利用发光成像测试间接带隙半导体器件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及利用发光成像测试间接带隙半导体器件的方法和设备。描述了用来识别或确定间接带隙半导体器件例如太阳能电池中的空间分辨特性的方法和系统的实施例。在一个实施例中，通过从外部激发间接带隙半导体器件以使所述间接带隙半导体器件发光(110)、捕获响应于所述外部激发从间接带隙半导体器件发出的光的图像(120)、以及根据在一个或多个发光图像中的区域的相对强度的比较确定所述间接带隙半导体器件的空间分辨特性(130)来确定间接带隙半导体器件的空间分辨特性。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201310054248.1、申请日为2007年5月4日、专利技术名称为“利用发光成像测试间接带隙半导体器件的方法和系统”的分案申请的再次分案申请，而申请号为201310054248.1的分案申请是申请号为200780025426.0(国际申请号PCT/AU2007/00595)、申请日为2007年5月4日、专利技术名称为“利用发光成像测试间接带隙半导体器件的方法和系统”的申请的分案申请。相关申请本申请要求2006年5月5日提交的澳大利亚临时专利申请N0.2006902366的权益并且并入其全部内容作为参考。
本专利技术主要涉及利用发光成像的半导体测试，并且更具体地说涉及间接带隙半导体器件例如硅太阳能电池的测试。
技术介绍
太阳能电池的生产从裸露的半导体晶片例如硅晶片开始。在生产期间，通常通过丝网印刷或掩埋接触工艺将金属图案或栅格施加到晶片。所述金属图案或栅格的目的是收集响应于通过外部照明源对太阳能电池的半导体结构的激发而产生的电流。所述金属栅格通常包括电连接到一条或多条母线的多个指状物。因为效率原因，一方面，期望使太阳能电池的光收集面积最大。这规定了所述指状物应当薄、窄并且间隔宽以减小光收集面积的阴影。也因为效率原因，另一方面，期望金属指状物在最小电损耗的情况下传输电流。这规定了金属指状物应当厚、宽并且间隔紧密以使电阻损耗最小。因此太阳能电池设计的主要部分是实现这些对立要求之间的合适折衷。光电太阳能电池制造通常由未能满足所需效率规格的设备的显著废品率来表征，并且常规测试方法通常不能确定太阳能电池显示出低效率的原因。优良的光电设备的区域通过低的串联电阻横向并联连接。光电设备失效的一个特有模式是光电设备中的一些区域变得与所述光电设备中的其它区域电隔离或连接不良。例如，金属指状物在太阳能电池的制造期间，尤其是在由非常薄的指状物来表征的最佳设计的丝网印刷期间断裂。在该情形下，在邻近断裂的指状物附近产生的电流不能被有效收集，其导致了太阳能电池的效率损失。另一个失效模式由具有增强的接触电阻的太阳能电池内的高接触电阻或特定区域引起。从半导体的本体到金属接触的电流引起电压降，所述电压降由接触电阻确定。局部增强的接触电阻降低了太阳能电池的效率。在工业制造的太阳能电池中存在各种这种局部增强的接触电阻的电势源。因此需要能够识别间接带隙半导体器件中的不良连接或电隔离区域的方法和系统。也需要能够识别太阳能电池中断裂的金属指状物、母线以及指状物和母线之间的连接的方法和系统，其是工业太阳能电池中出现的共同问题。
技术实现思路
本专利技术的各个方面涉及用来识别或确定间接带隙半导体器件的空间分辨特性(spatiallyresolvedproperty)的方法和系统。本专利技术的第一方面提供用来确定间接带隙半导体器件的空间分辨特性的方法。所述方法包括的步骤为：从外部激发间接带隙半导体器件以使所述间接带隙半导体器件发光、捕获响应于外部激发从间接带隙半导体器件发出的光的图像、以及根据对两个或更多个发光图像中的区域的相对强度的比较来确定间接带隙半导体器件的空间分辨特性。确定空间分辨特性的步骤可以包括空间分辨间接带隙半导体器件中的电隔离或不良连接区域。确定空间分辨特性的步骤可以包括比较一个发光图像中的不同区域之间的强度比与至少一个另外的发光图像中的相应区域之间的强度比。确定空间分辨特性的步骤可以包括比较至少两个发光图像中的区域的相对强度，所述至少两个发光图像可以从发光图像组中选择，所述发光图像组包括：通过利用电信号激发间接带隙半导体器件所产生的电致发光图像；当间接带隙半导体器件的接触端保持开路状态时通过利用适于引起光致发光的入射光激发间接带隙半导体器件所产生的光致发光图像；以及通过利用适于引起光致发光的入射光激发间接带隙半导体器件并且同时相对于开路值改变间接带隙半导体器件的接触端两端的电压电平所产生的光致发光图像。在一个实施例中，外部激发间接带隙半导体器件的步骤可以包括下列步骤中的至少一个：利用适于在间接带隙半导体器件中引起光致发光的光照射间接带隙半导体器件；以及施加电信号到间接带隙半导体器件的接触端以在间接带隙半导体器件中引起电致发光。可以通过比较光致发光图像和电致发光图像中的区域的相对强度来确定空间分辨特性。在没有相对于光致发光图像中的其它区域改变了强度的相应区域的情况下，电隔离或不良连接区域可以与相对于电致发光图像中的其它区域有较低强度的区域对应。在一个实施例中，外部激发间接带隙半导体器件的步骤可以包括利用适于在间接带隙半导体器件中引起光致发光的光照射间接带隙半导体器件并且所述方法可以包括同时相对于开路值改变间接带隙半导体器件的接触端两端的电压的另一个步骤。可以通过比较在没有相对于开路值改变间接带隙半导体器件的接触端两端的电压的情况下的至少一个光致发光图像和在相对于开路值改变所述间接带隙半导体器件的接触端两端的电压的情况下的至少一个光致发光图像中的对应区域的强度来确定空间分辨特性。同时相对于开路值改变间接带隙半导体器件的接触端两端的电压的步骤可以包括从以下步骤选择的步骤：在间接带隙半导体器件的接触端两端施加外部偏置；在间接带隙半导体器件的接触端两端施加负载；在所述间接带隙半导体器件的接触端两端应用短路；在间接带隙半导体器件的接触端两端施加电压；将电流注入到间接带隙半导体器件的接触端中；以及从间接带隙半导体器件的接触端抽取电流。同时相对于开路值改变间接带隙半导体器件的接触端两端的电压的步骤可以包括相对于开路值减小接触端两端的电压。在没有相对于在接触端两端具有开路电压值的光致发光图像中的其它区域改变了强度的相应区域的情况下，电隔离或不良连接区域可以与相对于在接触端两端具有降低电压的光致发光图像中的其它区域有较高强度的区域对应。在一个实施例中，外部激发间接带隙半导体器件的步骤可以包括通过施加至少一个电激发信号到间接带隙半导体器件的接触端来电激发间接带隙半导体器件以电致发光。确定空间分辨特性的步骤可以包括比较至少两个电致发光图像中的对应区域的强度，电致发光图像中的每一个对应于电激发信号的不同电平。电隔离或不良连接区域可以对应于相对于利用第一电平的电激发信号产生的第一电致发光图像中的其它区域有较低强度的区域而不对应于相对于利用第二电平的电激发信号产生的第二电致发光图像中的其它区域有较低强度的区域，其中所述第一电平电激发信号高于所述第二电平电激发信号。在一个实施例中，外部激发间接带隙半导体器件的步骤可以包括下列步骤：施加...

【技术保护点】
一种用来识别太阳能电池中的电隔离或不良连接区域的方法，所述太阳能电池包括间接带隙半导体晶片的一部分，所述间接带隙半导体晶片具有至少一个设置在其表面上的金属图案，所述方法包括步骤：激发所述太阳能电池发光；捕获所发射的光的至少一个图像；以及处理至少一个图像以根据所述至少一个图像中的区域的强度的比较来识别所述太阳能电池中的电隔离或不良连接区域。

【技术特征摘要】
2006.05.05 AU 20069023661.一种用来识别太阳能电池中的电隔离或不良连接区域的方法，所述太阳能电池包括
间接带隙半导体晶片的一部分，所述间接带隙半导体晶片具有至少一个设置在其表面上的
金属图案，所述方法包括步骤：
激发所述太阳能电池发光；
捕获所发射的光的至少一个图像；以及
处理至少一个图像以根据所述至少一个图像中的区域的强度的比较来识别所述太阳
能电池中的电隔离或不良连接区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属图案包括包含多个电连接到至少一条母
线的平行指状物的栅格，并且其中，所述电隔离或不良连接区域包括在一个或多个选自下
列组的项中的断裂，所述组包括：
指状物；
母线；以及
指状物和母线之间的连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，激发所述太阳能电池发光的所述步骤包括利用电
信号激发所述太阳能电池以引起电致发光的发射的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据对所述电致发光图像中强度相对较低的区域
的检测来识别断裂的指状物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，强度相对较低的所述区域包括紧邻指状物的一部
分的伸长区域。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，激发所述太阳能电池发光的所述步骤包括下列子
步骤：利用适于引起光致发光的入射光照射所述太阳能电池；以及同时相对于开路值改变
所述太阳能电池的接触端两端的电压电平。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，同时改变所述太阳能电池的接触端两端的电压电
平的所述子步骤包括选自下列步骤组的步骤，所述步骤组包括：
在所述太阳能电池的接触端的两端施加外部偏置；
在所述太阳能电池的接触端的两端施加负载；
在所述太阳能电池的接触端的两端应用短路；
在所述太阳能电池的接触端的两端施加电压；
将电流注入到所述太阳能电池的接触端中；以及
从所述太阳能电池的接触端抽取电流。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述太阳能电池的接触端的电压电平相对于开路
值减小，并且其中，根据对强度相对较高的区域的检测来识别断裂的指状物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，强度相对较高的所述区域包括紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·特鲁科，R·A·巴多斯，
申请(专利权)人：BT成像股份有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU