專利名稱：晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽電池的檢測方法，尤其涉及一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法。
背景技術：
晶體娃(Crystalline silicon)太陽電池的少數載流子(少子)壽命是評估太陽電池的重要參數之一，它與材料的完整性和雜質含量有極密切的關系。少子壽命反映了太陽電池表面和基體對光生載流子的復合速度，即反映了光生載流子的利用程度。通過對少子壽命的測量，可以明確知道晶體硅太陽電池的質量情況，從而作為質量監(jiān)控和工藝調整的依據，所以少子壽命的準確測量具有重要的實際意義。有文獻報道采用微波方法測量少子壽命，如公開號為CN 101702004A的中國發(fā)明專利公開了一種太陽能電池材料少子壽命測試儀；公開號為CN 86101518A的中國發(fā)明專利公開了一種用介質波導測量半導體材料少子壽命的裝置；專利號為ZL 9524379. 2的中國實用新型專利提供了一種測試少子壽命的裝置；專利號為ZL200310108310. 7的中國使用新型專利利用了半導體樣品傳輸信號的變化測量少子壽命。它們的共同特點是用脈沖光源激發(fā)引起半導體材料少子濃度的躍變，再從撤去激發(fā)光后光電導的衰退曲線測量少子壽命。目前在研究和生產領域普遍應用的少子壽命測試方法有微波光電導衰退法(μ-PCD)、 準穩(wěn)態(tài)光電導法(QSS-PC)等，這些方法可以非接觸地無損測量電池片的少子壽命，但測試時需要逐點掃描，需要五分鐘以上的測試時間，無法滿足大規(guī)模太陽電池生產過程中快速準確測量的要求。因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，通過使用電致發(fā)光(EL)技術，實現快速測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)域內的平均少子壽命。

發(fā)明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，通過關聯晶體硅太陽電池的電致發(fā)光的EL強度與少子壽命，實現使用電致發(fā)光技術快速測定晶體硅太陽電池的少子壽命。為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法， 其特征在于，包括步驟在標準晶體硅太陽電池上施加正向偏置電壓Utl，得到所述標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測量所述標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度Iu ;通過關系
式--1U =a^，以及所述標準晶體#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，測量所述
晶體硅太陽電池的發(fā)光強度測量k;通過關系式:iL = ，以及所述系數A，得到所述晶
體娃太陽電池的少子壽命τη。
進一步地，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。進一步地，所述標準晶體硅太陽電池和所述晶體硅太陽電池是經過相同的工藝制成的。進一步地，所述標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度L是經過灰度變換的所述標準晶體硅太陽電池電致發(fā)光圖像中的像素點的灰度值的平均值。進一步地，所述標準晶體硅太陽電池的少子壽命τ ns是所述標準晶體硅太陽電池的平均少子壽命。進一步地，所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度k是經過灰度變換的所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中的像素點的灰度值的平均值。進一步地，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。進一步地，所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度k是經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)域內的像素點的灰度值的平均值。進一步地，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)域內的平均少子壽命。當晶體硅太陽電池被施加正向偏置電壓U時，在晶體硅太陽電池的PN結勢壘區(qū)和擴散區(qū)注入了少數載流子，這些非平衡少數載流子(少子)不斷地與多數載流子復合而發(fā)光，這就是電致發(fā)光(EL)。由于EL強度與過剩載流子的數目成正比，因此可以通過過剩載流子與少子壽命之間的關系，建立起EL強度込與少子壽命τη之間的關系Il = exp(bU)，式中a和b是兩個與晶體硅太陽電池的摻雜濃度等因素有關的系數，可以認為對于經過相同的工藝制成的晶體硅太陽電池，a、b兩系數的值為常數。而對于確定的電壓U，可以認為EL強度込與少子壽命τη的平方根成正比，SP
權利要求
1.一種晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，其特征在于，包括步驟在標準晶體硅太陽電池上施加正向偏置電壓(Utl),得到所述標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測量所述標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度(IJ ;通過關系式Ju =A^，以及所述標準晶體硅太陽電池的少子壽命(Tns),得到系數(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，測量所述晶體硅太陽電池的發(fā)光強度測量(IJ ;通過關系式:IL = Al，以及所述系數(A)，得到所述晶體硅太陽電池的少子壽命(τ n)。
2.如權利要求I所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，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.如權利要求2所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，其中所述標準晶體硅太陽電池和所述晶體硅太陽電池是經過相同的工藝制成的。
4.如權利要求3所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，其中所述標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度(IJ是經過灰度變換的所述標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中的像素點的灰度值的平均值。
5.如權利要求4所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，其中所述標準晶體硅太陽電池的少子壽命(Tns)是所述標準晶體硅太陽電池的平均少子壽命。
6.如權利要求5所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，其中所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度(IJ是經過灰度變換的所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像中的像素點的灰度值的平均值。
7.如權利要求6所述的晶體硅太陽電池子壽命的快速測定方法，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.如權利要求5所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，其中所述晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度(IJ是經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)域內的像素點的灰度值的平均值。
9.如權利要求8所述的晶體硅太陽電池少子壽命的快速測定方法，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定方法，通過使用電致發(fā)光技術，實現快速測定晶體硅太陽電池的少子壽命，包括步驟在標準晶體硅太陽電池上施加正向偏置電壓U0，得到標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光圖像，測量標準晶體硅太陽電池的電致發(fā)光強度ILs；通過關系式以及標準晶體硅太陽電池的平均少子壽命τns，得到系數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，測量晶體硅太陽電池的發(fā)光強度IL；通過關系式以及系數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)域內的少子壽命面分布。
文檔編號G01R31/26GK102608510SQ201210017659
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權日2012年1月19日
發(fā)明者劉霄, 沈文忠 申請人:上海交通大學