晶體 Si 片切割表面損傷及其對電學性能的影響

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；分析了其切割機理及去除模式；對比分析了三種不同化學方法鈍化 Si 片的效果和穩(wěn)定性；采用逐層腐蝕去除 Si 片的損傷層，使用碘酒對其進行化 學鈍化，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 驗測得，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，表面的機械損傷也更小。

 關鍵詞：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切片。近年來 Si 片的切割設備與工藝技術不斷 改進，各個廠家的 Si 片表面機械損傷情況實際有很大差異，特別是近期固結金 剛石磨料線鋸開始應用于 Si 片切割，其表面機械損傷情況更有本質不同。因此， 對切割 Si 片的機械損傷及其對電學性能影響的測定顯得極其重要。

 研究和測量 Si 片的表面質量和近表面損傷的方法有很多［1］：張力誘導畸 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衰減法測定 Si 片的少子壽命等。微波光電導衰減法（μ -PCD）測試少子壽命具有無接觸、相對簡單、快捷準確等優(yōu)點，較其他測量損傷 層深度的方法更加方便，適合生產(chǎn)上應用［2］。此方法測量損傷層的基礎是依 靠于 Si 片的少子壽命與機械損傷引入的復合中心密度緊密相關。μ-PCD 方法實 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，表面壽命遠遠小于體壽命，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 片的機械損傷，多數(shù)學者已經(jīng)進行了大量的研究，而金剛 石線鋸切割 Si 片的近表面損傷，學者們對此研究較少。本文采用逐層腐蝕的方 法去除 Si 片的近表面損傷層，并結合微波光電導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 片的損傷層進行測 定，對比分析其切割損傷的深度及其原因機理。