用于流水线太阳能电池生产工厂的光电太阳能电池测试系统以及用于使用这种类型的光电太阳能电池测试系统来优化太阳能电池流水线生产的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于流水线太阳能电池生产工厂的光电太阳能电池测试系统，该太阳能电池测试系统具有：用于太阳能电池的流水线测量的曝光和测量设备(10)，和耦合到该曝光和测量设备(10)的控制和评估单元(20)，该曝光和测量设备(10)被设计和配置为在太阳能电池(SC)上执行一个或多个测试测量(TM)以用于生成测试测量数据。根据本发明专利技术，该控制和评估单元(20)被配置和设计为使用来自由该曝光和测量设备(10)对流水线生产的多个太阳能电池(SC)实施的相同测试测量(TM)的测试测量数据来执行统计分析(200)，并且将来自不同测试测量(TM)的测试测量数据的统计分析相互相关，和/或将测试测量数据的统计分析(TMstat)与生产测量数据的统计分析(PMstat)相关，和/或将测试测量数据的统计分析(TMstat)和/或生产测量数据的统计分析(PMstat)与生产输入数据(PED)相关，以便生成相关结果(201)，并在导出规则(202)的基础上从相关结果(201)中导出被指派给负责太阳能电池的流水线生产的至少一个人员组(PG1、PG2、PGn)的至少一个处理建议(203)和/或至少一个处理指令(204)，其中控制和评估单元(20)具有通信设备(21)，其将至少一个处理建议(203)和/或至少一个处理指令(204)传输给至少一个指派的人员组(PG1、PG2、PGn)。本发明专利技术还涉及一种用于使用这种类型的太阳能电池测试系统借助于流水线太阳能电池生产工厂来优化太阳能电池生产的方法。阳能电池生产的方法。阳能电池生产的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于流水线太阳能电池生产工厂的光电太阳能电池测试系统以及用于使用这种类型的光电太阳能电池测试系统来优化太阳能电池流水线生产的方法


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的预特征化条款的用于流水线太阳能电池生产工厂的光电太阳能电池测试系统。本专利技术还涉及一种用于使用这种光电太阳能电池测试系统来优化太阳能电池流水线生产的方法。

技术介绍

[0002]光电太阳能电池测试系统包括具有曝光和测量设备的系统，该系统用技术术语被称为“闪光灯”。该曝光和测量设备耦合到控制和评估单元，并且常规上位于流水线生产工厂的末端，用于对所生产的太阳能电池进行质量测量。这种系统例如从DE112012006365T5中已知。
[0003]曝光和测量设备被配置并适配为对太阳能电池执行一个或多个测试测量，以生成测试测量数据，该测试测量从由如下组成的组中选择：
[0004]‑
反向通电的太阳能电池的红外图像测量，以便确定太阳能电池中的局部短路，
[0005]‑
具有曝光光谱，特别是模拟的太阳光谱的闪光曝光，以便测量太阳能电池的至少一条电流
‑
电压特性曲线，
[0006]‑
多种光谱区分的闪光曝光，以便测量太阳能电池的光谱分辨的电流特性曲线和/或以便测量太阳能电池的准外部量子效率，
[0007]‑
太阳能电池的电致发光测量，特别是以便确定太阳能电池材料中的微裂纹和/或以便确定电极结构中断和/或电极结构与基板之间的接触问题和/或以便确定电性无效区域和/或局部短路，
[0008]‑
太阳能电池的亮特性曲线的测量和暗特性曲线的测量，以便计算太阳能电池的串联电阻，以及
[0009]‑
对包括电极指的太阳能电池的电极结构的电阻测量，以便确定金属电极结构的质量。
[0010]通过光谱区分的闪光曝光，获得太阳能电池的准外部量子效率。对于在蓝色光谱范围内的闪光曝光，晶片太阳能电池的测量结果的不足指示氮化物层或发射极存在问题。对于红色光谱范围内的闪光曝光，晶片的较差块状材料或背面钝化层的较差质量可被识别。
[0011]通过电致发光测量所识别的电极结构与基板之间的中断和/或接触问题可能在其正面和背面上都发生，这取决于太阳能电池的结构设计。电性无效区域在晶片太阳能电池中是由受损或较差质量的基板材料引起的。由于例如通过在太阳能电池的边缘处的所谓的蚀刻环绕使pn结短路，在晶片太阳能电池中可能发生p
‑
n结的局部短路。
[0012]沿着由多个顺序工艺设备组成的太阳能电池流水线生产工厂，常规上存在监视或记载生产操作的不同工艺测量设备。为了生产基于晶片的太阳能电池，这些特别包括工艺
测量设备，用于记录晶片电阻率、晶片厚度、晶片重量、晶片TTV(总厚度变化)、湿法化学蚀刻去除、湿法化学的成分、晶片的少数载流子寿命、扩散层的电导率和均质性、抗反射和/或钝化层的层厚度和折射率、抗反射和/或钝化层的均质性、单面蚀刻步骤的情况中的蚀刻环绕、镀金涂膏的用量和位置、涂膏的印刷图像中的错误等等，这取决于自动化水平和生产线的布局。在生产测量的帮助下，这些工艺测量设备确定并通常存储生产测量数据。可选地，在生产测量数据与所定义的设定值之间的偏差过大的情况下，警报被触发。在另外的生产测量的帮助下，生成表示分别在工艺设备中发生的处理方法的参数的生产测量数据。这些特别是与温度、压力、处理时间等的时间和/或空间分布相关的数据。通过对部分制造的太阳能电池的生产测量或通过对在工艺设备中发生的处理方法的参数的生产测量，在工艺设备中创建生产测量数据。
[0013]除了进一步的活动外，流水线太阳能电池生产工厂的员工可以并且应该观察从生产测量数据获得的这些特性值，在他们有时间这样做的时候，并在必要时根据他们的知识和能力对工艺设备的相应处理方法进行更正，或将异常报告给其他员工以采取进一步的动作。通常，即使在相对较大问题的情况下，流水线生产也会继续进行，而不会减少，直到负责的技术人员到达并开始故障追踪。在技术人员到达之前可能要花几个小时。如果流水线生产工厂的工艺设备处工作的生产人员没有注意到问题，或者他们没有将问题继续下去，那就更糟糕。这可能是由于培训不足，或者员工出于各种原因没有动力报告所发现的问题。对于生产人员而言，同样可能有太多并行任务，使得优先考虑主观上认为问题最大的工艺设备的装备。在这种场景中，例如，直到下一次轮班变更报告之前，同样更相关的问题也不会引起更加训练有素的技术人员的注意。由于流水线太阳能电池生产常规上是全天候运行的，因此，在夜间已经发生的许多问题常常只有在早上在更高级的技术人员到达之后才开始解决。
[0014]流水线生产工厂的工艺设备处工作的生产人员通常培训水平相对较低，因此对工艺和/或太阳能电池没有深入的了解。此外，在许多工地，这种生产人员的流失率高达每年50％。相应地，生产专业知识不能可持续地建立和维护。这与以下事实相矛盾：太阳能电池生产是一个高度复杂的多学科工艺，对许多不同的太阳能电池参数具有多方面的影响。这些太阳能电池参数可能会相互影响，从而增强甚至补偿某些影响，这使得进行故障追踪以优化生产变得更加困难。因此，对于生产人员而言，工艺偏差的实际原因常常很难追踪。此外，尤其是晶片太阳能电池结构正变得越来越复杂(PERC(钝化发射极和后电池)、IBC(叉指背接触)、HIT(具有本征薄层的异质结))，因此对工艺偏差的反应更加敏感，这会影响效率以及对PID(光诱导降解)或LeTID(光和高温有道降解)的敏感性。
[0015]如果流水线生产工厂运行不理想，则太阳能电池将遭受质量和/或效率损失。为了使效率特别高，必须优化调整所有工艺设备和工艺，这只有大量的测量技术和许多训练有素的员工才是可能的。两者都很昂贵。也会随着电池的时间延迟而发生的许多测量结果的解释错误是可能的而且很常见。目前，世界上没有任何一个流水线生产工厂可以长时间长期真正实现最佳运行。
[0016]沿着太阳能电池生产工艺并在太阳能电池生产工艺的末端，将测量并记载其电池参数/特性。这主要是在所谓的闪光灯处进行，但是也可以在工艺测量设备处进行，该工艺测量设备例如确定部分制造的太阳能电池表面的二维电致发光或光致发光或红外图像。这
些工艺测量设备也可以表示趋势，以便使得质量问题的可能原因是更容易追踪的。但是，生产人员常常缺乏当前生产修改的专业知识和/或时间和/或知识(基板元件(例如晶片)的材料批次不同，用于纹理蚀刻的湿工作台已重新填充，等)来正确解释结果的偏差。需要询问技术人员，这会导致时间延迟，因此会导致质量(效率)降低或生产数量减少(在生产停止的情况下)。
[0017]技术人员必须经过跨学科的培训或者由目前涵盖整个生产工艺的所有相关技术问题领域的数名人员组成。取决于实际的知识水平，已发生的问题无法被最佳地解决，或者取决于谁试图解决问题，提出了不同的解决方案。直到追踪到实际原因后，生产线才能实现最佳运行。
[0018]特别是当技术人员不能立即到位时，太阳能电池生产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于流水线太阳能电池生产工厂的光电太阳能电池测试系统，所述太阳能电池测试系统包括：
‑
用于太阳能电池的流水线测量的曝光和测量设备(10)，和
‑
耦合到所述曝光和测量设备(10)的控制和评估单元(20)，所述曝光和测量设备(10)被配置并适配为在太阳能电池(SC)上执行一个或多个测试测量(TM)，以便生成测试测量数据，所述测试测量值(TM)从由如下组成的组中选择：
‑
反向通电的太阳能电池的红外图像测量，以便确定所述太阳能电池中的局部短路，
‑
具有曝光光谱的闪光曝光，以便测量所述太阳能电池的至少一条电流
‑
电压特性曲线，
‑
多种光谱区分的闪光曝光，以便测量所述太阳能电池的光谱分辨的电流特性曲线和/或以便测量所述太阳能电池的准外部量子效率，
‑
所述太阳能电池的电致发光测量，特别是以便确定所述太阳能电池材料中的微裂纹和/或以便确定电极结构中断和/或电极结构与基板之间的接触问题和/或以便确定电性无效区域和/或局部短路，
‑
所述太阳能电池的亮特性曲线的测量和暗特性曲线的测量，以便计算所述太阳能电池的串联电阻，
‑
对包括电极指的电极结构的电阻测量，以便确定金属电极结构的质量，其特征在于：所述控制和评估单元(20)被适配和配置为针对借助于所述曝光和测量设备(10)对流水线生产的太阳能电池(SC)执行的相同测试测量(TM)的测试测量数据执行统计分析(200)，以及
‑
将不同测试测量(TM)的测试测量数据的统计分析(200)相互相关，和/或
‑
将测试测量数据的统计分析(TMstat)与生产测量数据的统计分析(PMstat)相关，和/或
‑
将测试测量数据的统计分析(TMstat)和/或生产测量数据的统计分析(PMstat)与生产输入数据(PED)相关，以便生成相关结果(201)，并在导出规则(202)的帮助下从所述相关结果(201)中导出被指派给参与所述太阳能电池的所述流水线生产中的至少一个人员组(PG1、PG2、PGn)的至少一个处理建议(203)和/或至少一个处理指令(204)，所述控制和评估单元(20)包括通信设备(21)，所述通信设备(21)将至少一个处理建议(203)和/或至少一个处理指令(204)传输给至少一个指派的人员组(PG1、PG2、PGn)。2.根据权利要求1所述的光电子太阳能电池测试系统，其特征在于，所述通信设备(21)被适配和配置为使得
‑
布置在所述曝光和测量设备(10)上的显示装置(12)和/或
‑
布置在所述控制和评估单元(20)上的显示装置(22)和/或
‑
布置在所述流水线太阳能电池生产工厂的工艺设备(PE1、PE2、PEn)上的显示装置(PD1、PD2、PDn)和/或
‑
移动数字终端(M1、M2、Mn)
将所述至少一个处理建议(203)和/或所述至少一个处理指令(204)传达给所述至少一个指派的人员组(PG1、PG2、PGn)。3.根据权利要求2所述的光电太阳能电池测试系统，其特征在于，所述通信设备(21)被适配和配置为使得所述通信设备(21)根据至少一个导出的处理建议(203)和/或至少一个导出的处理指令(204)来选择至少一个特定指派的人员组(PG1、PG2、PGn)。4.根据权利要求2和3之一所述的光电太阳能电池测试系统，其特征在于，所述控制和评估单元(20)被适配和配置为
‑
借助于生产测量设备(PM1、PM2、PMn)的接收到的生产测量值(PM)来执行生产测量数据的统计分析(PMstat)，和/或
‑
从所述生产测量设备(PM1、PM2、PMn)接收在所述生产测量设备(PM1、PM2、PMn)中生成的所述生产测量数据的统计分析(PMstat)。5.根据权利要求2至4之一所述的光电太阳能电池测试系统，其特征在于，所述导出规则(202)被存储在所述控制和评估单元(20)的数字存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：波浪实验室太阳测量学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：