[发明专利]用于对太阳能电池或太阳能电池前体等半导体结构进行测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量半导体结构的方法，其中，所述半导体结构具有发射器和基底，并且为太阳能电池或者太阳能电池的前体。

背景技术

在基于由诸如硅等间接半导体而构成的半导体结构中，已知可借助半导体结构中所形成的光照发光来获取半导体结构物理特性的相关信息。而在作为太阳能电池或太阳能电池的前体且至少具有发射器和基底的半导体结构中，光照发光的测量则尤其用于测定其局部电特性参数。

其中已知，可如Würfel，P.等在“来自照明度图像的硅太阳能电池的扩散长度”，应用物理期刊(Journal of Applied Physics)，2007，101(123110)：1-10页中所述，通过光照发光的测量而得出半导体材料的扩散长度。

为了得出太阳能电池的特性，特别是为了检验工业制造的太阳能电池的质量，应分散测定其它电特性参数，尤其是暗饱和电流、发射层电阻和局部串联电阻。

在基本通过使半导体结构加载激励电压而产生的光照发光(即电致发光)中已知，从两次在不同测量条件下进行的电致发光分散测量中，分散测定暗饱和电流。在M.Glatthaar，J.Giesecke，M.Kasemann，J.Haunschild，M.The，W.Warta，以及S.Rein，应用物理期刊105，113110/1-5(2009)中已对这一方法进行了描述。但这种测量方法的缺点在于，发射层电阻必须为已知且在空间上须为恒定值。然而，尤其是在工业制造的太阳能电池中，发射层电阻通常会沿太阳能电池的表面发生变化，因而无法满足上述条件。此外，该方法需要很长的测量周期，因此也无法内嵌在生产线中。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于测量半导体结构的方法，从而能通过测量光照发光，分散测定半导体结构的暗饱和电流和/或串联电阻以及/或者发射层电阻，而不受到诸如必须已知某一数值或其在空间上须为恒定值等条件的限制。

这一目的通过根据权利要求1所述的方法得以解决。本发明的优选实施例由权利要求2至15中得出。

具体实施方式

所述半导体结构为太阳能电池或太阳能电池的前体。重要的是，该半导体结构已包括发射器和基底。

根据本发明的方法包括如下步骤：

在步骤A中，在半导体结构内产生光照发光并且对半导体结构所发射的光照进行分散测定。太阳能电池通常构造为扁平状，即太阳能电池正面和背面的长度和宽度要明显大于太阳能电池的厚度。因此在下文中，“分散位置”始终是指平行于太阳能电池正面和背面的多个定点，而不是指相对于太阳能电池厚度的多个定点的阵列，即垂直于正面和背面呈线状。

在步骤A中，在第一测量条件a下对光照发光进行第一次分散测定。

此外，在步骤A中，从步骤A所得出的测量数据中至少分散测定出第一电压校准图。“电压校准图”在此是指分散位置上的电压校准图V_a(x_i)，即对应于太阳能电池各定点x_i的多个电压值。其中，电压值表示为各测量条件下在定点x_i上与半导体结构局部相邻的电压，或者说，通过在发射器和基底之间设置的pn结而分散在局部的电压。因此，在步骤B中则根据第一测量条件来分散测定第一电压图像V_a(x_i)。

在步骤B中分散测定半导体结构的局部特性，其中包括分散位置上的暗饱和电流j_o(x_i)和/或分散位置上的发射层电阻p(x_i)，以及/或者多个定点x_i在分散位置上的局部串联电阻R_s(x_i)，其中，依据步骤A所得出的电压校准图来进行测定。

重要的是，在步骤A中至少另通过不同于第一测量条件a的第二测量条件b来进行第二次测量，并且，至少依据第二次测量获得的测量数据，分散测定步骤A所获得的测量数据中的多个定点x_i的另一电压校准图V_b(x_i)。在步骤A的两次测量中，基本都通过使半导体结构平面地受激辐射而产生光照发光。此外，第一测量和第二测量的测量条件在激发辐射的强度和/或光谱组成以及/或者半导体结构通过电接触而加载的给定外部电压V_ext方面均不相同。