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专利名称：一种半导体薄膜光电性能的测试方法
技术领域：
本发明涉及ー种薄膜太阳能电池所用半导体薄膜光电性能的测试方法，如铜铜镓硒薄膜、碲化镉薄膜、非晶硅薄膜、微晶硅薄膜等。
背景技术：
薄膜太阳能电池的光吸收层厚度约50(Γ3000纳米，如铜铜镓硒薄膜、碲化镉薄膜、非晶硅薄膜、微晶硅薄膜太阳电池等，其光电性能的优劣关系到薄膜太阳能电池的光电性能，如电池的电压和电流等。对于薄膜太阳能器件质量级的本征半导体薄膜，即无掺杂的薄膜，其光敏特性，即有光照射与无光照射时电导率 ■的比值，应该越大越好，以非晶硅薄膜太阳能电池为例，其光敏性约为 (Τιο6，通常光照时光电导率σ为10_5 10_6S/Cm，无光照时暗电导率σ为10_12 10_n S/cm。通常情况下，半导体薄膜的电导率测试需要在薄膜表面制备ー对平行共面的铝或银电极作为测试时施加正负电压所用，常规的エ艺为热反应蒸发或磁控溅射，这都需要在高真空条件下进行，所需时间较长，且对真空泵的依赖不可消除。

发明内容
本发明的目的是提出一种简单有效的半导体薄膜电导率的测试方法。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案
一种半导体薄膜光电性能的测试方法，其特征在于包括以下步骤
a、采用导电银浆料，在半导体薄膜的薄膜表面涂制两条间隔一定距离的长条形电极， 经常温自然干燥与固化后形成半导体薄膜的测试样品；
b、将测试样品放置于密封的真空腔体中，测试样品的两个电极分别通过导线连接数字万用表；
C、将真空腔体掩盖避光，通过数字万用表对两个电极施加一定的直流电压，读出数字万用表显示的暗电流Id，通过公式《^+ 錢ルか‘计算出半导体薄膜的暗电导率.，
公式σ =,中，0为薄膜的电导率，I为由数字万用表读出的电流值，a为电极
的间距，V为两电极间的直流电压，b为电极长度，d为半导体薄膜的厚度；
d、撒除真空腔体掩盖，用光源照射测试样品，通过数字万用表对两个电极施加一定的
直流电压，读出数字万用表显示的光电流II，通过公式CT=レ,计算出半导体薄膜
光照条件的光电导率び1,
e、光电导率頌与暗电导率( 的比值即为薄膜的光敏特性。在上述技术方案的基础上，可以有以下进ー步的技术方案
所述电极1 2cm、宽0. 3 0. 5cm，两电极间距为0. 8 1mm，电极厚度100 300 Hm ； 步骤c、d中对两个电极施加的直流电压相同，所述直流电压为80V— 100V ；所述光源为氙灯，光照强度为800 W/m2— 1000W/m2。本发明的技术方案，即通过在半导体薄膜表面涂制导电银浆(导电银浆是公知产品，广泛应用于厚膜电路中，可通过直接涂抹或丝网印刷的方法，将导电银浆涂制在半导体薄膜表面)，并在常温下干燥固化，形成两个长条状平行共面电极，进而通过在两电极间施加ー个直流电压，由数字万用表读出电流并计算出薄膜的电导率。电导率σ计算公式如下
σ = Ι/( VxhAdi(1)
其中σ为薄膜的电导率，I为由数字万用表读出的电流值，a为所涂抹的两条共面银浆电极的间距，为0. S^lmm ；V为在两条电极之间施加的直流电压，通常取8(Tl00V ；b为涂抹的银浆电极长度，为广2cm ;d为半导体薄膜的厚度，可预先由其他设备测量所得，如台阶仪、椭圆偏谱仪、透射光谱等。本发明提供的测试方法能有效替代传统的热反应蒸发或磁控溅射铝电极或银电极的方法，节约了设备成本和电极制备时间，同时也能准确地反映材料的光电性能。


图1是本发明的测试方法原理图； 图2半导体薄膜材的结构示意图。
具体实施例方式一种半导体薄膜材料光电性能的测试方法，如图1所示，用涂抹导电银浆并于常温下干燥固化的方法代替常规的真空热反应蒸发或磁控溅射エ艺，制备出两个长条形平行共面电极，用于半导体薄膜电导率的測量。(1)取所测试的样品1大小为1 χ 2cm2，如图2所示。样品1由衬底7和一层半导体薄膜8組成，半导体薄膜厚约500纳米，衬底7为平板钠钙玻璃，厚2 3 mm。在半导体薄膜表面沿玻璃短边方向，即Icm短边，涂抹导电银浆形成间距1mm、长约1cm、宽约0. 3^0. 5cm 的平行共面电极9、10，所涂银浆的厚度约10(Γ300 Pm。然后将样品1在大气环境中经1(Γ20 分钟常温自然干燥固化。(2)将样品1放入ー个小型真空透明腔体2中，将样品的两个电极与Keithley 2400数字万用表3相接，以施加直流电压，再用真空泵4抽取ー个低真空，真空度为广2 χ l(T3Pa。(3)首先用遮光板5挡住腔体玻璃观察窗，使真空透明腔体密闭处于无光照射条件，通过数字万用表3在两电极间加ー个8(T100V的直流电压，再由数字万用表3读出相应的电流值，并通过公式(1)计算出此时的薄膜电导率，为暗电导率び,1。(4)将遮光板5撒除，并开启氙灯光源6，调节光照强度为1000W/m2，此时样品处在有光照射条件，然后再施加ー个8(T100V的直流电压(电压值与无光照射时相同)，由数字万用表3读出相应的电流值，并通过公式(1)计算出此时的薄膜电导率，为光电导率^。(5)光电导率,与暗电导率σΛ，的比值即为薄膜的光敏特性，结合光、暗电导率，即可评价半导体薄膜的材料性能优劣。例如，满足非晶硅薄膜太阳能电池要求的器件级质量的本征非晶硅薄膜的光敏性为10ぃ106，即光、暗电导率的比值为10ぃ106。
权利要求
1.一种半导体薄膜光电性能的测试方法，其特征在于包括以下步骤a、采用导电银浆料，在半导体薄膜的薄膜表面涂制两条间隔一定距离的长条形电极， 经常温自然干燥与固化后形成半导体薄膜的测试样品；b、将测试样品放置于密封的真空腔体中，测试样品的两个电极分别通过导线连接数字万用表；C、将真空腔体掩盖避光，通过数字万用表对两个电极施加一定的直流电压，读出数字万用表显示的暗电流Id，通过公式Ct=レa/(Vxh>:d_,计算出半导体薄膜的暗电导率ル，公式O = IxaAV^bd)中，0为薄膜的电导率，I为由数字万用表读出的电流值，a为电极的间距，V为两电极间的直流电压，b为电极长度，d为半导体薄膜的厚度；d、撒除真空腔体掩盖，用光源照射测试样品，通过数字万用表对两个电极施加一定的直流电压，读出数字万用表显示的光电流II，通过公式《=: 1/げ>_(3·,计算出半导体薄膜光照条件的光电导率の；e、光电导率巧与暗电导率CT4的比值即为薄膜的光敏特性。
2.根据权利要求1所述的ー种半导体薄膜材料光电性能的测试方法，其特征在于所述电极1 2cm、宽0. 3 0. 5cm，两电极间距为0. 8 1mm，电极厚度100 300 U m。
3.根据权利要求1所述的ー种半导体薄膜材料光电性能的测试方法，其特征在于，步骤c、d中对两个电极施加的直流电压相同，所述直流电压为80V—100V。
4.据权利要求1所述的ー种半导体薄膜材料光电性能的测试方法，其特征在干，所述光源为氙灯，光照强度为800 W/m2— 1000W/m2。
全文摘要
本发明涉及一种半导体薄膜材料光电性能的测试方法，通过在半导体薄膜(1)的表面涂抹导电银浆方式，形成两个长条状平行共面电极，通过数字万用表(3)在两电极间施加一个直流电压，由数字万用表(3)读出电流并计算出薄膜的电导率。本发明提供的测试方法能有效替代传统的热反应蒸发或磁控溅射铝电极或银电极的方法，节约了设备成本和电极制备时间，同时也能准确地反映材料的光电性能。
文档编号G01R27/14GK102539930SQ201210016358
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者崔介东, 彭寿, 彭程, 曹欣, 王芸 申请人:中国建材国际工程集团有限公司, 蚌埠玻璃工业设计研究院