隐裂、热斑、PID效应,是影响晶硅光伏组件性能的三个重要因素。
3. 识别“隐裂”的方法
EL(Electroluminescence,电致发光)是一种太阳能电池或组件的内部缺陷检测设备,是简单有效的检测隐裂的方法。利用晶体硅的电致发光原理,通过高分辨率的红外相机拍摄组件的近红外图像,获取并判定组件的缺陷。具有灵敏度高、检测速度快、结果直观形象等优点。下图即是EL的检测结果,清晰的显示了各种缺陷和隐裂。
等离子刻蚀
硅片:硅单质材料的片状结构,厚度比较薄,主要有圆形和方形两种结构,有单晶和多晶之分。单晶是具有固定晶向的结晶体材料,一般用作半导体集成电路的衬底,也用于制作太阳能电池片。多晶是没有统一固定晶向的晶体材料,一般用于太阳能光伏发电,或者用于拉制单晶硅的原材料。单晶硅是一种优良的高纯半导体材料,IC级别的纯度要求达到9N以上(99.9999999%),区熔单晶硅片甚至达到11N(99.999999999%)以上。通常通过直拉法(CZ)和区熔法(FZ)长晶得到,其晶向通过籽晶来决定。单晶硅是目前重要的半导体材料,占据半导体材料市场的90%以上,是信息技术和集成电路的基础材料。
芯片的背部减薄制程
磊晶之后的蓝宝石基板就成为了外延片,外延片在经过蚀刻、蒸镀、电极制作、保护层制作等一系列复杂的半导体制程之后,还需要切割成一粒粒的芯片,根据芯片的大小,一片2英寸的外延片可以切割成为数千至上万个CHIP。前文讲到此时外延片的厚度在430um附近,由于蓝宝石的硬度以及脆性,普通切割工艺难以对其进行加工。目前普遍的工艺是将外延片从430um减薄至100um附近,然后再使用镭射进行切割。
芯片的背部减薄制程
1. Grinding制程:
对外延片以Lapping的方式虽然加工品质较好,但是移除率太低,也只能达到3um/min左右,如果全程使用Lapping的话,加工就需耗时约2h,时间成本过高。目前的解决方式是在Lapping之前加入Grinding的制程,通过钻石砂轮与减薄机的配合来达到快速减薄的目的。
2. Lapping制程
减薄之后再使用6um左右的多晶钻石液配合树脂铜盘,既能达到较高的移除率,又能修复Grinding制程留下的较深刮伤。一般来说切割过程中发生裂片都是由于Grinding制程中较深的刮伤没有去除,因此此时对钻石液的要求也比较高。
除了裂片之外,有些芯片厂家为了增加芯片的亮度,在Lapping的制程之后还会在外延片背面镀铜,此时对Lapping之后的表面提出了更高的要求。虽然有些刮伤不会引起裂片,但是会影响背镀的效果。此时可以采用3um多晶钻石液或者更小的细微性来进行Lapping制程,以达到更好的表面品质。