ICS77.040 SJ H21 备案号： 中华人民共和国电子行业标准 SJ/T11628—2016 太阳能电池用硅片尺寸及电学表征 在线测试方法 Online test methods forgeometry and electrical characterizations of silicon wafersforsolarcells 2016-04-05发布 2016-09-01实施 发布 中华人民共和国工业和信息化部 SJ/T11628—2016 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分会（SAC/TC203/SC2）提出。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会（SAC/TC203）归口。 本标准起草单位：中国有色金属工业标准计量质量研究所、瑟米莱伯贸易（上海）有限公司、浙江 精功科技股份有限公司、江苏协鑫硅材料科技发展有限公司。 本标准主要起草人：江波涛、贺东江、卫国军、冯俊、熊伟、徐自亮、薛抗美、黄黎。 I SJ/T11628—2016 太阳能电池用硅片尺寸及电学表征在线测试方法 1范围 本标准规定了太阳能电池用硅片（以下简称硅片）尺寸及电学表征的非接触在线测试方法。 本标准适用于太阳能电池用硅片的尺寸及电学表征在线测试，如应用于其他样品或参数，需经相关 各方协商。 2规范性引用文件 2 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T14264半导体材料术语 GB/T26068 3硅片载流子复合寿命的无接触微波反射光电导衰减测试方法 GB/T30869 太阳能电池用硅片厚度及总厚度变化测试方法 SJ/T11627 太阳能电池用硅片电阻率在线测试方法 SJ/T11630 太阳能电池用硅片几何尺寸测试方法 3术语和定义 GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。 4方法提要 4.1几何尺寸拍照法 在成像系统固定不变的情况下，物体及其图像的几何尺寸存在着固定的一一对应关系。采用相机获 取硅片的图像，通过已经标定好的上述对应关系，分析所获得的硅片图像即可推算出所测硅片的边长、 对角线长度、邻边垂直度的几何尺寸参数。根据拍摄方法的不同，可将测量用的相机分为阵列式相机和 线性相机两种。其中，阵列式相机拍摄图像时要求硅片作短暂的停顿，线性相机则可直接拍摄运动状态 下的硅片。 4.2厚度及总厚度变化电容法或光学法 测量探头是利用电容式、光学式等非接触技术测量探头和硅片表面之间相对距离的传感器，成对的、 分别位于硅片上方和下方的探头可以测量出硅片上、下表面相对于同一侧探头的距离。由已知的探头间距 可以计算出硅片被测点当前的厚度。当硅片匀速穿过该测试位置时，测量探头在硅片上的测量位置形成一 条扫描路径，最后给出硅片在扫描路径上的若干厚度值，由其中的最大值减去最小值可得到总厚度变化值。 4.3导电类型表面光电压法 当光照射半导体时，会产生非平衡载流子，从而改变半导体材料表面相对于体内的电势。光照前后 1 SJ/T116282016 半导体材料表面电势之差被称为表面光电压，如图1所示。不同导电类型的半导体材料表面光电压的变 化趋势是不同的，所以通过测量表面光电压的变化趋势即可判定样品的导电类型。 a N型材 b）P型材料 AND 说明： 没有光照时表面势能 I- 有光照时表面势能 E- 光照； SCR- 空间电荷区 TECH 表面光电压测量原理示意图 4.4载流子复合寿 微波反射光电导衰减法 采用红外脉冲 激光照 时硅片，在 衡载流子。 激光激励 微波反射信 号测得非平衡载流 子 合规律，分新得到的微 衰减 以计算出 载流子寿命。 4.5电阻率 采用高频交流线圈产 交变磁场诱导硅片内产生环形电流，即涡流。该漏 阻码线圈中的高频 交流电，为保证线圈 则需提高加载在线圈上的电压。由于硅片表面 的涡流与电阻率有 着直接的对应关系，通过测量线圈上的电压即可获得硅片的电阻率。因涡流探头测得的是薄层电阻，所 以需要引入该硅片的厚度值才能计算出硅片电阻率。 5干扰因素 5.1GB/T26068、GB/T30869、SJ/T11627、SJ/T11630中列举的干扰因素，都会对本测试中相对应 的测试结果造成影响。 5.2发送装置装载硅片的方向、位置准确性及重复性，会引起测量厚度、总厚度变化、载流子复合寿 命及电阻率的探头位置发生相对偏差，从而对测试结果造成影响。 5.3传送装置的振动会对所有参数的测试结果产生影响。 5.4传送装置上如果有硅片碎片或其他外来物，造成硅片表面所在平面发生变化，会对所有参数的测 试结果产生影响。 5.5传送装置的传送速度的不稳定会导致硅片边缘效应影响程度改变，从而引起测量厚度、总厚度变 化、载流子复合寿命、电阻率的测量模组的边缘去除的偏差，对测试结果造成影响。 5.6位置传感器的工作状态不稳定会对所有测试模组触发测试的时间造成影响，从而对测试结果造成 影响。 2 SJ/T11628—2016 5.7自动化平台的照明装置、其他测试模组的光，相机的成像速度与传送装置的速度不匹配均会对硅 片尺寸测试结果造成影响。 5.8探头与硅片之间的间距过大、硅片表面损伤层过厚或表面沾污可能会导致表面光电压信号丢失， 从而造成导电类型判断错误。 5.9硅片的振动或挪移均会引入测试误差，会对厚度及总厚度变化、载流子复合寿命、电阻率的测试 结果造成影响。 6仪器设备 6.1概述 硅片在线测试模组分布如图2所示 发送装置 导电类型 电阻率 接收装置 + + INOL 图2硅片衣 布次序不 注：测试模红 6.2 自动化平台 安测片加载于传送装置的预设位置上；加载速度可根居测试模组的要求进行调 6.2.1发送装置， 将板 节；发送装置应配有准直装置，保证加载硅片时硅片水平位置准确性忧 1mm/角度准确性优于0.3°。 6.2.2传送装置，所有硅片均由传送装置支撑并传送，须满足测 于硅片是否停顿的要求，如 需停顿，停顿时间的长短由 需时间决定：传送装直自身固有的振动频率、硅片在传送过程中的振 动振幅和频率，应远离所有测试模组韵微光 则相邻两段之间的高度差最大不超过0.2mm。 大值应小于200μum；如果传送装置是分段的， 6.2.3位置传感器，硅片传送路径中需要安装若干位置传感器，以便在硅片到达指定位置时触发或停 止测试模组的测量，定位准确性应优于0.2mm。 6.2.4接收装置，可根据预设的分档规则和所有测试模组的测量结果进行下料，接收位置的数目应能 满足分类归档的需要，且每个接收位置应有收集硅片的装置；接收装置应具有满载保护功能，在任一收 集硅片的装置满载时停止下料，并发出警示提醒更换收集硅片的装置。 6.2.5总控制器，可对传送装置的传输速度、分档规则、数据传输及输出格式进行设置，与发送装置、 传送装置、接收装置以及各测试模组控制器进行通讯，整理、显示、保存及输出测试数据。 6.2.6测试模组控制器，包括测试模式切换器、数据去除单元和显示单元，可根据使用者选择的测试模式进 行相应的测试，并对选取的有效数据进行计算；可根据使用者选取的测试模式进行操作及有效测试数据的选 取进行计算；可以向总控制器上传数据；采集、上传数据的能力应与传送装置最大传送速度相匹配。 6.2.7自动化平台应具有良好的接地，能够满足各测试模组对接地的要求。 3 SJ/T11628—2016 6.2.8自动化平台应可以做到：当硅片由传送装置传送到各个测试模组预设的测试区域内时，硅片表 面所在的平面应与该测试模组要求的样品所在平面平行，偏差不大于2°。 6.3几何尺寸 6.3.1成像系统，成像时相机的轴向应垂直于硅片表面所在的平面，以减小像差；相机的景深应与在 线测试系统可测的硅片厚度范围相匹配：光照强度和相机成像速率应与传送装置传送硅片的能力相匹 配，以确保得到的硅片图像清晰，特别是硅片边缘成像清晰。 6.3.2边缘补偿，相机的边缘效应须经软件系统补偿。 6.4厚度及总厚度变化 6.4.1测量探头，探头可以是电容式、光学式或采用其他非接触技术测量探头与硅片表面之间相对距 离的传感器。上下探头需共轴、成对安装，且连线垂直于硅片表面及硅片运动方向。 6.4.2探头位置，在测量中，建议采用一对或三对探头，对应的扫描路径为单线或三线。如果是单线， 建议扫描路径与硅片中线重合，如图3a)所示；如果采用三线，建议中间一条线与硅片中线重合，另两 条对称分布于硅片中线两侧，距相应一侧的硅片边缘的距离至少大于探头或传感器尺寸的一半，如图3 b)所示。其中，测量探头具有满足要求的测试频率，结合传送装置的传输速度、软件中的边缘去除功能， 能够使得与硅片中线重合的扫描线准确覆盖硅片的中心点位置。 c 0 C O . . a) b) 说明： -左探头离样品左边缘距离； B- 中间探头离样品左边缘距离； 右探头离样品左边缘距离； C- D- 左中右探头测试第一个点离硅片前边缘的距离； E一一测试点与点之间距离。 图3探头及测量位置分布示意图 6.5导电类型 6.5.1激光器及配套装置，用于产生并调制激光脉冲。 6.5.2电容耦合电极，用于探测硅片表面电势。在有激光脉冲的情况下，可以测量表面光电压信号； 距离待测硅片上表面约1mm~2mm。 6.5.3判定单元，根据表面光电压的测试信号可以判定被测样品的导电类型。 4 SJ/T11628—2016 6.6载流