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1.0绪论
近年来，单晶硅片供应商为了利益 化，奉行只要单晶不掉苞就是好工艺。无位错拉晶工艺要求籽晶用无位错拉晶切割，在拉晶过程中下种引颈长度要大于一个晶锭直径才能把位错排净，方可放肩。而现在引颈长度-mm完全低于6吋直径mm单晶。另外，单晶收尾时锅底料要保证是投料量的10%左右，现在单晶供应商恨不得把坩埚内料全部拉完提尽。殊不知想多提走一点锅内料时，已造成坩埚内熔体过冷，一旦材料过冷必然掉苞。看起来完整收尾，实际早已掉苞，这样上返一个直径的单晶已是位错片。供应商把这些位错片完全轻而易举转嫁给用户。
2.0黑斑片
电致发光EL（Electroluminescence）照片中黑心片和黑斑片是反映在通电情况下该部分没有发出1nm的红外光，故红外相片中反映出黑心和黑斑。发光现象和硅衬底少数载流子浓度有关。
图1黑芯片(左)与黑斑片(右)
组件电性能测试如下图所示。由图可见，组件短路电流Isc（4.A）和 功率Pmax（.W）明显偏低；此类正常组件短路电流Isc一般为5.2A， 功率Pmax一般为W以上。说明组件中存在着大量低效率电池片，导致组件功率的严重下降。
图2组件电性能和EL测试
对电池片进行电致发光EL测试，如下图3和4所示。其黑心和黑斑现象如组件EL测试所见。
图3样片1EL测试图4样片2EL测试
光照条件电池电性能测试如表1所示。
表1光照条件电池电性能测试
Uoc
Isc
Rs
Rsh
FF
NCell
Urev1
Irev1
Urev2
Irev2
样片1
0.
4.73
0.
16.99
56.67
0.
-10
0.
-12
1.
样片2
0.
4.62
0.
.21
76.6
0.
-10
0.
-12
0.
两片电池效率分别为11.06%和13.99%，Isc分别为4.73A和4.62A，均明显偏低；而此类正常电池片效率一般为17.5%左右，Isc为5.3A左右。
电池光诱导电流密度（LBICCurrent）测试如图5和6所示。
图5样片1LBICCurrent测试图6样片2LBICCurrent测试
然后，电池经过去SiN膜、去正反电极、去铝背场和n型层，再经碘酒钝化后，硅片少子寿命测试如图7和8所示。
图7样片1少子寿命测试图8样片2少子寿命测试
硅片少子寿命测试与电池光诱导电流密度（LBICCurrent）测试和电池EL测试具有很好的对应关系，说明造成电池效率低的原因为硅片本身内部缺陷所致，与电池工艺没有直接关系。
对硅片进行化学抛光和Wright液腐蚀，样片2呈现出明显的与EL测试、电流密度（LBICCurrent）测试和少子寿命测试相对应的图案形貌，如图9所示。
图9样片2经化学腐蚀后图案形貌
样片1的光学显微观察如图10和11所示，局部区域具有很高的位错密度达10E5~10E6左右。样片2的光学显微观察如图12和13所示，在如图9所示的中心圆形图案形貌内，其位错密度均高达10E6~10E7左右。黑斑边缘区域位错密度个/cm2均为无位错单晶要求～0倍，这是相当大的位错密度。
图10样片1位错密度图11样片1位错密度
10E5~10E6（×倍）10E5~10E6（×倍）
图12样片2位错密度10E6~10E7（×倍）图13样片2位错密度10E6~10E7（×倍）
，对图9中，样片2所示的黑心内外做SIMS测试，测试结果如表2所示。SIMS测试结果显示，黑心内外各种杂质含量正常。
表2样片2SIMS测试
Concentration(at/cm3)
样片2
B
P
C
O
Al
Cr
Mn
Fe
Ni
黑心内
1.30E+16
2E14
1e16
1.06E+18
7E13
5E12
1E13
1E13
1E14
黑心外
1.31E+16
2e14
1e16
1.02E+18
7E13
5E12
1E13
1E13
1E14
3.0出现黑芯或黑斑的原因
引起电池片出现黑芯或黑斑的原因大体有两个：一个为杂质离子含量过高，另一个为硅片本身存在缺陷，即位错。
位错又可称为差排（英语：dislocation），在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。
如果硅片中存在着极高的位错密度，成为少数载流子的强复合中心，使得少子寿命短，最终导致电池性能的严重下降。
综上所述，黑芯片会使组件功率降低，热斑效应严重，组件寿命大大降低。
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