Lumière amélioré la passivation de l'acide fluorhydrique: une technique sensible pour détecter des défauts de silicium massif

L’objectif global de cette procédure est d’utiliser une méthode de passivation de surface à température ambiante afin d’inhiber la recombinaison de surface, de sorte que les défauts de silicium en vrac puissent être caractérisés avec précision. Cette méthode peut nous aider à comprendre quels défauts limiteront la durée de vie des plaquettes de silicium de haute pureté, qui sont nécessaires pour les cellules solaires à très haut rendement. Le principal avantage de cette technique est qu’elle peut être réalisée à température ambiante, ce qui signifie que l’activité de recombinaison des défauts de silicium en vrac ne changera pas pendant la mesure.

Les implications de cette technique s’étendent à la mesure de l’activité de recombinaison des défauts de silicium en vrac qui existent à de faibles concentrations et qui seraient autrement très difficiles à mesurer par d’autres techniques. En général, les personnes qui ne connaissent pas cette méthode auront du mal à comprendre au départ l’exigence d’une eau DI de haute pureté et de procédures de nettoyage chimique, il est donc impératif que la procédure soit suivie étape par étape. La préparation de la solution, y compris les notes essentielles sur la préparation de l’acide fluorhydrique, ainsi que les instructions générales de configuration et d’étalonnage de l’équipement sont toutes fournies dans le protocole texte.

Une fois ces objectifs atteints, procédez au nettoyage des plaquettes de silicium à l’aide de traitements chimiques. Commencez par charger les échantillons dans un berceau en quartz. Ensuite, transférez le berceau dans un bain d’acide fluorhydrique destiné à un usage général.

Après environ 10 secondes, les échantillons seront hydrophobes. Retirez-les du bain et rincez-les en les passant dans trois bains-marie désionisés. Ensuite, dans une hotte, plongez lentement le berceau dans la solution SC1, qui a été maintenue à une température de 75 degrés Celsius.

Laissez le traitement agir pendant 10 minutes. Et pendant ce temps, remplissez trois béchers de deux litres nettoyés chimiquement avec de l’eau déminéralisée. Après le traitement SC1, rincez les échantillons en les passant dans les trois bains-marie.

Ensuite, plongez les échantillons dans un bain d’acide fluorhydrique dédié pendant environ 10 secondes. Ensuite, rincez les échantillons à l’aide de trois bains-marie d’eau douce désionisée. Maintenant, déplacez les échantillons vers la hotte où la solution SC2 a été préparée et chauffée à une température stable de 75 degrés Celsius.

Immergez les échantillons dans la solution SC2 pendant 10 minutes. Après le traitement SC2, rincez les échantillons à l’aide des trois bains-marie désionisés. Si nécessaire, laissez les échantillons rester dans le dernier bain d’eau pendant la nuit.

Après le rinçage, trempez les échantillons dans un autre bain d’acide fluorhydrique dédié pendant 10 secondes. Encore une fois, rincez les échantillons en les faisant passer dans trois bains d’eau douce déminéralisée. Maintenant, apportez les échantillons à la hotte où la solution TMAH est chauffée de manière stable à environ 85 degrés Celsius, et immergez lentement les échantillons dans la solution TMAH pour graver les plaquettes.

Laissez-les réagir pendant cinq minutes pour éliminer environ cinq microns de silicium. Ensuite, rincez la solution collante de TMAH à l’aide d’au moins trois bains-marie désionisés. Les mêmes béchers de rinçage peuvent être réutilisés ici.

Une fois rincé, procédez à la prise de mesures dans les deux heures. Ce processus est effectué sous une hotte. En préparation, remplissez deux béchers en plastique de deux litres avec de l’eau déminéralisée.

Préparez également des pinces à épiler en plastique dans le capot pour manipuler les échantillons. Sur l’ordinateur, ouvrez le fichier Lifetime Tester, qui contient les coefficients d’étalonnage corrects pour la configuration de la mesure de l’acide fluorhydrique. Sélectionnez Transient dans les options de mode et entrez une description des variables de la plaquette.

Maintenant, fixez soigneusement le couvercle sur le récipient d’acide fluorhydrique et déplacez-le sur l’étage du testeur de durée de vie, centré sur le cercle bleu, qui représente la position de la bobine inductive. Laissez la solution reposer pendant environ une minute avant de continuer. Ensuite, sur l’ordinateur, cliquez sur le bouton Instrument zéro pour mesurer la tension de la solution.

Après avoir pris la mesure, remettez soigneusement le récipient d’acide fluorhydrique sur le banc de la hotte. Là, retirez le couvercle et rincez toute condensation sur le couvercle avec de l’eau DI du robinet d’eau de la hotte. Maintenant, à l’aide d’une pince à épiler, transférez une plaquette dans le bain d’acide fluorhydrique.

Appuyez légèrement sur la gaufrette au fond du bain. Ensuite, remettez le couvercle en place et ramenez soigneusement le récipient à l’étape du testeur de durée de vie. Centrez la plaquette sur la bobine inductive.

Avant de prendre une mesure, assurez-vous que les lumières de la hotte sont éteintes. Maintenant, allumez la lampe halogène pour éclairer la plaquette de silicium et maintenez-la allumée pendant environ une minute. Pendant la période d’éclairage, dans le logiciel, cliquez sur le bouton Mesurer.

Le logiciel commencera alors à prendre des données. Remplissez l’invite avec un nom de fichier et définissez l’option Moyenne d’échantillon sur 10. Après environ une minute d’allumage, éteignez la lampe et cliquez immédiatement sur le bouton Moyenne dans la fenêtre Prise de données.

Le logiciel effectuera 10 mesures. Cliquez ensuite sur OK. Maintenant, remettez délicatement le récipient sur le banc de la hotte, retirez délicatement le couvercle et retirez soigneusement la plaquette. Rincez la plaquette testée dans les béchers de rinçage dédiés, puis rincez enfin à l’aide du robinet d’eau DI dans la hotte.

Ensuite, stockez la plaquette testée et répétez le processus pour chaque plaquette de silicium à mesurer. Après l’expérience, suivez les instructions de nettoyage fournies dans le protocole texte. Selon le protocole décrit, les plaquettes de silicium ont été traitées, gravées, immergées dans de l’acide fluorhydrique et mesurées à l’aide de l’outil de photoconductance, une courbe de durée de vie, qui est limitée par les résultats de recombinaison de surface, comme le montrent les triangles bleus.

Lorsque la plaquette de silicium immergée dans le bain d’acide fluorhydrique est éclairée par une lampe halogène pendant une minute, puis qu’une mesure de photoconductance est effectuée directement après l’éclairage, une augmentation significative de la durée de vie se produira, comme le montrent les cercles rouges. Cette augmentation de la durée de vie est due à une réduction de la recombinaison de surface. La passivation de surface a commencé à se dégrader quelques secondes après avoir éteint la lampe halogène.

Les cercles bleus montrent la conséquence d’une attente d’une minute après l’illumination. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de mesurer la durée de vie en vrac des plaquettes de silicium à l’aide d’un bain d’acide fluorhydrique, en particulier comment traiter les plaquettes avant la mesure, comment activer la passivation de surface à l’aide d’une source lumineuse et comment mesurer la durée de vie immédiatement après l’éclairage. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en deux à trois minutes par plaquette.

Cependant, il faudra une heure pour préparer les plaquettes pour la mesure, et il est donc efficace de mesurer des lots de plaquettes. Lors de la tentative de cette procédure, il est important de se rappeler que les plaquettes de silicium doivent être maintenues propres afin d’obtenir constamment une très bonne passivation de surface, et ainsi être en mesure de détecter et de caractériser les défauts en vrac. N’oubliez pas que travailler avec de l’acide fluorhydrique peut être extrêmement dangereux et que des précautions telles que le port d’un équipement de protection individuelle et le suivi de la procédure étape par étape doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette technique.