CN110544643B - 无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池测试技术领域，尤其涉及一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法。本发明，依次包括以下步骤：利用PL测试仪对实验样品的金属浆料区域和非金属浆料区域的PL强度数值分别进行采集；计算得到一个有效PL强度数值。本发明利用光致发光光谱技术，通过对金属浆料区域和非金属浆料区域的PL数值采集，再通过一定的计算方法计算得到能够直接表征金属浆料烧穿深度的有效PL强度数值，从而判断金属浆料的烧穿深度，检测方法简单方便，适合产业化生产中的问题查找，并且，本发明在判断金属浆料烧穿深度的过程中不会对电池本身造成损伤，即可无损伤地判断出金属浆料的烧穿深度。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池测试技术领域，尤其涉及一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法。
背景技术
随着光伏技术的快速发展，对电池的成本和效率的追求也愈来愈激烈。而对电池效率而言，其最重要的影响因素就是复合。复合包含界面缺陷复合、基区缺陷复合和金属浆料带来的复合。界面缺陷复合和基区缺陷复合的影响通常是通过做成特殊结构的样品来进行测试，金属浆料带来的复合评估则复杂很多，需要先用化学试剂，如王水等危险混合酸溶液将金属去除，或者在高倍显微镜下观察烧穿深度和腐蚀面积，或者再做成特殊结构的样品进行测试，非常复杂，尤其是要破坏电池，故亟需提供一种简单方便的用于判断金属浆料烧穿深度的检测方法。
例如，中国发明专利申请公开了一种多层隧道结的钝化太阳能电池及制备方法[申请号：201910434847.3]，该发明专利申请包括N型晶体硅基体，所述N型晶体硅基体的背表面包括依次从内到外的隧道结总层、背钝化减反射薄膜、n+金属电极；所述隧道结总层包括至少两层隧道结层，所述隧道结层包括从内到外设置的氧化层和n+掺杂多晶硅层。
上述发明专利申请具有金属浆料的烧穿深度大大降低的优势，但其仍未提供一种较为方便的检测金属浆料烧穿深度的方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，包括以下步骤：
步骤一：利用PL测试仪对实验样品的金属浆料区域和非金属浆料区域的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域的平均PL强度数值PL非金属；
步骤二：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
在上述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法中，所述步骤一中的实验样品通过以下步骤制得：
步骤A：取清洗后的硅片作为衬底；
步骤B：在衬底表面生长钝化薄膜，得到待处理样品；
步骤C：将金属浆料涂覆在步骤B中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，得到实验样品。
在上述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法中，所述步骤A中的硅片为P型硅片或N型硅片。
在上述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法中，所述步骤A中的硅片为P型硅片，步骤B中的钝化薄膜为AlOx/SiNx双层钝化薄膜。
在上述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法中，所述步骤A中的硅片为N型硅片，步骤B中的钝化薄膜为SiN钝化薄膜或SiO2/SiN双层钝化薄膜。
在上述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法中，所述步骤B中钝化薄膜的厚度为1-200nm。
在上述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法中，所述步骤C中烧结温度为700-800℃。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明利用光致发光光谱技术，通过对金属浆料区域和非金属浆料区域的PL数值采集，再通过一定的计算方法计算得到能够直接表征金属浆料烧穿深度的有效PL强度数值，从而判断金属浆料的烧穿深度，检测方法简单方便，适合产业化生产中的问题查找。
2、本发明在判断金属浆料烧穿深度的过程中不会对电池本身造成损伤，即可无损伤地判断出金属浆料的烧穿深度。
附图说明
图1是本发明的测试示意图；
图2是应用例1中金属浆料1的PL测试结果示意图；
图中：金属浆料区域1、非金属浆料区域2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的P型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为AlOx/SiNx双层钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为200nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为800℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
在硅片中加入微量的3价元素，例如硼、镓、铟等，就得到P型硅片，内部载流子数量大大增加，且多数载流子是空穴，还有少数载流子自由电子；在硅片中加入微量的5价元素例如磷元素，就得到N型硅片，内部载流子数量大大增加，且多数载流子是自由电子，还有少数载流子空穴。
钝化薄膜可起到保护硅片的作用，钝化薄膜的生长方法可采用现有技术中常用的生长方法，例如采用申请号为“201410208799.3”或申请号为“201910269192.9”的发明专利申请中所记载的生长方法。
金属浆料的具体组成成分可以是现有技术中常用的组成成分，例如采用申请号为“200980135908.0”或申请号为“201621266900.1”或申请号为“201680046719.6”的专利文本中所记载的金属浆料的具体组成。
实施例2
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的N型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为SiN钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为200nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为800℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
实施例3
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的N型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为SiO2/SiN双层钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为200nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为800℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
实施例4
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的P型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为AlOx/SiNx双层钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为1nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为700℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
实施例5
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的N型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为SiN钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为1nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为700℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
实施例6
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的N型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为SiO2/SiN双层钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为1nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为700℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
实施例7
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的P型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为AlOx/SiNx双层钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为100nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为750℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
实施例8
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的N型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为SiN钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为100nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为750℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
实施例9
本实施例提供一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：取清洗后的N型硅片作为衬底；
步骤二：在衬底表面生长钝化薄膜，钝化薄膜为SiO2/SiN双层钝化薄膜，钝化薄膜总厚度为100nm，得到待处理样品；
步骤三：将金属浆料涂覆在步骤二中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，烧结温度为750℃，得到实验样品；
步骤四：利用PL测试仪对步骤三中得到的实验样品的金属浆料区域1和非金属浆料区域2的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域1的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域2的平均PL强度数值PL非金属；
步骤五：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该具体数值判断金属浆料的烧穿深度。
应用例1
取两种组成成分不相同的金属浆料，按照实施例9中记载的方法，测量烧穿深度，每种金属浆料测量两次，其中金属浆料1的主要成分为含硅氧烷和银颗粒，金属浆料2的主要成分为铝，金属浆料1的第一次测试结果如图2所示，测试结果统计如下表所示：
结果分析：由以上实验结果可以看出，本发明提供测试方法可以直观的反映出金属浆料的烧穿深度，且检测方法简单方便，达到了本发明的预期目的。
以上检测数据由上海赫爽太阳能科技有限公司生产的PL检测仪检测得到。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了金属浆料区域1、非金属浆料区域2等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用PL测试仪对实验样品的非金属一面进行测试，分别对实验样品的金属浆料区域(1)和非金属浆料区域(2)的PL强度数值分别进行采集，得到实验样品金属浆料区域(1)的平均PL强度数值PL金属和实验样品非金属浆料区域(2)的平均PL强度数值PL非金属；
步骤二：利用公式PL有效＝1/(1/PL金属-1/PL非金属)计算得到一个有效PL强度数值，通过该有效PL强度数值判断金属浆料的烧穿深度。
2.如权利要求1所述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，其特征在于：所述步骤一中的实验样品通过以下步骤制得：
步骤A：取清洗后的硅片作为衬底；
步骤B：在衬底表面生长钝化薄膜，得到待处理样品；
步骤C：将金属浆料涂覆在步骤B中得到的待处理样品的一面上，再进行烧结，得到实验样品。
3.如权利要求2所述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，其特征在于：所述步骤A中的硅片为P型硅片或N型硅片。
4.如权利要求3所述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，其特征在于：所述步骤A中的硅片为P型硅片，步骤B中的钝化薄膜为AlOx/SiNx双层钝化薄膜。
5.如权利要求3所述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，其特征在于：所述步骤A中的硅片为N型硅片，步骤B中的钝化薄膜为SiN钝化薄膜或SiO2/SiN双层钝化薄膜。
6.如权利要求2所述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，其特征在于：所述步骤B中钝化薄膜的厚度为1-200nm。
7.如权利要求2所述的无损伤快速判断金属浆料烧穿深度的方法，其特征在于：所述步骤C中烧结温度为700-800℃。
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