索比光伏网讯:多晶硅太阳能电池的市场份额已远远超过单晶硅太阳能电池，成为光伏市场的主要产品。然而，与直拉单晶硅相比，多晶硅中存在着高密度的缺陷和杂质，如晶界、位错、氧碳和金属等。
一方面，作为位错、晶界和杂质最集中的微晶区域会显著影响材料的电学性能，并最终影响电池性能；
另一方面，由于多晶硅中各部分缺陷和杂质分布的不均匀性，造成单片多晶硅片性能上的明显差别，研究表明，其少子寿命最低区域对电池性能具有决定性的影响。
少子寿命分布对电池性能的影响
由于多晶硅片内部杂质和缺陷的不均匀性，其少子寿命分布也具有很大的不均匀性，而最终决定所做电池效率的是硅片少子寿命最小值。
我们选取一批硅片，每片测试五个点（边角四个点和中心一个点）的少子寿命（去损伤层后碘酒钝化），再按正常工艺做成电池测试其电池效率。
图1硅片少子寿命五点中最大值由小到大排列时，相应电池片的效率
图2硅片少子寿命五点平均值由小到大排列时，相应电池片的效率
图3硅片少子寿命五点中最小值由小到大排列时，相应电池片的效率
切方之后的硅锭需要通过少子寿命扫描，将头尾少子寿命很低的区域切除，如下图4所示。否则，这些低少子寿命的硅片会严重影响电池的效率。
微晶和分布晶对电池性能的影响
微晶：晶粒尺寸小于2mm，呈连续分布，具有一定面积的晶体。
图5微晶
分布晶：大晶粒上分布具有一定特征的小晶粒。
图6分布晶
图7微晶和分布晶的SEM分析
图8微晶和分布晶的EDS分析
微晶和分布晶的少子寿命和漏电分析
图9硅片少子寿命扫描图
图10太阳能电池片Rsh扫描图
微晶和分布晶区域大量晶粒的形成，必然有大量杂质作为形核中心参与形核，甚至造成硅溶液中成分过冷，而形成大量微晶和分布晶。另一方面，由于微晶和分布晶区域大量杂质和晶界的存在，比如也伴随着大量位错的存在，因此，
微晶和分布晶区域是晶界、位错和杂质三者的聚集区。
反过来，晶界和位错对杂质具有很强的偏聚和沉淀作用，而且低温热处理过程，会加速晶界和位错对杂质的偏聚和沉淀。所以，微晶和分布晶区域是少数载流子的强复合中心，会导致材料电学性能的严重下降。如上图硅片少子寿命扫描图。
对微晶和分布晶区域SEM和EDS分析显示，在微晶和分布晶区域尤其是其晶界处具有很深的腐蚀坑，而且存在大量长条状SiC和SiN。一方面说明了微晶和分布晶区域晶界处存在大量的位错、杂质和缺陷，所以具有很高的腐蚀速度，容易形成较深的腐蚀坑。
另一方面，
图11 太阳能电池可认为是无数二极管的并联
但是由于贯穿PN结的长条状导电型SiC的存在，会造成电池的严重漏电Ileak甚至PN结短路，使电池性能严重下降甚至报废。如图10 电池片Rsh扫描图所示漏电。
图12典型微晶和分布晶模拟光强电池性能测试
结论
在多晶硅片上，作为晶界、位错和杂质三者聚集的微晶区域，是少数载流子的强复合中心，会严重影响硅片的少子寿命。
而微晶区域，尤其是晶界处垂直与PN结的长条状导电型SiC的存在，会造成多晶硅电池的严重漏电甚至PN结局部短路，使电池性能严重下降甚至报废。（作者张光春）
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