ICS29.045 H82 中华人民共和国国家标准 GB/T29850—2013 光 伏电池用硅材料补偿度测量方法 Testmethodformeasuringcompensationdegreeofsilicon materialsusedforphotovoltaicapplications 2013-11-12发布 2014-04-15实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(SAC/TC203)提出并归口。 本标准起草单位:信息产业专用材料质量监督检验中心、中国电子技术标准化研究院、无锡尚德太 阳能电力有限公司、国家电子功能与辅助材料质量监督检验中心、天津市环欧半导体材料技术有限 公司。 本标准主要起草人:董颜辉、何秀坤、郑彩萍、裴会川、冯亚彬、路景刚、张雪囡。 ⅠGB/T29850—2013 光伏电池用硅材料补偿度测量方法 1 范围 本标准规定了光伏电池用硅材料补偿度的测量和分析方法。 本标准适用于光伏电池用非掺杂硅材料补偿度的测量和分析。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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/T4326 非本征半导体单晶霍尔迁移率和霍尔系数测量方法 GB/T14264 半导体材料术语 GB/T24581 低温傅立叶变换红外光谱法测量硅单晶中Ⅲ、Ⅴ族杂质含量的测试方法 GB/T29057 用区熔拉晶法和光谱分析法评价多晶硅棒的规程 3 术语和定义 GB/T14264界定的术语和定义适用于本文件。 4 方法原理 利用载流子浓度与温度变化关系的电中性方程,对n(P)-T-l关系曲线进行计算机拟合分析,从而 得到补偿度。电中性方程(以N型样品为例)如式(1)所示: n(n+NA) ND-NA-n=NC gA·exp(-Ej/kT)…………………………(1) 其中NC计算方法见式(2): NC=22πm* akT hæ èçö ø÷23/2 …………………………(2) 电离化杂质浓度关系见式(3): n300=ND-NA …………………………(3) 由式(1)、式(2)、式(3)利用最小二乘法原理,并适当调整gA、m* a、ND、NA、Ej5个量作数据拟合,得 到补偿度的表达式见式(4)、式(5): Kp=ND/NA (P)型…………………………(4) KN=NA/ND (N)型…………………………(5) 根据GB/T4326,对样品作变温霍尔测量,由式(6)计算测试数据,得到n-T-1关系曲线。 n=γ/e·RΗ …………………………(6) 式(1)~式(6)中: n ———载流子浓度,单位为每立方厘米(cm-3); NA———受主杂质浓度,atoms·cm-3; 1GB/T29850—2013 ND———施主杂质浓度,atoms·cm-3; Nc———有效态密度,单位为每立方厘米(cm-3); gA———能级简并因子; Ej———浅施主杂质电离能,单位为电子伏特(eV); k———玻尔兹曼常数,单位为焦耳每开(J/K); T———温度,单位为开尔文(K); m* a———电子有效质量,单位为克(g); h———普朗克常数,单位为焦耳秒(J·s); n300———温度为300K时的载流子浓度,单位为每立方厘米(cm-3); γ———霍尔因子; e———电子电荷,单位为库仑(C); RH———霍尔系数,单位为立方厘米每库仑(cm3/C)。 5 干扰因素 5.1 测试温度的准确性直接影响测量结果的准确性。 5.2 电极应具有良好的欧姆接触,以确保测量的准确性。 5.3 对于多晶硅样品,区熔拉晶过程和取样位置会对多晶硅的评价造成影响。 6 环境条件 6.1 温度为15℃~28℃。 6.2 相对湿度应不大于65%。 6.3 测试屏蔽室应无机械冲击,避免振动,无电磁干扰和大功率用电设备。 7 仪器设备 7.1 霍尔测试系统 7.1.1 恒流源 为样品提供电流,其电流稳定度应优于±0.5%。 7.1.2 电压表 测量样品电压,准确度应优于±0.5%,电压表的输入阻抗应为被测样品阻抗的103倍以上。 7.1.3 磁体 磁通密度应在0.2T~1.0T范围内,在样品所处范围内,磁通密度均匀性应优于±1%。 7.1.4 开关矩阵 用于改变样品中电流流通方向和测量相对应电极的电压,开关矩阵应具有良好的绝缘性和可靠性。 7.2 样品室 7.2.1 样品室由低温装置、测温装置、样品架组成。样品室应由非磁性材料组成,温度可调且能够保证 2GB/T29850—2013