应法、表面光电压法等。在硅单晶质量的检测及器件检测工艺中应用最广的是光电导衰退法和表面光电压法,这两种测试方法已被列入美国材料测试学会(ASTM)的标准方法。但对太阳能电池的测试却没有标准测试方法的出台。
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