硅光伏电池的钝化缺陷的光致发光绘图制造技术

用于快速且准确地对硅晶片中的钝化缺陷进行绘图的方法，包括例如，当在生产线中的传送带上输送晶片时，采集光致发光(PL)图像同时移动晶片。该方法可应用于太阳能电池制造中的硅晶片的在线诊断。示例性实施例包括由单个光致发光强度图像(图)获得整个晶片钝化缺陷图像的过程，并且为工艺控制提供快速的反馈。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】用于快速且准确地对硅晶片中的钝化缺陷进行绘图的方法，包括例如，当在生产线中的传送带上输送晶片时，采集光致发光(PL)图像同时移动晶片。该方法可应用于太阳能电池制造中的硅晶片的在线诊断。示例性实施例包括由单个光致发光强度图像(图)获得整个晶片钝化缺陷图像的过程，并且为工艺控制提供快速的反馈。【专利说明】硅光伏电池的钝化缺陷的光致发光绘图 相关申请的交叉引用 本申请要求于2013年7月3日提交的、题为"PHOTOLUMINESCENCE MAPPING 0F PASSIVATION DEFECTS FOR SILICON PH0T0V0LTAICS(硅光伏电池的钝化缺陷的光致发光绘 图）"的美国临时申请第61/842, 857号的优先权，其全部内容在此并入作为参考。
本专利技术涉及硅晶片的测试，特别是用于太阳能电池的硅晶片的在线测试。
技术介绍
在太阳能电池的制造期间，钝化不良可能导致存在局部的具有劣质属性的晶片区 域从而恶化电池效率。具有钝化发射极的晶片中的这种典型缺陷出现在具有高发射极饱和 电流Jo或低开路电压I的区域中。 1是描述晶片的发射极区域中过剩载流子（电子与空穴）的复合（包括表面或界 面复合）所引起的损耗的参数，该参数对于太阳能电池操作而言是重要的。钝化是设计用 于减少这种损耗的过程。有效钝化的工艺包括两个因素：1)减少充当复合中心的界面阱的 密度；和2)生成排斥来自发射极的一种载流子（例如电子）的电场势垒，从而防止需要两 种载流子（电子和空穴）的复合过程。 对于由较高本体寿命硅晶片制成的极高效率薄硅电池而言，与发射极中的复合所 引起的损耗相比，本体硅（基极区域）中载流子的复合损耗就变得不那么重要了。对于这种 电池而言，研发非常有效的发射极钝化变得更加重要。钝化过程是一个困难的过程。它可 以通过在发射极上沉积堆叠的介电膜结构（顶部介电层也用作抗反射涂层，ARC)来完成。 在某些高效率电池中，采用非晶Si层而不是介电质来完成钝化，与硅的相应异质结势垒减 少了复合。可通过氢化作用和适当的沉积后快速退火来增强钝化的有效性。 通过消除钝化缺陷，可改善硅太阳能电池的效率，特别是对于高效率电池。这对硅 光伏电池在清洁能源市场中的竞争力能够产生积极的影响。 该努力的一个重要因素是能够生产出适于硅PV制造过程中的在线处理监控的JQ 和VQC(或暗含（implied)的VQC)的完整的晶片图。
技术实现思路
披露了用于快速且精确地对钝化缺陷进行绘图的实施例，其可以应用于在太阳能 电池制造过程中硅晶片的在线诊断。所披露的实施例是基于在晶片移动的同时，例如，当在 制造线中晶片在带上输送时对光致发光（PL)图像的采集。实施例包括从光致发光强度的 单个图像（图）获得整个晶片钝化缺陷图像的过程，并且可以为过程控制提供快速的反馈。 在一些实施例中，整个晶片图像由在移动晶片上连续采集的线图像组成。对于每 个线图像而言，利用线照相机采集从移动晶片上的窄线发射出的光致发光强度PL。PL采集 线可以垂直于晶片移动。它们的几何结构可以由限定照相机所看到的晶片区域的照相机狭 缝或机械狭缝所定义。为了进行精确的测量，将这种窄线定位在利用激发自由载流子并产 生光致发光的光所均匀照射的较宽的条带内。这样，在移动晶片上产生稳态激发条件，并且 通过监测从窄线发射出的辐射可采集到稳态光致发光。使用短波长照射以产生过剩自由载 流子、电子和空穴。光致发光是由于光致电子与空穴的辐射性复合而从半导体发射出的辐 射。照射系统和光致发光采集系统是固定的，晶片相对于它们移动。这使在移动晶片上能 够采集连续且平行的线光致发光图像。然后使用在晶片移动期间采集的连续的线图像来组 成整个晶片图像。例如，通过得用1024像素线照相机采集1024个线图像，获得1024X1024 的晶片图像。 在一些实施例中，被均匀照射的条带的宽度足够大以在条带中心附近产生恒定的 稳态激发线。在这些实施例中，被照射的条带的宽度实质上大于被测晶片中的少数载流子 扩散长度。该宽度也大于过剩载流子寿命期间以及通过照相机采集线图像时所用的时间间 隔期间晶片行进的距离。另一方面，窄的PL采集线足够窄，以便定位在激发条带内的恒定 的稳态激发区域内。另外，采集线足够窄，以便在晶片移动方向上获得较高的晶片图像分辨 率，诸如由覆盖晶片长度的1024条线组成的图像。对于典型的156mmX 156mm的硅PV晶片 而言，激发条带的宽度可以是1〇_，而采集线宽为150 μ m。 在一些实施例中，从光致发光强度的倒数1/PL的单个图像，特别是经校准的G/ PL比，来获得发射极饱和电流1的图像，其中G为产生率，而PL为光致发光强度计数。为 了进行定量的绘图，一些实施例包括使用利用另一种测量技术独立确定的值作为参考来 对光致发光进行校准，所述测量技术例如，在衰减控制域的质量内操作的准稳态微波探测 到的光致发光衰减（quasi-steady-state microwave detected photoconductance decay operating within the quality ofdecay control domain,QSS-μ PCD) 〇 这明显不同于通 常所用的基于有效稳态载流子寿命\ff或注入水平Δη的额外的多参数测量的PL信号校 准过程。所述实施例的优点在于从单个PL图像确定1，所述单个图像是例如在2太阳常数 (Sun)强度下针对一个激发光强度所采集的。这不同于包括在不同光强度下采集一系列图 像的多图像J〇确定过程。 使用PL强度的对数，从单个PL强度图像还可以获得暗含的开路电压、暗含的VQC。 与两维、固定晶片PL成像相比，实施例可以提供实际的优点，包括1)与2D照相机 相比，线照相机的成本更低，和2)与整个晶片2D照射系统相比，利用更低功率激光线照射 系统可实现较高的激发强度。 本专利技术的各方面归纳如下： 概括来说，在一个方面中，本专利技术的特征在于一种检查光伏晶片的方法，包括得用 激光相继照射晶片的多个照射区域，同时引起晶片与照射之间的相对运动；探测来自利用 激发光相继照射的晶片的多个探测区域的光致发光光；基于探测到的光致发光光形成晶片 的光致发光强度图；以及基于光致发光强度图识别晶片中的缺陷，并据此确定关于晶片的 信息。 该方法的实现方式可包括以下特征和/或其它方面的特征中的一个或多个。例 如，信息可包括识别晶片中的缺陷。该方法可包括固定照射并相对照射移动晶片。该方法 可包括固定晶片并相对晶片移动照射。该方法可包括基于光致发光强度图，形成晶片的发 射极饱和电流图。可以基于光致发光强度图、照射光产生率和校准常数来形成发射极饱和 电流图。该方法可包括经验性地确定校准常数。该方法可包括基于光致发光强度图形成晶 片的开路电压图。可基于光致发光强度图和晶片的平均光致发光强度来形成开路电压图。 照射区域的一个维度可以是晶片的长度，另一维度为大约5_。照射区域的一个维度可以是 晶片的长度，另一维度为大约1〇_。探测区域的一个维度可以是晶片的长度，另一维度为大 约100 μ m。探测区域的一个维度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检查光伏晶片的方法，包括：利用激发光相继照射晶片的多个照射区域，同时引起所述晶片与照射之间的相对动作；探测来自利用激发光相继照射的晶片的多个探测区域的光致发光光；基于探测到的光致发光光来形成晶片的光致发光强度图；以及基于光致发光强度图识别晶片中的缺陷，并据此确定关于晶片的信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉戈斯基，M·D·威尔逊，F·科索斯，G·纳杜德瓦利，
申请(专利权)人：塞米拉布SDI有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US