隧穿氧化物鈍化接觸（TOPCon）技術仍吸引著光伏行業生產商的大量關注。然而，在生產環節中，電池會遇到繞鍍和邊緣漏電流的問題。這些現象會導致電池的光學和電學性能下降，如開路電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)和填充因子(FF)。美能CLT210是專為RCA工藝段研究設計的漏電流測試儀，可以對230mm以下樣品進行快速、自動的測量，獲得樣品邊緣漏電流信息，幫助廠商改善生產環節中對繞鍍和邊緣漏電流等問題。

擴散后硅片背面、邊緣形成的擴散層、雜質層

硅片經過擴散制結后，在其表面（包括正面、背面以及四周邊緣）上會形成擴散層和二氧化硅層。目前市面上大多數廠家生產都采用單面擴散的方式，即硅片以成對背面貼背面的形式放置，但是擴散雜質氣體仍會穿過硅片之間的縫隙，所以硅片的另一面也會不可避免的擴散進雜質。

TOPCON工序流程

在P型硅片上制PN結，擴散的雜質為磷，POCl3分解產生的P2O5沉積在硅片四周的表面，形成由磷原子、二氧化硅、和P2O5組成的混合物——磷硅玻璃（PSG）。在N型硅片上制PN結，擴散過程中形成的為硼硅玻璃（BSG）。兩種雜質層的去除工序相仿。

當太陽能電池實際應用時，光照在電池正面產生的光生載流子會沿著四周邊緣的擴散層和雜質磷硅玻璃層流到電池的背面，從而降低太陽能電池的并聯電阻，還會造成電極短路。

因此，太陽能電池背面和邊緣的擴散層以及磷硅玻璃層PSG必須去除。

邊緣刻蝕的三種工藝方式

1.等離子體刻蝕

目前等離子體刻蝕方法基本只在實驗室中使用，在實際生產過程中已經不再使用。這種方法通常是先通過化學方式去除殘留的原生氧化物或擴散氧化物，然后將硅片整齊的“堆疊”起來，方式類似于將硬幣堆成一堆。然后將堆疊的硅片放置在等離子室中，目前大多數使用CF4+O2或SF4+O2作為反應氣體，產生的腐蝕性離子氣體將堆疊硅片的暴露邊緣蝕刻，從而有效的去除邊緣的擴散硅。

等離子體刻蝕設備原理圖

該方式的優點是刻蝕速率快，且各向同性，刻蝕后不會改變硅片的形貌。但對于刻蝕時間需要嚴格把控。較短的刻蝕時間會導致刻蝕不充分，邊緣的雜質去除不干凈，導致PN結并聯電阻降低，甚至短路。而較長的時間會導致硅片邊緣過度損壞，從而損壞PN結，形成高復合區。

2.激光邊緣刻蝕隔離

激光邊緣刻蝕隔離，也叫激光劃線。使用激光在太陽能電池正面靠近邊緣進行燒蝕，形成具有一定深度的封閉溝槽，從而有效地切斷通向邊緣的電流路徑，實現太陽能電池的正面電極與背面的PN結隔離絕緣。與其他工藝不同，激光摻雜邊緣隔離是在絲網印刷漿料并燒結后進行的。

激光邊緣隔離示意圖

激光邊緣刻蝕隔離工藝本身不能提高太陽能電池的轉換效率，但在與其他工藝相比，可以顯著減小效率損失。

以上兩種工藝都屬于干法刻蝕邊緣方法，而濕法刻蝕是通過溶液腐蝕方法將不需要的雜質去除。

3.濕法刻蝕

濕法刻蝕擴散層，是通過硝酸將硅片背面和邊緣氧化，形成二氧化硅，氫氟酸與二氧化硅反應生成絡合物六氟硅酸，同時去除擴散層與磷硅玻璃層PSG。主要反應式如下：

HNO3+Si→SiO2+NOX↑+H2O

SiO2+4HF→SiF4+2H2O

SiO4+2HF→H2[SiF6]

2NO2+H2O→HNO3+HNO2

Si+4HNO2→SiO2+4NO+2H2O

HNO3+2NO+H2O→3HNO2

在刻蝕過程中，必須保證太陽能電池的正面即PN結不被腐蝕。在這一要求下，目前硅片滾輪攜液刻蝕方法優于漂浮刻蝕方法。

滾輪攜液刻蝕工藝微晶硅μc-Si：H薄膜

采用滾輪將溶液帶到硅片背面和周邊進行刻蝕，硅片由滾輪拖著前行，液面比滾輪的上表面要低。利用滾輪上的毛細作用吸附硅片，使硅片在流動的溶液中移動時不會偏離位置和方向。

滾輪攜液方式的濕法刻蝕設備刻蝕原理示意圖

生產工藝總共分9個步驟進行：裝硅片→水噴淋→邊緣腐蝕→沖洗→堿（KOH）清洗→沖洗→酸（HF）洗→沖洗→風刀吹干→卸硅片

刻蝕工藝監控檢測

硅片邊緣擴散層和表面玻璃層被刻蝕后，還需要進行外觀表面檢查和導電型號檢查。

外觀表面質量檢查采用目視檢查和顯微鏡觀測。導電型號可以通過整流法檢測。通過金屬探針與半導體之間接觸，起到整流作用，形成非對稱電導。對于n型半導體，由金屬探針指向半導體為導通方向；對于p型半導體，由半導體指向金屬為導通方向。通過檢測硅片四周邊緣的電阻值，來判斷導通方向是否正確。

美能漏電流測試儀

美能漏電流測試儀CLT210可以對230mm以下樣品進行快速、自動的測量，獲得樣品邊緣漏電流信息。探針頭采用鍍金材質，確保高機械精度和長使用壽命。電流測試范圍：0.1μΩ~110 MΩ可涵蓋絕大部分應用場景，可滿足行業內對RCA工段漏電流的監控需求，屬于業內唯一一款可以實現量化兼顧定位功能的測試漏電流的儀器設備。

超寬測量范圍：0.1μΩ~110 MΩ

測量速度：~1秒/點

最大樣品尺寸：230 mm*230 mm

高精度定位一鍵自動化測量

總之，目前的硅片刻蝕技術一直在不斷進步，各種工藝方式都有優缺點，都仍在不斷的改進中，對應的就需要相關的設備在工藝完成后進行檢測，以判斷硅片擴散后背面和邊緣形成的擴散層和磷硅玻璃層是否完全去除。美能CLT210是專為RCA工藝段研究設計的漏電流測試儀，為幫助用戶在工藝質量檢測進行嚴格把控。

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