WT-2000少子寿命测试仪的原理及性能

作业指导书
装载样片。

装片后先点击“Vacuum On”吸住硅片，如果是弯曲片应先压平，
进行扫描测
装载样片，装片后先点击“Vacuum On”吸住硅片，如果是弯曲片应先压平，
在“Functions”的下拉菜单中选择“Load Calibrution File”调用相应厚度硅片或是硅锭的校正文件，然后点击“Compensate”。

进行测量。

装载样片，装片后先点击“Vacuum On”吸住硅片，如果是弯曲片应先压平，
进行测量。

装载样片，放上电池片吸住，装上探针，探针尾部插在上表面的插孔。

调节
进行测量。

装载样片，装片后先点击“Vacuum On”吸住硅片，如果是弯曲片应先压平，进行测量。

施美乐博公司上海代表处上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A (邮编:200120Rm.906A,Suncome Liauw's Plaza, No.738, Shangcheng Road,Pudong,Shanghai 200120, ChinaTel: +86-21-58362889 Fax: +86-21-58362887To : Semilab 产品用户FROM : 黄黎 / Semilab Shanghai Office Pages : 5 Pages (included this page Refer : 1、Semilab 公司上海办事处联系方法2、关于少子寿命测试若干问题的讨论尊敬的Semilab 产品用户:感谢您和贵公司一直以来对我们的支持!为了更好地服务于中国客户,Semilab 公司现已在上海成立办事处。

具体的联系方法为:施美乐博公司上海办事处上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A (邮编:200120Tel: +86-21-58362889 Fax: +86-21-58362887联系人:黄黎先生手机: +86-138******** (Shanghai +86-135******** (Beijing E-mail:leon.huang@ Website: 现提供关于少子寿命测试若干问题的讨论,供您参考,并烦请填写客户意见反馈表,传真给我们,以便我们改进工作,谢谢!如您还有任何问题或需要,请随时与我们联系。

此致敬礼!施美乐博公司上海办事处 2006年4月7日施美乐博公司上海代表处上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A (邮编:200120Rm.906A,Suncome Liauw's Plaza, No.738, Shangcheng Road,Pudong,Shanghai 200120, ChinaTel: +86-21-58362889 Fax: +86-21-58362887关于少子寿命测试若干问题的讨论鉴于目前Semilab 少子寿命测试已在中国拥有众多的用户,并得到广大用户的一致认可。

少子寿命测量方法都包括非平衡载流子的注入和检测两个基本方面。

最常用的注入方法是光注入和电注入，而检测非平衡载流子的方法很多，如探测电导率的变化，探测微波反射或透射信号的变化等，这样组合就形成了许多寿命测试方法，如：直流光电导衰减法；高频光电导衰减法；表面光电压法；微波光电导衰减法等。

WT-2000PV 采用微波光电导衰减法测试少子寿命。

微波光电导衰退法(Microwave photoconductivity decay)测试少子寿命，主要包括激光注入产生电子-空穴对和微波探测信号这两个过程。

904nm 的激光注入（对于硅，注入深度大约为30μm）产生电子-空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势，从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的寿命。

μ-PCD测试得到的是少子有效寿命，它会受到两个因素影响：体寿命和表面寿命。

测得的少子寿命可由下式表示：（2-1）式中：τdiff 为少子从样品体内扩散到表面所需时间；τsurf 为由于样品表面复合产生的表面寿命；τmeas 为样品的测试寿命；d 为样品厚度；Dn，Dp 分别为电子和空穴的扩散系数；S 为表面复合速度。

（图2-1）不同的表面复合速率下，体寿命和测试寿命的关系由式（2-1）可知，表面寿命对测试寿命有很大影响，使其偏离体寿命，图2-1是体寿命与测试寿命的关系。

在样品厚度一定的情况下，即扩散寿命一定，如果表面复合速率很大，则在测试高体寿命样品时，测试寿命值与体寿命值就会偏差很大；而对于低体寿命的样品，不会使少子寿命降低很多。

因此我们需对样品表面进行钝化，降低样品的表面复合速率。

从图2-1我们可以看到，对于表面复合速率S为1cm/s，或10cm/s的样品，即使在1000μs数量级的体寿命，测试寿命还是与体寿命偏差很小。

即当样品的表面复合速率为10cm/s或更小的情况下，对于1000μs数量级高体寿命的样品，测试寿命也能用来表示体寿命。

瑟米莱伯贸易（上海）有限公司上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦1909室Tel: +86-21-58362890 Fax: +86-21-58362887E-mail: semilab@Website://操作手册版本号：2009-01WT-2000PV系列是Semilab公司的多功能半导体扫描测试系统，广泛应用于光伏和半导体行业的半导体材料、硅片的质量控制(单晶硅棒和多晶硅锭去头尾)，电池工艺过程质量控制，以及实验室和试验线的研发。

提供了无接触、无损伤的全自动扫描测试和快速的数据处理。

本文档主要对WT-2000PV的操作流程和设备维护等方面加以介绍。

如有问题请与我们联系，竭诚为您服务。

瑟米莱伯贸易（上海）有限公司地址：上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦1909室电话: +86-21-58362890传真: +86-21-58362887网址：- 1 -瑟米莱伯贸易（上海）有限公司 Semilab Rt. (China)上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦1909 （邮编：200120）警告：WT-2000PV系列激光探头安全等级为1M级，操作时必须佩戴防护眼镜。

切勿直视，以及通过镜面和放大镜等光学设备观测激光探头！- 2 -瑟米莱伯贸易（上海）有限公司 Semilab Rt. (China)上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦1909 （邮编：200120）1. 简介WT2000-PV系统作为半导体材料质量监控的可集成测试平台，广泛应用于光伏和半导体行业中对硅料、硅晶片加工和晶圆制造等各环节的监控。

WT2000-PV系统由两台工业控制计算机实现测试功能。

其中一台计算机为DOS操作系统，主要负责测量数据的处理，机器动作的控制与监控，并实现与另一台计算机通讯。

另一台计算机为Windows操作系统，主要负责对Wintau32测试软件的操作。

WT2000-PV系统可以在同一探头上集成多项测试功能，客户可根据需要选配不同的测试选项。

WT-2000-E变电站综合自动化系统说明书海南威特电气集团有限公司感谢您使用海南威特电气集团有限公司的WT-2000-E变电站综合自动化系统。

本系列产品适用于110kV及以下电压等级的变电站或者开闭所，实现其“四遥”一体化功能，达到变电站或者开闭所的智能化远程操作，可做到无人值守。

本系列产品包括：a)WT-2021-E 主变差动保护测控装置b)WT-2022-E 主变本体保护测控装置c)WT-2023-E 主变高压侧后备保护测控装置d)WT-2024-E 主变中、低压侧后备保护测控装置e)WT-2041-E 主变公用测控装置f)WT-2031-E 线路保护测控装置g)WT-2032-E 电容器保护测控装置h)WT-2033-E 分段保护测控装置i)WT-2025-E 接地变保护测控装置j)WT-2013-E 线路测控装置k)WT-2042-E 站用变测控装置l)WT-2043-E 备用电源自投装置m)WT-2045-E PT 切换装置n)WT-2046-E 频率电压紧急控制装置o)WT-2024D-E 逆功率保护测控装置p)WT-201 通信服务器q)WT-2000-E 变电站综合自动化系统软件☆变电站，开闭所保护自动化解决方案☆高性能32位微处理器功能强大的超稳定硬件平台☆14位高精度AD转换☆先进的嵌入式实时多任务操作系统☆间隔层和监控层全部通过以太网互联，通信快速可靠☆实现电能表功能☆全封闭，抗震动，低功耗，内置操作回路，适合上开关柜☆自适应直流操作回路，对开关柜无要求☆全汉化液晶显示☆最高标准的四级电磁兼容性能，不需外接任何抗干扰模件☆装置具有强大的录波功能,故障过程可再现第一章WT-2000-E综合自动化系统概述1.适用范围WT-2000-E变电站综合自动化系统是我公司根据电力系统自动化及用户变电站的要求，总结国内外变电站微机控制及保护的研究和生产的先进经验，采用当今先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。

第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文（晶体硅材料及电池）利用碘酒钝化测量晶体硅体少子寿命*陈静伟 赵 雷 刁宏伟 闫保军 周 素 汤叶华 王 革 王文静中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室, 中国科学院电工研究所, 北京 100190摘要摘要：：利用微波光电导衰减法（µPCD ）测量晶体硅的有效少子寿命τeff ，采用不同浓度(0.04mol/L~0.4mol/L)的碘酒溶液分别对n 型CZ 硅片和p 型CZ 硅片进行钝化，结果表明：碘酒溶液浓度在0.08mol/L~0.16 mol/L 时，对硅片钝化最为有效，测量有效少子寿命τeff 最高，n 型硅片为973.71µs ，p 型硅片为362.6µs ；之后采用0.08mol/L 的碘酒溶液对硅片进行钝化，测量了有效少子寿命随时间的衰减规律；并通过对碘酒溶液钝化不同厚度硅片后的有效少子寿命τeff 的测量结合理论计算，获得了硅片的体少子寿命τb 。

关键词关键词：：有效少子寿命；体少子寿命；微波光电导衰减法；碘酒钝化*项目资助：国家863高技术研究发展计划（2011AA050502），国家973重点基础研究计划（2011CBA00705） 作者简介：陈静伟, 博士研究生, 从事硅异质结太阳电池研究, Email: chenjingwei@1 引言在晶体硅太阳电池制备过程中，晶体硅体少子寿命(τb )是硅材料的一项重要参数。

体少子寿命(τb )直接影响着太阳电池的转换效率，同时通过测量硅片的少子寿命可以评价原材料质量和控制工艺过程[1,2]。

常用的测量晶体硅的方法有：微波光电导衰减(µ-PCD)， 准稳态光电导方法 ( QSSPC)，表面光电压 ( SPV)，IR 浓度载流子浓度成像 ( CDI ) , 调制自由载流子吸收 ( MFCA) 和光束 ( 电子束) 诱导电流 ( LBIC, EBLC) 等方法[3]。

WT-2000中文说明一．简介:可选功能：UPCD 无接触测量少子寿命LBIC 光诱导电流，反射率，计算电池内外量子效率 SHR 无接触测试方块电阻 RES 涡流法无接触测试电阻率 P/N 无接触型号测试 THCKNESS 电容法测试晶片厚度 设备概述：1．两台工控电脑,其中一台是DOS 操作系统，主要负责测量数据的处理，机器动作的控制与监控，并与另一台电脑通讯。

另一台电脑是WINDOWS 操作系统，wintau32操作软件被安装在此。

2．测试台，用来测试样品，各个功能可以集成到一个探头上，客户可根据需要来选择不同的功能。

二． 原理：1．少子寿命测试原理微波光电导衰退法(Microwave photoconductivity decay)测试少子寿命，主要包括激光注入产生电子-空穴对和微波探测信号的变化这两个过程。

904nm 的激光注入（对于硅，注入深度大约为 30um ）产生电子-空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势，从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的寿命。

μ-PCD 测试的是少子有效寿命，它受两个因素影响：体寿命和表面寿命。

测试的少子寿命可由下式表示：111measbulkdiffsurfττττ=++ (1)式中：22,diffn pd D τπ=2surf d Sτ=τdiff 为少子从样品体内扩散到表面所需时间；τsurf 为由于样品表面复合产生的表面寿命；τmeas 为样品的测上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦906A （邮编：200120）试寿命；d为样品厚度；D n，D p分别为电子和空穴的扩散系数；S为表面复合速度。

图1：不同的表面复合速率下，体寿命和测试寿命的关系由式（1）可知，表面寿命对测试寿命有很大影响，使其偏离体寿命，图1是体寿命与测试寿命的关系。

在样品厚度一定的情况下，即扩散寿命一定，如果表面复合速率很大，则在测试高体寿命样品时，测试寿命值与体寿命值就会偏差很大；而对于低体寿命的样品，不会使少子寿命降低很多。

少⼦寿命摘要：本⽂采⽤PECVD技术沉积本征⾮晶硅薄膜，研究少⼦寿命随本征层厚度、沉积⽓压、射摘要频功率、氢稀释度以及硅⽚清洗⼯艺的变化规律。

结果表明：本征层厚度要适中。

随着沉积⽓压、射频功率和氢稀释度的增加，少⼦寿命均呈现先增⼤⽽后减⼩的趋势。

同时，采⽤HF／O3清洗技术能使少⼦寿命得到很⼤的改善。

1前⾔ 晶体硅电池具有转换效率⾼、技术成熟等优点。

但传统的⾼温扩散⼯艺⼜限制了转换效率的提⾼和成本的进⼀步降低。

多年来各国科学家⼀直在努⼒研究探索低成本⾼产量的⾼效薄膜太阳电池制造技术。

但是，a-Si：H薄膜太阳光致衰退问题始终没有得到很好的解决，同时其光电转换效率还有待进⼀步提⾼。

⼀条可⾏的途径是⽤宽带隙的a-Si：H作为窗⼝层或发射层，单晶硅、多晶硅作衬底，形成所谓的异质结太阳电池。

这种电池既利⽤了薄膜电池的制造⼯艺优势，⼜发挥了晶体硅和⾮晶硅的材料性能特点，具有实现⾼效、低成本太阳电池的发展前景。

a-Si：H／c-Si异质结电池已经成为最有市场前景的太阳电池之⼀，受到国际上许多国家的⼴泛关注，⽬前许多研究机构和企业正在开展a-Si：H／c-Si异质结电池的研究。

Sanyo的HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer)电池实验室转换效率已达到22.3％，且R．M．Swanson通过理论分析，预⾔这种结构电池的转换效率可以超过25％。

HIT电池之所以能取得这样⾼的光电转换效率是由于在太阳电池的p-n结中插⼊⼀个本征缓冲层(buffer layer)，该本征缓冲层对Si⽚表⾯的钝化作⽤使其界⾯特性得以改善。

少⼦寿命是钝化效果的直接反映，理论证明少⼦寿命越⾼，太阳电池的短路电流、开路电压也会越⾼。

因此开展对本征⾮晶硅薄层钝化后硅⽚少⼦寿命的研究是制备⾼效HIT电池的前提和关键。

2实验 实验采⽤PECVD技术，在单晶制绒硅⽚上双⾯沉积本征⾮晶硅层。

所⽤硅⽚为5英⼨n型CZ⽚，晶向为(100)，电阻率0．5～3Ω·cm，厚度约200~220µm。

操作手册SEMILAB CHINA上海浦东新区商城路889号波特营B2幢3层Tel: +86-21-58362890 Fax: +86-21-58362887E-mail: semilab@Website:// WT-2000D1. 简介WT2000D系统作为硅材料质量监控的可集成测试平台，能够应用于光伏和半导体行业的硅原料检测、硅晶片加工和晶圆制造等各生产环节。

WT2000-D由两台工业控制计算机控制，其中一台计算机是DOS操作系统，主要负责测量数据的处理，机器动作的控制与监控，并与另一台计算机通讯。

另一台电脑是Windows 操作系统，wintau32操作软件被安装在此。

WT2000-D系统可以将各项测试功能集成到一个探头上，客户可根据需要来选配不同的测试功能。

1.1 选配功能zμ-PCD / 无接触微波光电导衰减法少子寿命扫描z SPV / 表面光电压法扩散长度扫描z LBIC / 电池的光诱导电流扫描，计算电池内外量子效率z Reflectance / 反射率扫描z IQE/EQE 内/外量子效率扫描z SHR / 无接触方块电阻扫描z Eddy Current / 涡流法体电阻率扫描z Iron concentration / 无接触铁含量扫描z Bias light / 偏置光补偿选项z PN / 无接触型号测试1.2 主要特点z可以对硅原料检测、硅晶片加工和电池片制造等各生产环节进行监控z可以对硅锭、硅棒和电池片做全扫描z能适应低电阻率样片（锭）的测试需要z可以选加不同的表面钝化选项z自动寻找边缘，用于不同形状、尺寸的硅片（锭）测试z最大硅锭、硅棒测试尺寸可以达到500×210×210mm3- 2 -施美乐博公司上海代表处 Semilab Rt. (China)上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦1909 （邮编：200120）z高重复性、高分辨率z能根据需要选加不同的测试功能1.3 主要应用z材料、硅片的质量控制（单晶硅棒和多晶硅锭去头尾）z电池工艺过程质量控制z实验室和试验线的研发- 3 -施美乐博公司上海代表处 Semilab Rt. (China)上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦1909 （邮编：200120）- 4 -施美乐博公司上海代表处 Semilab Rt. (China)上海浦东新区商城路738号胜康廖氏大厦1909 （邮编：200120）2. 原理2.1 少子寿命测试原理少子寿命测量方法都包括非平衡载流子的注入和检测两个基本方面。

氮化硅薄膜的钝化作⽤对太阳能电池⽚性能的影响分析和研究氮化硅薄膜的钝化作⽤对太阳能电池⽚性能的影响分析和研究摘要作为⼀种器件表⾯介质膜，SiNx薄膜已被⼴泛应⽤于IC以及太阳能光伏器件的制造中。

在⾼效太阳能电池研究中，发射结表⾯钝化和减反射⼀直是其研究的主题。

电池正⾯发射结不仅要求表⾯钝化层有优良的钝化性能，同时也要求介质层能够与表⾯层减反射膜⼀起产⽣很好的减反射效果，从⽽进⼀步提⾼太阳电池器件的光⽣电流、开路电压以及电池效率。

本⽂阐述了⾼效太阳电池研究中正⾯发射结上的钝化与减反射⼯艺与原理，重点对PECVD法制备SiNx的钝化机制，H 钝化进⾏了详细的分析。

主要对⽣产中常使⽤的管式PECVD和板式PECVD 制备的薄膜，通过少⼦寿命测试仪(WT2000）检测少⼦寿命，椭偏仪测试膜厚和折射率，积分反射仪测试反射率以及利⽤HF腐蚀来检验薄膜致密性等⼿段对薄膜性能进⾏了分析和⽐较。

⼜对板式PECVD 制备薄膜条件进⾏了优化。

研究发现，氮化硅最佳的沉积条件是：温度370℃，SiH4:NH3=500:1600，时间3min；获得了沉积氮化硅后硅⽚少⼦寿命⾼钝化效果好、膜厚与折射率搭配好反射率低的⼯艺条件。

关键词：氮化硅薄膜；PECVD；减反膜；钝化；太阳能电池THE PASSIVATION OF SILICON NITRIDEFILM ON SOLAR CELLS ANALYSIS ANDRESEARCHABSTRACTAs a dielectric thin film of device, SiNx has been widely used in IC and Solar cells manufacturing . In the research and investigation of high efficiency silicon solar cell, the passivation of front emitter and anti reflection has been their focus. Because，for the front emitter, we need it have excellent passivation quality and good antireflection property, in this way to improve the Isc an d Uoc, further more to get much high efficiency.In this thesis we describe the passivation & Antireflection of high efficient Silicon Solar cells on the front emmiter and then we focus on PECVD analysising the Mechanism of hydrogen passivation. In the experiments I used the tubular and plate PECVD preparing silicon nitride thin film.Then,I texted minority carrier lifetime by minority carrier lifetime tester(WT2000),film thickness and refractive index by ellipsometer,reflectivity by D8 integral reflectivity,and using HF solution tested the film density.These were used to ailalyze the properties of silicon nitride films.Another,Improving the condition of the plate PECVD deposition .The results show that the temperature of deposition is 370, SiH4:NH3=500:1600, time:3min.In this condition Silicon have a good passivation quality, film thickness and refractive index well matching and low reflectance.KEY WORDS: silicon nitride film ; PECVD; ACR; passivation; silicon solar cells⽬录第⼀章绪论 (1)§1.1 太阳电池的应⽤前景 (1)§1.1.1 能源危机 (1)§1.1.2 光伏政策及现状 (1)§1.2 光伏太阳电池钝化减反射膜介绍 (3)§1.2.1 减反射介绍 (3)§1.2.2 钝化介绍 (6)§1.3 实验意义 (7)第⼆章实验⽅法和过程 (9)§2.1 样品制备选择 (9)§2.2 管式PECVD与板式PECVD对⽐实验 (9)§2.1.2 实验⼯艺过程 (10)§2.3 NH3与SiH4不同流量⽐对薄膜性能的影响 (12)§2.4 实验设备及检测 (13)§2.4.1 设备与仪器 (13)§2.4.2 检测⼿段 (15)第三章实验结果与分析 (17)§3.1 板式PECVD和管式PECVD对⽐实验 (17)§3.1.1 膜厚和折射率对⽐ (17)§3.1.2 两种设备制得薄膜反射率对⽐ (18)§3.1.3 镀膜后钝化效果的⽐较 (18)§3.2 NH3/SiH4对薄膜性能的影响 (19)§3.2.2 NH3/SiH4对SiNx薄膜厚度的影响 (19)§3.2.3 NH3/SiH4对SiNx 薄膜折射率的影响 (21)§3.2.4 NH3/SiH4对SiNx薄膜反射率的影响 (22)§3.2.5 NH3/SiH4对SiNx薄膜钝化效果的影响 (23)结论 (25)参考⽂献 (26)致谢 ...................................................错误！未定义书签。

79010129298@jxcard实验一少子寿命检测仪一、实验目的1、掌握少子寿命检测仪的原理及使用方法；2、练习单晶硅片，多晶硅片及单晶、多晶硅片电池少子寿命的检测。

二、实验原理简述１、少子寿命检测的原理微波光电导衰退法(Microwave photoconductivity decay)测试少子寿命，主要包括激光注入产生电子-空穴对和微波探测信号的变化这两个过程。

904nm 的激光注入（对于硅，注入深度大约为30um）产生电子-空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势，从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的寿命。

2、WT-1000及WT-1000B少子寿命检测仪的主要部件显示器、工控机、探头、鼠标、键盘3、WT-1000及WT-1000B少子寿命检测仪的的量程少子寿命测试量程从0.5μs到300μs，P型电阻率量程为0.8-100Ω.cm，N型电阻率量程为0.5-100Ω.cm，是太阳能电池硅片企业、多晶铸锭企业、拉晶企业不可多得的测量仪器。

4、WT-1000及WT-1000B少子寿命检测仪的说明及注意事项（1）说明：（a）无接触、无损伤、快速测试（b）能够测试较低寿命（c）能够测试低电阻率的样品（d）既可以测试硅锭、硅棒，也可以测试硅片，电池（e）样品没有经过钝化处理就可以直接测试（f）既可以测试P 型材料，也可以测试N 型材料（g）对测试样品的厚度没有严格的要求（g）该方法是最受市场接受的少子寿命测试方法（2）注意事项WT1000系列探头内置激光反射装置，激光防护等级为1M级，操作时必须佩戴防护眼镜，切勿将激光探头对准他人，动物及镜子等光学设备。

三、实验器材１、单晶硅片，多晶硅片各一片；２、单晶硅片电池、多晶硅片电池各一片；３、硅锭、硅棒各一个；４、WT-1000及WT-1000B少子寿命检测仪一台。