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 多晶硅电池中反向击穿机制的研究 杨臣，刘爱民，周哲，轩君** （大连理工大学物理与光电工程学院，辽宁 大连 116024） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：电致发光（EL）被证明在分析多晶硅太阳能电池电学特性上具有良好的空间分辨率。 对电池施加不同反向偏压时，我们通过电致发光(EL)图像分辨不同的发光类型及位置，并对 不同的发光位置进行变温 I-V 测量。通过分析反向 J-V-T 的关系确定了-8V 至-12V 电压区间 下的发光主要由电子由 P 区遂穿到 N 区并与空穴复合造成；而正向的 J-V-T 关系的分析确定 了隧道击穿的类型主要是界面缺陷诱导遂穿，并且解释了不同电压下电致发光（EL）亮暗不 同的原因。为进一步验证我们的结论，我们对不同亮暗位置进行表面光伏（SPV）测量，通 过分析禁带宽度和表面电势差改变量的不同得到了与变温 I-V 相同的实验结论。 关键词：太阳能电池；击穿电压；隧道击穿；缺陷位置 中图分类号：O474 Understanding pre-breakdown mechanism in multicrystaline Si solar cells Yang Chen, Liu Aimin, Zhou Zhe, Xuan Jun (School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, LiaoNing DaLian 116024) Abstract: Electroluminescence (EL) imaging was utilized to investigate spatial distribution of electric properties of solar cells based on multicrystals Si. Under variable reverse bias, different types and positions of light-emitting are observed, and measure J-V-T. By analyzing the reverse I-V-T function, it is found that the light-emitting between -8 V and -12 V is due to electrons tunneling from P-zone to N-zone and electronhole recombination; and from positive J-V-T curve, it is evidence that the tunneling is most interface defects induced, which can explain that the reason of different brightness of EL on variable bias. For further verify our conclusion, we investigated the different brightness position by Surface photovoltage（SPV） method. Through the change of the bandgap and surface potential difference, we find results are accordance with that of J-V-T curve. Keywords: solar cells; breakdown voltage; zener breakdown; defect position 0 引言 当太阳能电池板中的某一位置被遮挡时，由于同一阵列其它电池的作用被遮挡位置能够 形成一个超过-13V 的反向偏压[1]。如果这个电压产生的反向电流足够大，其产生的热量就 可以毁坏电池甚至整个电池板。因此，多晶硅电池的电学击穿特性就成为了与之相关的科学 问题，它限定了电池板中一列太阳能电池的数量。对于理想的网状掺杂 n+—p 二极管来说， 当掺杂浓度 p≈1016 cm?3 时其反向击穿电压不应低于 50V[2]，但是现在很多的多晶硅太阳能 电池经常在低于 13V 的反向偏压下就发生击穿。为了避免这种现象提高电池的稳定性及寿 命，研究并透彻理解多晶硅太阳能电池的反向击穿机制就变得很有必要。众所周知多晶硅电 池低偏压下的反向击穿可以分为 3 种类型[3]，第一种电压介于-3V——-7V 的早期击穿是由 于电池表面的铝污染造成的[4]；而击穿电压高于 13V 的第