晶體 Si 片切割表面損傷及其對電學(xué)性能的影響

摘要：對比觀察了不同工藝條件下金剛石線鋸和砂漿線鋸切割晶體 Si 片的表面 微觀形貌；分析了其切割機(jī)理及去除模式；對比分析了三種不同化學(xué)方法鈍化 Si 片的效果和穩(wěn)定性；采用逐層腐蝕去除 Si 片的損傷層，使用碘酒對其進(jìn)行化 學(xué)鈍化，然后測試其少子壽命，分析 Si 片少子壽命隨去除深度的變化趨勢，根 據(jù) Si 片少子壽命達(dá)到最大值時的腐蝕深度，測試確定 Si 片的損傷層厚度。經(jīng)實(shí) 驗(yàn)測得，砂漿線鋸切割 Si 片的損傷層厚度為 10μm 左右，金剛石線鋸切割 Si 片的損傷層厚度為 6μm 左右。結(jié)果表明，相比于砂漿線鋸切割 Si 片，金剛石線 鋸切割 Si 片造成的表面損傷層更淺，表面的機(jī)械損傷也更小。

 關(guān)鍵詞：硅片；切割；表面損傷；少子壽命；鈍化

0 引言

Si 片表面和近表面特性對晶體硅太陽電池的性能有很大影響。太陽電池用 Si 片普遍采用砂漿線鋸切割技術(shù)切片。近年來 Si 片的切割設(shè)備與工藝技術(shù)不斷 改進(jìn)，各個廠家的 Si 片表面機(jī)械損傷情況實(shí)際有很大差異，特別是近期固結(jié)金 剛石磨料線鋸開始應(yīng)用于 Si 片切割，其表面機(jī)械損傷情況更有本質(zhì)不同。因此， 對切割 Si 片的機(jī)械損傷及其對電學(xué)性能影響的測定顯得極其重要。

 研究和測量 Si 片的表面質(zhì)量和近表面損傷的方法有很多［1］：張力誘導(dǎo)畸 變測量法、X 射線雙晶衍射法、表面粗糙度測量法、光譜漫放射法、去極化紅外 掃描法和激光聲波法等。還有一些間接表征 Si 片表面損傷的方法，例如通過表 面光電壓法或微波光電導(dǎo)衰減法測定 Si 片的少子壽命等。微波光電導(dǎo)衰減法（μ -PCD）測試少子壽命具有無接觸、相對簡單、快捷準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，較其他測量損傷 層深度的方法更加方便，適合生產(chǎn)上應(yīng)用［2］。此方法測量損傷層的基礎(chǔ)是依 靠于 Si 片的少子壽命與機(jī)械損傷引入的復(fù)合中心密度緊密相關(guān)。μ-PCD 方法實(shí) 測得到的少子壽命稱為有效少子壽命，它主要受兩個因素影響：體壽命和表面壽 命。Si 片較薄時，表面壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于體壽命，此時的有效壽命基本上等于表面 壽命；在 Si 片厚度一定的情況下，如果表面復(fù)合速率很大，則在測試高體壽命 樣品時，測試的壽命值與體壽命值就會偏差很大；而對于低體壽命的樣品，不會 使少子壽命降低很多。因此，表面復(fù)合對有效少子壽命的影響是非常明顯的。

 砂漿線鋸切割 Si 片的機(jī)械損傷，多數(shù)學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，而金剛 石線鋸切割 Si 片的近表面損傷，學(xué)者們對此研究較少。本文采用逐層腐蝕的方 法去除 Si 片的近表面損傷層，并結(jié)合微波光電導(dǎo)衰減法測量其少子壽命，然后 根據(jù)少子壽命的變化趨勢，對砂漿線鋸和金剛石線鋸切割 Si 片的損傷層進(jìn)行測 定，對比分析其切割損傷的深度及其原因機(jī)理。