本发明属于光伏电池技术领域，特别涉及到一种晶体硅体寿命的精确测量方法。
背景技术：
半导体中少数载流子的寿命对双极型器件的电流增益、正向压降和开关速度等起着决定性作用。半导体太阳能电池的换能效率、半导体探测器的探测率和发光二极管的发光效率也和载流子的寿命有关。因此，半导体中少数载流子寿命的测量一直受到广泛的重视。
在测量少子寿命时，除了硅片体内的重金属杂质会产生复合中心，单晶表面缺陷也会起到复合中心的作用，因此非平衡少子寿命测量值不仅取决于体内重金属杂质数量，也与表面缺陷数量有关。对不同硅表面，表面复合速度相差很大，SEMI MF 1535 标准中给出的最佳酸腐蚀表面，表面复合速度很低S=0.25㎝/s，最差的表面（研磨面）复合速度S≈107㎝/s（饱和速度），二者相差八个数量级。因此表面复合速度对硅片的少子寿命测量有着很大的影响。
测量少数载流子寿命的方法很多，分别属于瞬态法和稳态法两大类。瞬态法是由测量半导体样品从非平衡态向平衡态过渡过程的快慢来确定载流子寿命。单晶硅片为均匀半导体材料，测量方法有光电导衰退法，双脉冲法，相移法。稳态法是由测量半导体处在稳定的非平衡时的某些物理量来求得载流子的寿命。例如：扩散长度法，稳态光电导法，光磁效应法，表面光电压法等。
在硅单晶的检验和器件工艺监测中应用最广泛的是光电导衰退法和表面光电压法，这两种测试方法已经被列入美国材料测试学会（ASTM）的标准方法。光电导衰退法有直流光电导衰退法、高频光电导衰退法和微波光电导衰退法。其差别主要在于用直流、高频电流还是微波来提供检测样品中非平衡载流子的衰退过程的手段。直流法是标准方法，高频法在硅单晶质量检验中使用十分方便，而微波法则可以用于器件工艺线上测试晶片的工艺质量。
高频光电导法相对微波而言频率较低，各种测试条件比较接近直流光电导法。因此更适合于测量块状单晶。微波反射光电导法是专门针对硅片寿命测量发展的方法，它是通过监测样片微波反射来测定样片电导率的变化，实现了无接触测量，因此更适合于测量抛光硅片。无论哪种方法，测量硅片时，对表面都必须做严格的腐蚀钝化处理才能获得较准确的结果，非常麻烦，往往还需要供方和需方对测试中的表面处理达成共识，共同观测寿命的相对变化，而且对较薄的硅片进行直接测量，往往得到的只是表面复合寿命。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明公开了一种晶体硅体寿命的精确测量方法，可以简单快速表征硅片体寿命。
为实现该发明目的，本发明的技术方案如下：
一种晶体硅体寿命的精确测量方法，使用涡流电导传感器和过滤的氙闪光灯来测量少数载流子的有效寿命，其特征在于采取以下步骤：
1）氙气闪光灯：脉冲频率在1~500毫秒可调，光强通过衰减片来调节，调节范围为0.001~1000个太阳光（sun）强；
2）分别通过涡流电导传感器和参考电池测量样品的薄层光电导率：确定薄层光电导率跟时间t的函数关系，以及闪光强度I跟时间t的函数关系；时间t的变化对应着不同的稳态注入量，薄层光电导率是由射频线圈通过电感耦合测得，而闪光强度I由校准过的光传感器测量；
薄层光电导率可转换成平均非平衡载流子浓度△n：
（1）式中：d为样品厚度，q为电子基本电荷，、分别为电子和空穴的迁移率；
3）产生率G是通过下式得到：
（2）式中：I(t)为光照强度，以sun为强度单位；为标准太阳光谱时光量子能量大于硅带隙的光子流， ；fabs为样品的光学常量；
4）然后计算硅片在指定载流子浓度下的有效少子寿命；
5）再通过表面复合的公式计算得到硅片的真实体寿命，计算公式如下：
（3）式中，为有效少子寿命，为硅片的体寿命，为前表面复合，为后表面复合，W为硅片厚度。
本方案采用的准稳态光电导（QSSPC）少子寿命测量方法优越于其他测试寿命方法的一个重要之处在于它能够在大范围光强变化区间内对过剩载流子进行绝对测量，同时可以结合SRH模型，得出各种复合寿命，如体内缺陷复合中心引起的少子复合寿命、表面复合速度等随着载流子浓度的变化关系。
准稳态法再得到包含表面复合寿命和体寿命时的有效少子寿命后，通过不同厚度的数据值就可以计算得到样品真实的体寿命。
综上所述，这种准稳态光电导法测少子寿命，再计算得到真实体寿命的方法具有以下优点：
该方法对硅片无污染，测量过后的硅片仍然可以进行其余工序处理，因此该发明可以很好地用于指导优化硅光伏晶片和电池中的材料质量。
样品是在一个近似稳态的条件下被检测的，样品不同区域上额外的复合效应和在恒定光照或开路下的太阳能电池片是很相似的。
测得的寿命是由测量值的绝对值导出的，而不是它们的导数，这将能有效的减小噪波的影响。
具体实施方式
具体实施方式如下：
第一步，取样品硅锭相同部位所得的B掺杂的p型单晶Si两片，厚度分别为300μm和500μm。
第二步，用准稳态光电导法测量指定少数载流子浓度为4´1014cm-3时的有效少子寿命，得到清洗前的有效少子寿命，下表为使用准稳态光电导法测量时设置的参数。
具体测量方法如下：
1）由氙气闪光灯提供一个长波长而且缓慢衰减的脉冲光；稳态下的脉冲光的衰减常数至少比少子寿命慢上十倍，采用QSSPC分析法时其闪光灯的衰减常数大约是2ms；因此，一般适用于寿命在200μs或以下的样品；
2）分别通过涡流电导传感器和参考电池测量样品的薄层光电导率：确定薄层光电导率跟时间t的函数关系，以及闪光强度I跟时间t的函数关系；时间t的变化对应着不同的稳态注入量，薄层光电导率是由射频线圈通过电感耦合测得，而闪光强度I由校准过的光传感器测量；
薄层光电导率可转换成平均非平衡载流子浓度△n：
（1）式中：d为样品厚度，q为电子基本电荷，、分别为电子和空穴的迁移率。
3）产生率G是通过下式得到：
（2）式中：I(t)为光照强度，以sun为强度单位；为标准太阳光谱时光量子能量大于硅带隙的光子流， ；fabs为样品的光学常量；
4）然后计算硅片在指定载流子浓度下的有效少子寿命；
第三步，对两硅片进行RCA法清洗，具体步骤如下：
a) 清洗液体积比(29%)NH4OH: (30%)H2O2:DIW=1:1:5，80℃，超声清洗10min；b) 去离子水冲洗；c) 清洗液体积比(37%)HCl: (30%)H2O2:DIW=1:1:5，80℃，超声清洗10min；d) 去离子水冲洗；e) 浸泡于1%HF溶液中90s；f) 去离子水冲洗；g) 氮气吹干；
第四步，然后再利用准稳态光电导法测量指定少数载流子浓度为4´1014cm-3时的有效少子寿命，得到两硅片RCA清洗后的有效少子寿命，具体测量计算步骤如第二步，此处不再赘述；
第五步，通过表面复合和有效少子寿命的公式：
（3）式中，为有效少子寿命，为硅片的体寿命，为前表面复合，为后表面复合，W为硅片厚度。
下表为300μm和500μm清洗前后的有效少子寿命值。
联立两硅片的少子寿命值，计算得到清洗前和清洗后的体寿命。通过计算所得，清洗前的硅片的体寿命为8.68μs，RCA清洗后硅片的体寿命为29.09μs，测量后的体寿命与光电导衰退法测得的体寿命值非常接近，误差在可接受范围内。