电池片铝背场空洞率测试方法与流程

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种电池片铝背场空洞率测试方法。

背景技术：

光伏技术是一门利用大面积的p-n结二极管将太阳能转化为电能的技术。这个p-n结二极管叫做太阳能电池。制作太阳能电池的半导体材料都具有一定的禁带宽度，当太阳能电池受到太阳辐射时，能量超过禁带宽度的光子在太阳电池中产生电子空穴对，p-n结将电子空穴对分离，p-n结的非对称性决定了不同类型的光生载流子的流动方向，通过外部电路连接可以向外输出功率。这跟普通的电化学电池原理类似。

工业化生产p型晶硅太阳能电池通常采用全铝背场结构，即背面整面印刷铝浆，烧结后形成铝背场。这种结构的缺点是没有背面钝化和背面反射率低，从而影响了电池的电压和电流性能。局部铝背场电池克服了以上缺点，这种电池采用具有钝化效果的薄膜钝化电池背表面同时增加背表面反射率。钝化膜有效钝化硅材料表面存在的大量悬垂键和缺陷(如位错，晶界以及点缺陷等)，从而降低光生载流子硅表面复合速率，提高少数载流子的有效寿命，从而促进太阳能电池光电转化效率的提升。钝化膜同时具有增加背面反射的效果，从而增加硅体材料对太阳光的吸收，提高光生载流子的浓度从而增加光电流密度。

为了能将电流导出，通常需要在背面钝化膜上开孔或者开线，再印刷铝浆烧结后形成局部铝背场。孔或者线的总面积一般占背面的1-15％，面积过小会增加背面的接触电阻，过大则增加了背面的复合速率，两种情况都会影响电池的光电转化效率。开孔或者开线一般采用激光或者化学腐蚀的办法。印刷铝浆一般采用全背场图形，即铝浆覆盖除背电极以外的全部背面区域。

在太阳能电池烧结过程中，正反面同时形成良好的金属-半导体接触，正面银浆用于接触发射极，背面铝浆在烧结过程中和硅形成液相铝硅合金并在降温过程中在激光开孔的位置形成掺铝的外延硅即局部铝背场以及铝硅合金。由于液相铝硅合金在降温的过程中有部分的硅扩散到印刷铝金属层中而不是回到原位，导致在激光开孔的位置有一定的几率形成空洞，这些空洞里面没有填充铝硅合金并且局部铝背场偏薄导致这些位置表面复合速率较高，从而在电致发光的图形上显现为黑点或者黑线并且对电池的电性能产生负面影响。

因此需要针对铝背场空洞率进行测试。目前铝背场空洞率测试存在以下突出问题：

1.需要使用扫描电子显微镜sem进行截面测试，单点测试耗时长；

2.sem测试只可对局部进行测试，不能观察样品整体；

3.sem设备昂贵，部分机构或公司没有测试条件。

有必要针对上述问题进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种成本低、适用范围广的电池片铝背场空洞率测试方法。

为实现上述发明目的之一，本发明提供了一种电池片铝背场空洞率测试方法，包括以下步骤：

s1、将样品背面朝上放置于隔板上，隔板面积大于电池片面积；

s2、在样品表面的待测区域滴湿润剂，然后静置预设时间；

s3、用刮刀刮掉待测区域的铝浆料，刮动时刀片平面与样品表面呈锐角；

s4、用清洗剂冲洗样品表面，待样品表面干燥；

s5、将处理好的样品放置于3d显微镜测试台面上，固定在台面上；

s6、选择低倍镜，调整测试平台位移使镜头正对待测区域中心位置，聚焦调整至视窗中图像最清晰，微调位移使测试视窗中出现最多的激光开口条数n，量取并记录每一条激光开口线空洞区域的长度ln，根据公式

计算出该次测量的空洞率；

s7、移动测试平台，继续对该待测区域进行上述步骤s6，重复多次，求取平均值即为该待测区域的空洞率。

作为本发明实施方式的进一步改进，所述测试方法还包括在样品表面选取多个待测区域，重复进行步骤s6和s7，分别求取样品多个区域的空洞率以表征单片电池片的空洞率信息。

作为本发明实施方式的进一步改进，选取样品表面临近四角的待测区域各一个，样品表面中间的待测区域一个，分别求取样品这五个区域的空洞率以表征单片电池片的空洞率信息。

作为本发明实施方式的进一步改进，在步骤s2中，选取的待测区域的面积在0.5cm*0.5cm到3cm*3cm之间。

作为本发明实施方式的进一步改进，在步骤s3中，刮动时刀片平面与样品表面呈20度到60度之间。

作为本发明实施方式的进一步改进，在步骤s2中，选取的湿润剂为酒精或纯水。

作为本发明实施方式的进一步改进，在步骤s4中，选取的清洗剂为酒精或纯水。

作为本发明实施方式的进一步改进，在步骤s4中，采用气枪将样品表面吹干。

作为本发明实施方式的进一步改进，在步骤s2中，静置的预设时间为10-50秒。

作为本发明实施方式的进一步改进，在步骤s7中，重复的次数为5-20次。

与现有技术相比，本发明公开的电池片铝背场空洞率测试方法，使用常规的显微镜即可进行电池片铝背场空洞率测试；而且单片单点测试耗时短；可量取的数据量增加，提高表征准确度；既可进行电池片局部空洞率测试，也可进行整体空洞率测试表征。如此，降低了测试的成本，并且局部空洞率测试和整体空洞率测试均适用，适用范围广。

附图说明

图1是本发明优选的实施方式中的刮刀与样品放置角度示意图；

图2是本发明优选的实施方式中测试样品上空洞区域和正常区域二维图像对比示意图；

图3是本发明优选的实施方式中测试样品的空洞区域示意图；

图4是本发明优选的实施方式中测试样品的空洞区域和正常区域三维图像对比；

图5本发明优选的实施方式中测试样品的待测区域示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

应该理解，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。

如图1和图2所示，本发明优选的实施方式中，电池片铝背场空洞率测试方法包括以下步骤：

s1、将样品背面朝上放置于隔板上，隔板面积大于电池片面积；

s2、在样品表面的待测区域滴湿润剂，然后静置预设时间；

s3、用刮刀刮掉待测区域的铝浆料，刮动时刀片与样品表面呈锐角；

s4、用清洗剂冲洗样品表面，待样品表面干燥；

s5、将处理好的样品放置于3d显微镜测试台面上，固定在台面上；

s6、选择低倍镜，调整测试平台位移使镜头正对待测区域中心位置，聚焦调整至视窗中图像最清晰，微调位移使测试视窗中出现最多的激光开口条数n，量取并记录每一条激光开口线空洞区域的长度ln，根据公式

计算出该次测量的空洞率；

s7、移动测试平台，继续对该待测区域进行上述步骤s6，重复多次，求取平均值即为该待测区域的空洞率。

采用上述电池片铝背场空洞率测试方法，使用常规的显微镜即可进行铝背场空洞率测试，测试成本较低，而且单片单点测试耗时短；可量取的数据量增加，提高表征准确度。上述铝背场空洞率测试方法既可以进行电池片局部空洞率测试，也可进行整体空洞率测试表征，适用范围广。

在上述步骤s1中，样品即成品电池片，隔板优选为塑料隔板，最好是干净的塑料隔板，主要是支撑待测样品，便宜因此成本低，硬度也合适，太硬或太软，容易造成样品破碎。

在上述步骤s2中，湿润剂的作用是防止刮去铝浆料的过程中出现粉尘，相对容易刮去铝浆料；湿润剂可以是酒精或者纯水，本实施例中优选为酒精，酒精易挥发，干燥快，也不会与样品反应。选取的待测区域的面积在0.5cm*0.5cm到3cm*3cm之间，另外，可以采用胶头滴管在样品表面滴1-3滴酒精，静置的预设时间可以是10-50秒。当然，酒精的滴数和静置的时间也可根据实际情况调整。

在上述步骤s3中，参照图1所示，刮动时刀片20与样品10表面的角度θ优选为20-60度之间，角度太大，向下的分力较大，会破坏铝浆料下的铝硅合金层，影响实际测试。

在上述步骤s4中，清洗剂也可以是酒精或者纯水，本实施例中优选为酒精，酒精易挥发，干燥快。另外，可以使用气枪将样品表面吹干，以加快测试。

在上述步骤s5中，样品的固定可通过3d显微镜自带的吸附装置真空吸附在台面上。也可以将样品压住，不能有翘曲，否则会影响测试。

在上述步骤s6中，可以选择选择低倍x5倍物镜，参照图2所示，在3d显微镜下二维视场中a区域为正常区域，正常区域为银白色，宽度均匀；b区域为空洞区域，空洞区域为中心银色细线，边缘黑色。参照图3所示，在3d显微镜的二维图像中标记√的区域为空洞区域。参照图4所示，选择x10倍物镜，在3d显微镜三维扫描图像中，正常区域a为较平整的银白色，空洞区域b为部分凹陷，颜色为非银色。

在上述步骤s7中，测试样本量过少时数据偏差较大，针对不同厂家的样品，样品量的选择可能会有差异，优选的重复的次数为5-20次，该样本量可以保证测试结果的准确性。

进一步的，上述电池片铝背场空洞率测试方法还包括在样品表面选取多个待测区域，重复进行上述步骤s6和s7，分别求取样品多个区域的空洞率以表征单片电池片的空洞率信息。因烧结过程中硅片边缘与炉带顶针接触&烧结炉密封性会导致烧结温度中心高，两边低。炉带顶针在烧结过程中支撑电池片，因此需要监控边缘四角和中心。参照图5所示，优选的，选取样品表面临近四角的待测区域各一个(a、b、c、d)，样品表面中间的待测区域一个(e)，分别求取样品这五个区域(a、b、c、d、e)的空洞率以表征单片电池片的空洞率信息。当然，待测区域尺寸及位置可以根据实际的电池片与炉带的接触位置及顶针大小适当调整。

通过采用上述电池片铝背场空洞率测试方法，使用常规的显微镜即可进行铝背场空洞率测试；而且单片单点测试耗时短；可量取的数据量增加，提高表征准确度；既可进行电池片局部空洞率测试，也可进行整体空洞率测试表征。如此，降低了测试的成本，并且局部空洞率测试和整体空洞率测试均适用，适用范围广。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。