T_CPIA-《光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法》

ICS

27.160CCS F12团体准T/CPIA XXXX—202X光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法Method formeasur ing squareres i stance ofphotovoIta ic cellsdi ffusi onIayer（征求意见稿）在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上202-02-06发布202-02-21实施中国光伏行业协会发布参考文献

[1]GB/T1552硅、错单晶电阻率测定直排四探针法

[2]GB/T1550非本征半导体材料导电类型测试方法

[3]GB/T6616半导体硅片电阻率及硅薄膜层电阻测定非接触涡旋流法

[4]GB/T14264半导体材料术语______________光伏行业协会标准《光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法》（征求意见稿）编制说明

一、工作简况、任务来源1根据中国光伏行业协会年月日下发的中光伏协号文件《关于印发年第2022117

[2022]42022批光伏协会标准制修订计划的通知》的相关要求，《光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法》1（计划号）由石家庄晶澳太阳能科技股份有限公司牵头编写，由中国光伏行业协会2022002-CPIA标准化技术委员会负责技术归口和管理、协作单位及任务分工2序号单位名称主要贡献标准整体策划，会议组织，标准的申报、编写、答1石家庄晶澳太阳能科技股份有限公司辩、修改、审核等标准统筹规划、会议组织、各阶段过程审核、出版2晶澳太阳能科技股份有限公司前编辑性修改等3浙江晶科能源有限公司参与编制，提出较多的专业建议项4天合光能股份有限公司参与编制，提出较多的C业建议项5嘉兴阿特斯技术研究院有限公司参与编制，提出较多的专业建议项6英利能源发展有限公司参与编制，提出较多的专业建议项8••••••••••••、编制过程3T/CPIA XXXX—202X年月日，《光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法》协会标准制定计划正2022117式下达年月日，组成标准编制组，形成草案与编制说明202248年月日，召开标准启动会2022421年月日，召开编制组讨论会20231225年月日，形成标准征求意见稿（讨论稿），于工作组会上讨论，形成征求意见稿2024125

二、标准编制原则和主要内容的论据、编制原则1本标准的制定工作遵循“适用性、一致性、规范性”的原则，本着先进性、必要性、可操作性的原则，按照《标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则》GB/T

1.1-20201的规定进行编写本标准规定的技术内容及要求应科学、合理，具有适用性和可操作性、确定主要内容的论据及解决的主要问题2扩散制作的结是太阳电池的心脏,它决定了太阳电池结的结深、表面杂质浓度等参数PN PN扩散的不均匀会直接影响电池电性能参数的正态分布,导致电池低效率比例的增加对于做发射极高方阻扩散工艺的电池而言，其对电池性能的影响将会更严重扩散后方阻均匀性好则有利于后续工艺的匹配，整体电性能也更稳定方块电阻是衡量扩散质量是否符合工艺要求的重要指标之一在工业化生产中,扩散后的硅片需要至少测试个方块电阻值（即硅片中间和个角共个点）545来检验扩散质量测试扩散方阻的方法有红外线反射法、在线四探针测试法和离线四探针测试法三种方法，可能同一片硅片使用不同的测试扩散方法会有不同的测试值和偏差，需要对测试扩散方阻的机台有定期的校准确认和标准，确保电池片的品质正常，避免测试机台异常导致出现品质异常校准不准确会导致测量结果的误差，因此，需要定期进行校准，并使用标准电阻样品进行校准，以确保测量结果的准确性

三、主要试验（或验证）情况分析；本项目启动后，按照标准机台标定方阻，每日离线/在线校准测试，定期的横向校准,通过大量的数据验证，总结出光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法即在线校准:用片现场扩50散后电池片分别用在线、离线测试数值，在线与离线按照平均偏差进行

2.5%管控；离线日常校准每班用现场留存监控片测试所有离线四探针机台，测试值在要求范围±2内则正常使用；周期性校准使用标准机台标定方阻标片用做周期性监控片，每两周用留存周期性监控片测试所有车间离线四探针机台，测试值在要求范围内则正常使用按±2照在线校准、日常校准、周期性校准的频次测试机台，在要求范围内则正常使用，超出范围的进早班白班早班白班早班白班早班白班早班白班早班白班早班白班行机台调试，保证测试机台的稳定性进而确保电池片品质的正常某机台在线校准趋势

3.00%

1.00%

0.50%1月22日1月22日1月23日1月23日1月24日1月24日1月25日1月25日1月26日1月26日1月27日1月27日1月28日1月28日周期性/离线日常校准舞测试值校准片标定值方阻允许偏调试后测试值机台编号合格标准对比结论差方阻方差方阻方差方阻方差//合格a X+

0.

123.390//合格b X+

0.

14.210X Y±2X-2X+2//合格c X-

0.

53.123//合格d X-

0.

84.071//合格e X+

0.

153.956

四、知识产权情况说明本文件不涉及专利

五、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果等情况虽然四探针测量技术已经存在了多年，由于其操作简单以及固有的准确性，一直100备受青睐，但是对于光伏电池磷扩、硼扩、退火等工序的方阻测试、在线校准、日常校准及横向校准没有统一的行业标准建立本标准有利于规范行业内扩散层薄层方块电阻的测外有关法律法规和标准水平的对比分析

六、与国际、试及校准要求、提高电池片品质等，对光伏电池的产业发展具有深远的指导意义国内与行业内缺少专门针对扩散层薄层方块电阻测试的相关技术标准本次，参考GB/T《标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则》的规定对扩散层薄层方

1.1—20201块电阻测试的标准制定制定适用于光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方T/CPIA XXXX—202X法，可弥补国内、行业内标准方面的空白，同时为光伏电池方块电阻测试标准及校准标准化的推广奠定了基础

七、与现行有关法律、法规和标准的关系标准符合国家有关法律、法规的要求，与现行国家强制性标准协调一致

八、重大分歧意见的处理过程及依据暂无

九、贯彻标准的要求和措施建议本标准是推荐性团体标准，因此建议采用宣讲推广的方法贯彻标准建议发布后个月正式3实施

十、替代或废止现行相关标准的建议涉及专利的有关说明

十一、其他应予以说明的事项无其它应予说明的事项中国光伏协会标准《光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法》编制工作组年月日202421光伏电池用扩散层薄层方块电阻的测量方法1范围本文件提供了光伏电池扩散层方块电阻的指南，同时还包括定量采集方块电阻数值、统计过程控制、反馈控制、双重抽样优化等本文件适用于实验室、生产线光伏电池扩散层方块电阻的测试2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中，注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T1550非本征半导体材料导电类型测试方法GB/T1552硅、错单晶电阻率测定直排四探针法GB/T6616半导体硅片电阻率及硅薄膜层电阻测定非接触涡旋流法GB/T14264半导体材料术语3术语和定义下列术语和定义适用于本文件

3.1方块电阻sheet resi stance导电层材料边到边之间的电阻方块电阻单测量方法measure ofsheet resistancemethod红外线反射法、在线四探针测试法和离线四探针测试法的方块电阻测量方法红外线反射法Infrared reflectionmethod本对于半导体硅，红外光子可以促进带内跃迁通常重掺杂的磷扩散有更多的自由载流子，可以吸收红外光，通过导电层在红外波长下外观表征不同来测量显示的方法四探针测试法four-probe method片电阻Sheet Resistance是传导性材料之重要特性之一，尤其是导电薄膜片电阻值会受到薄膜厚度、晶粒尺寸、合金比例与杂质浓度等因素影响，因此在制程过程中，常常会仔细的监控片电阻值,以建立片电阻与晶片良率之间的关系四探针测试为测量薄片电阻的工具，基本原理在两个探针间加上固定电流，同时测量两个探针之间电压差，从而计算得出方块电阻因为方阻越大，产生的电势也越大，因此就可以测试出电阻值如图1所示方法zx图1四探针测试原理片电阻按照公式

（1）式中D----------样品直径，单位为厘米或毫米（cm或mm）；S——平均探针间距，单位为厘米或毫米（cm或mm）,注意与样品直径D单位一致（四探针头合格证上的S值）；W——样品厚度，单位为厘米（cm）,在F（W/S）中注意与S单位一致；Fsp——探针间距修正系数（四探针头合格证上的F值）；R——源表测量电阻值，单位为欧姆（Q）5统计过程控制Statistical ProcessControI主要通过设置规格上限（USL）、控制上限（UCL）、控制下限（LCL）、规格下线（LSL）等参数，实现对过程控制状态的监控，同时识别不合格的硅片进行返工控制2，反馈过程控制Feedback ProcessControl扩散过程中反馈控制通过采用一定操作规格实施来实现更好即更窄的方阻分布方式21双重控制duaI control初步使用红外线反射法/在线四探针法测试样品，接下来以离线四探针进行二次测量，评估样品是否超出规格的采样法a fi样品准备样品应满足以下要求a）测试样品应为扩散工艺环节后的晶体硅电池片；b）测试电池样品表面应保持清洁，外观正常；c）红外线反射法和在线四探针法为在线测试，测试样品为流水线产品，扩散工艺每管均需取片进行测试，在石英管的不同位置，至少取6片电池片；d）离线四探针法为离线测试，样品为红外标记过待转处理样片和流水线挑选样品,对于流水线样品，建议每班每管抽测-3次（具体抽测频次根据现场要求），在石英管的不同位置，至少取5片电池片4测试设备41红外线反射法测试设备测试设备由红外光光源、图像处理、机械控制平台系统、恒流源、温度传感器等组成具体设备应结合电池片类型、工艺类型进行规范性操作a）红外光源红外光源光谱通常要求应具有900nm以上的波长，即能满足自由载流子吸收，促进带内跃迁要求，具体根据待测样品工艺类型来确定；b）图像处理系统图像处理系统通过对图像处理给图像赋予一定信号，图像的透明程度表示不同的掺杂浓度有效成像区域不应该超过探测器的上限值，避免探测器饱和；c）机械控制平台系统满足182mni、210mni等主流电池规格尺寸需求，同时包含测试片转运、存放装置，具有高速精准、自行检验电子线路及校准、探针测量、蜗杆涡轮传动系统组成，具体应满足待测试样品工艺类型需求，同时保证机械系统处于弱电磁环境中4四探针测试设备仪器由主机、测试台、四探针探头、计算机等部分组成，测量数据既可由主机直接显示，亦可由计算机控制测试采集测试数据到计算机中加以分析，然后以表格和图形方式统计分析显示测试结果5测试步骤51检测前要求

5.

1.1红外线反射法测试设备应满足以下要求a）确认检测设备供电正常，红外光源及图像系统正常；b）确保测试过程中没有影响测试成像系统杂物、异物等存在，保证样品及测试平台清洁；c）结合图像清晰度及空间分辨率量化方式对图像分辨率量化确认

5.

1.2四探针测试设备应满足以下要求a）确认检测设备供电正常；b）确保测试过程中没有影响测试成像系统杂物、异物等存在，保证样品及测试平台清洁；c）工作室应无强磁场干扰，不与高频设备共用电源；d）无强光干扰5」红外线反射法/在线四探针法设备校准要求在线校准应满足以下要求a）每天用50片现场扩散后电池片分别用在线、离线测试数值；b）若测试值在要求范围内则正常使用，建议按照平均偏差

2.5%进行管控；c）若测试值超出要求范围则对相应机台配方调整至测试值达到要求范围内5U离线四探针测试设备校准要求日常校准应满足以下要求a）每班用现场留存监控片测试所有离线四探针机台；b）若测试值在要求范围内则正常使用（建议±2Q管控）；c）若测试值超出要求范围则对相应机台校准因子进行调整至测试值达到要求范围内；周期性校准应满足以下要求a）每两周用留存周期监控片测试所有的离线四探针机台；b）若测试值在要求范围内则正常使用（建议±2管控）；c）若测试值超出要求范围则对相应机台校准因子进行调整至测试值达到要求范围内；d）周期校准完成后使用标准机台留取日监控片和下次周期性校准片

5.4参数设置

1.

1.

14.1红外线反射法设备参数设置根据电池工艺类型不同，分别设置规格上限（USL）、控制上限（UCL）、控制下限（LCL）、规格下限（LSL）值

1.

1.2四探针测试法设备参数设置探针间距满足待测试硅片工艺类型要求a）针间绝缘电阻，1000MQ,探针压力满足足够压力使探针能穿透较薄原生氧化层，使探针接触到硅基片进行测量；b）连线符合工艺需求，源表进行粗调及细调，保证量程合适及读数稳定

1.

1.3环境条件要求测试环境满足电池及设备要求环境要求温度25±5℃；湿度小于65%RH；无强光干扰、无高频干扰；测试环境保持清洁、样品及光源及镜头不应有灰尘、测试平台干净、整洁、光滑无划痕55红外线反射法/在线四探针法生产线一次监控测试

5.

5.1生产线上批量生产实施红外线反射法/在线四探针法一次监控测试

5.

5.2根据不同工艺类型需求进行在线按照统计过程控制SPC方法进行监控及检测

5.

5.3规格下限（LSL）W方块电阻W控制下限（LCL）或控制上限（UCL）W方块电阻W规格上限（USL）,机台报警停机，人员查看后对相应炉管进行调试，电池片正常下传当方块电阻W规格下限（LSL）或规格上限（USL）W方块电阻，送至离线四探针进行二次测试，若测试正常未超出规格限，人员查看后对相应炉管进行调试，电池片正常下传；若测试仍超出规格限,人员查看后对相应炉管进行调试，异常位置电池片转处理片

5.6离线四探针测试通过对应工艺类型设置进入测试界面，将转处理片放入上料区域，进行四探针测试，半导体材料电阻率会随电流改变而变化，根据一系列既定修正公式得出方块电阻57红外线反射法/在线四探针法测试结果反馈控制根据设定的规格上限（USL）、控制上限（UCL）、控制下限（LCD.规格下限（LSL）值等参数,当方块电阻满足以下其中之一条件规格下限（LSL）W方块电阻W控制下限（LCD,控制上限（UCL）W方块电阻W规格上限（USD.方块电阻W规格下限（LSL）、规格上限（USL）W方块电阻，即进行结果反馈（机台报警），操作人员查看相应机台进行调试5fl两类设备测试结果一致性验证在规定的时间内，对两类设备的一致性进行验证，当偏离度不超过

2.5%时，测试结果一致性符合要求，当超过

2.5%时，需要对两类设备进行校准59结果处理a）得到方阻数据后，对数据记录，并整理《方块电阻监控记录表》；b）判定标准方阻标准范围根据工艺类型详见对应标准卡；c）数据表可以真实反映出方阻控制水平，对数据整理分析，从而对反馈控制（EPC）进行优化，进一步提升主动反馈机制从而缩窄方阻分布，完成6报告测试报告由测试实验机构编制，每份测试报告至少应包括以下内容:a）标题；b）红外反射法测试方块电阻数据、四探针测试方块电阻数据；c）测试实验室的名称和地址；d）样品来源和取样过程，样品型号和规格；e）样品生产日期、接收日期、生产线别、测试日期、测试人员；f）测量设备型号和标识；g）测试环境温度和湿度，红外法反射设备参数设置，四探针法设备设置参数;h）统计过程控制SPC、反馈控制EPC参数设置；i）报告内容操作人和负责人的签名和日期附录A（资料性）测试记录A.1光伏电池方块电阻测试报告如下测试报告编号XXX测试方法口红外线反射法口在线四探针法口离线四探针法测试实验室的名称测试地址测量设备型号:标识:设备主要参数设置测系数:试环境温度和湿度:样品温度:湿度:源和取样过程样品型号和规格样品生产日期样品接收日期生产线别测试数据光伏电池扩散方块电阻测试报告方块电阻（/口）班片ooc oos日期班次组抽检人号EC AOPAOE趋势判定炉口方差ctr btmrgt topIft1#DIV/0!2#DIV/0!3#DIV/0!4#DIV/0!5#DIV/0!6#DIV/0!PC#DIV/O!#DIV/O!#DIV/O!#DIV/0!#DIV/0!备注一测试日期:测试人员:测试人员签字日期负责人员签字日期A.2光伏电池测试方块电阻机台校准报告如下测试编号XXX光伏电池测试方块电阻机台校准报告常校准口离线日常校准口横向校准标识测试校准类型口在线日湿度测试实验室的名称测试地址测量设备型号设备主要参数设置系数测试环境温度和湿度温度样品源和取样过程样品型号和规格样品生产日期样品接收日期生产线别测试数据周期性/日常离线校准结果测试值校准片标定值调试后测试值机台编号方阻允许偏差合格标准-对比结论方阻方差方阻方差方阻方差a不合格/合格b不合格/合格c XY±2X-2X+2不合格/合格d不合格/合格e不合格/合格在线日常校准离线四探针机台在线机台片日期方阻方阻2方阻3方阻方阻5方阻方阻2方阻3方阻方阻5在线-离线单片差值单片精确性整组精确性数14单片均值14单片均值124950测试日期测试人员测试人员签字日期负责人员签字日期。