一种基于N型硅基底的简易脆性测试方法与流程

本发明属于太阳能电池辅助测试技术，具体涉及一种基于n型硅基底的简易脆性测试方法。

背景技术：

n型电池片相对于传统p型电池片更易发生碎裂，在制造过程中碎片率远高于p型电池，这是由于以n型硅作为基底的工艺制程与传统p型有很大区别，如需要超高温、高氧的硼扩散工艺、二次磷扩散工艺等，对n型硅基底均会造成不同程度的损伤和错位，导致碎片或隐裂。

在n型电池制作的过程中可造成碎片或隐裂的影响因素包括以下几个方面：①硼扩散过程中需增加氧气生长bsg，用以解决brl导致的hf无法彻底清洗问题，当bsg厚度超出一定范围易对n型硅基底产生应力而导致隐裂或碎片；②硼扩散需要超高温推进，当温度、时间超过一定范围易对n型硅基底产生损坏或错位；③为增强场效应，常在硼扩散后再进行磷扩散，即二次高温推进处理，当温度、时间超出一定范围即会对n型硅基底产生进一步破坏。上述问题严重影响了n型电池片的生产效率和生产成本。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供一种基于n型硅基底的脆性测试方法，其可以针对不同状态下的n型硅基底进行脆性量化测试，根据脆性值的大小从而准确找出硼扩散温度、时间、bsg厚度、磷扩温度、时间等工艺参数的范围。

为了达到上述发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于n型硅基底的简易脆性测试方法，包括如下步骤：

（1）基于公知常识，推导出针对n型硅基底的新的脆性系数计算法：

基于n型硅基底因外界承重的变化从而产生的形变，其脆性系数可按如下公式计算：

式中：ymsc-综合测定的杨氏模量；prc-综合测定的泊松比；ymbrit-均一化后的杨氏模量；prbrit-均一化后的泊松比；bi-脆性系数；

基于在弹性工作范围内，在静态下进行弯曲试验，n型硅基底的弹性模量和杨氏模量计算公式相同，公式计算如下：

式中：e-弹性模量，f-弯曲值，p-加在晶硅上的载荷，l-支点距离，j-晶硅的惯性距；

基于n型硅基底为同种晶硅材料，即泊松比为常数c；脆性系数bi与杨氏模量成正比关系，设正比系数为k，根据式（1）、（2）、（3）、（4）推出式（5）计算公式：

；

（2）构建静态测试平台：包括标准尺量工具、施力重物和两一阶台阶；所述标准尺量工具垂直固定；两一阶台阶平行、相对布置，并等距分布在标准尺量工具左右两侧；所述n型硅基底放置在两一阶台阶的台阶上，且n型硅基底的中轴线与标准尺量工具的中线对齐，测量时所述施力重物放置在n型硅基底的中轴线上；

在弹性工作范围内，施力重物为p；依据测试平台，设两平台台阶支点距离为l，标准尺量工具测量的n型硅基底形变距离为δy；

（3）根据推导公式，判断测试n型硅基底脆性大小：

设定弯曲值f与n型硅基底形变距离成正比关系，即f=kδy,根据式（5）可得：

；

由于：式中，k、l、k和j都为常数，即kl³/48kj为常数；

故根据式（6）得出，在相同施力重物p下，形变距离δy越小则脆性系数bi越大，反之则n型硅基底脆性越小。

作为本发明的优选实施例：所述两平台台阶支点高度为3-5mm。

本发明根据施力后记录n型硅基底测试片弯曲后最低点高度yi(mm)，平台台阶支点高度y0（mm），得出形变距离δy=y0-yi，在同等施力p的情况下，δy值越大说明测试片脆性越小，反之脆性越大；n型硅基底测试片包括n型原始硅片、制绒片、扩散片、镀膜片、电池片等。

说明书附图

图1为本发明中测试平台结构示意图；

图2为本发明利用测试平台测试时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1：

本实施例涉及一种基于n型硅基底的简易脆性测试方法，包括如下步骤：

首先，根据公知常识，推导出针对n型硅基底的新的脆性系数计算法：

；

更进一步，设定弯曲值f与n型硅基底形变距离成正比，即f=kδy,根据上式可得：

；

其次，如图1和图2所示：根据上述公式，构建静态测试平台：包括标准尺量工具2、施力重物和两一阶台阶1；所述标准尺量工具2垂直固定；两一阶台阶1平行、相对布置，并等距分布在标准尺量工具2左右两侧；所述n型硅基底4放置在两一阶台阶的台阶1上，且n型硅基底4的中轴线与标准尺量工具的中线对齐，测量时所述施力重物放置在n型硅基底的中轴线上；

依据测试平台，在弹性工作范围内施力重物设为p，设两平台台阶支点距离为l=155mm，标准尺量工具测量的n型硅基底形变距离为δy；

最后，根据公式可知，k、l、k和j都为常数，即kl³/48kj为常数；故得出：在相同施力重物p下，形变距离δy越小则脆性系数bi越大，反之则n型硅基底脆性越小。

根据上述测试方法，应用于检测两组硼扩散工艺后对n型硅片的脆性影响：将上述n型硅片分为两组，采用本发明中构建的平台，施力重物都设定为300g，支点距离155mm，平台台阶支点高度为4mm，即y0为4mm；对第一组n型硅片在中轴线位置放置300g的重物，测出弯曲后n型硅片最低点的高度，即yi=2.9mm，从而得出δy=y0-yi=4-2.9=1.1mm；同样对第二组n型硅片施加300g的重物，测出yi=3.2mm，从而得出δy=y0-yi=4-3.2=0.8mm；因此根据本发明测试方法的结论，由于第一组形变距离>第二组形变距离，故第一组n型硅片脆性较小，即对应的硼扩散工艺对第一组的n型硅片的脆性影响较小。

本发明可以将各道工艺的半成品通过简易脆性测试法量化并进行直接对比，同时可将晶硅电池片形变这种较为抽象的脆性概念数字化，从脆性角度判断所调试工艺对n型硅基底产生的影响，从而调整方向。

显然，本实施例可以以许多不同的数值、形式来实现；因此本发明并不限于本文所描述的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。