EL Inakuonyesha Mahali Ilipo Giza, lakini Sio Kwa Nini: Piramidi ya Tabaka Nne ya Zana za Ukaguzi wa PV
Jedwali la Yaliyomo
EL Inakuonyesha Mahali Ilipo Giza, lakini Sio Kwa Nini
#PVNotes #EL #PL #AOI #DefectAnalysis
Mhandisi wa ukaguzi Zhou alikuwa akiangalia eneo la giza kwenye picha ya EL kwa dakika tano.
Kwenye skrini ya kifaa, thamani ya kijivu ya eneo hilo ilikuwa wazi chini kuliko eneo linalozunguka. Mhandisi wa mchakato Zhang alisimama nyuma yake na kuuliza, "Tatizo linatoka wapi?"
Zhou hakugeuka.
"EL inaniambia eneo hili ni giza. Lakini hainiambii kama safu ya passivation imeharibika, msongamano wa hali ya kiolesura umeongezeka, au precipitate ya oksijeni ilikuwa tayari imezikwa ndani ya wafu wa silicon."
Zhang alifungua mdomo wake lakini hakujua jinsi ya kujibu.
Hiyo ni sehemu ngumu ya zana za ukaguzi wa mstari wa uzalishaji kama EL: zinakuambia kwamba kitu kimetokea, lakini huenda zisikuambie hasa kitu gani kilitokea.
1. Kwanza, EL Hupima Nini Hasa?
Silicon ya fuwele ina pengo la bendi la takriban 1.12 eV, sambamba na urefu wa wimbi la fotoni wa takriban 1,107 nm. Hii iko katika safu ya karibu-infrared na haiwezi kuonekana kwa jicho la mwanadamu. Mifumo ya uzalishaji ya EL kwa hiyo hutumia vigunduzi nyeti vya karibu-infrared, kwa kawaida vikiwemo kamera za InGaAs, kunasa ishara inayotolewa.
EL inasimama kwa electroluminescence. Upendeleo wa mbele unatumika kwenye seli ya jua, kuingiza wabebaji wachache kwenye makutano ya p-n. Wakati elektroni na mashimo yanachanganyika kwa njia ya mionzi, sehemu ya nishati yao hutolewa kama fotoni.
Kwa maneno ya vitendo, mwangaza wa EL unaonyesha athari za pamoja za tabia ya kuchanganyika kwa ndani na usambazaji wa anga wa mkondo ulioingizwa.
EL inaweza kuonyesha matatizo kadhaa ya kawaida:
Njia ya sasa iliyokatizwa, kama vile kidole kilichovunjika au muunganisho duni wa solder, inaonekana giza.
Mkazo wa kimakanika unaozalisha nyufa ndogo au nyufa kubwa huunda maeneo ya giza yaliyotengwa kwa umeme au yaliyounganishwa dhaifu.
Seli yenye ufanisi mdogo inaweza kuonekana kuwa nyeusi zaidi katika sehemu kubwa au eneo lake lote.
Mkusanyiko wa ndani wa kasoro zinazofanya kazi kwa kuunganisha upya unaweza kuonekana kama doa la giza.
EL pia ina kikomo cha wazi:
Haihesabu moja kwa moja ubora wa upitishaji. Inarekodi majibu ya mwanga baada ya kuingiza wabebaji.
Haipimi moja kwa moja wiani wa hali ya kiolesura.
Haiwezi kutambua wazi kila kasoro ya fuwele ya wingi, kama vile dislocations, precipitates za oksijeni, au kasoro za pete za mzunguko. Hizi zinaweza kuonekana tu kama tofauti za kijivu zisizo wazi.
Picha moja ya EL haiwezi kunasa kikamilifu uharibifu kwa muda. Kifaa kinaweza kuonekana kinakubalika leo lakini kikakabili uharibifu wa upitishaji baada ya miezi ya uendeshaji au kuzeeka kwa kasi.
Kwa ufupi, EL ni nzuri sana katika kuonyesha kama usambazaji wa sasa ni wa kawaida. Sio kipimo kamili cha ubora wa nyenzo.
Hii ndiyo mpaka kati ya EL na zana za kina za uchambuzi zinazojadiliwa hapa chini.
2. Piramidi ya Tabaka Nne ya Zana za Ukaguzi wa Photovoltaic
Mbinu za ukaguzi wa PV zinaweza kuwekwa katika tabaka nne kulingana na kiwango wanachochunguza na masharti yanayohitajika kufanya kipimo.
Kadiri unavyozama zaidi, ndivyo unavyokaribia chanzo cha tatizo. Biashara kawaida ni gharama kubwa, upimaji wa polepole, maandalizi magumu ya sampuli, au uchambuzi wa uharibifu.
| Tabaka | Zana za kawaida | Swali kuu lililojibiwa | Njia ya kawaida ya upimaji | Kikomo kikuu |
|---|---|---|---|---|
| Kiwango cha mstari wa uzalishaji | AOI ya mbele, AOI ya nyuma, EL, PL | Upungufu uko wapi? | Haraka, isiyo na uharibifu, inline au karibu na mstari | Kawaida huonyesha dalili badala ya sababu za msingi |
| Kiwango cha wabebaji | PL ya juu, picha za spectral, upimaji wa maisha ya wabebaji wachache | Je, nyenzo ni hai, upitishaji unatosha, na upatanisho upya unatokea wapi? | Uchambuzi wa maabara wa nje ya mtandao au sampuli | Matokeo hutegemea kiwango cha sindano, urekebishaji, na mawazo ya uundaji |
| Kiwango cha muundo mdogo | SEM, TEM, XRD, Raman, FTIR | Ni kasoro gani ya kimuundo, ya kati ya nyuso, ya fuwele, au ya kemikali iliyopo? | Uchambuzi wa maabara, wakati mwingine unaoharibu | Ghali, polepole, na hutegemea sana utayarishaji wa sampuli |
| Kiwango cha ufuatiliaji wa kushindwa | Kuzeeka kwa UV, mfuatano wa LeTID, majaribio ya mara kwa mara ya EL/PL/maisha/IV | Je, kasoro hubadilikaje kwa wakati na mkazo? | Kuzeeka kwa kasi pamoja na uainishaji wa mara kwa mara | Inahitaji mfuatano wa majaribio unaodhibitiwa na vipindi virefu vya uchunguzi |
Safu ya 1: Ukaguzi wa Mstari wa Uzalishaji — Seti ya Kukagua ya Zana Nne
Huu ni mstari wa kwanza wa ulinzi. Katika mstari wa uzalishaji uliosanidiwa ipasavyo, kila seli au moduli inaweza kupitia hatua hizi za ukaguzi.
AOI ya upande wa mbele na AOI ya upande wa nyuma: Maono ya mashine hushughulikia kasoro zinazoweza kuzingatiwa kwa macho. Malengo ya kawaida ni pamoja na usawa wa mipako, kasoro za uchapishaji na metali, ubora wa muunganisho, na upangaji wa muundo. Ukaguzi tofauti wa mbele na nyuma unashughulikia jiometri kuu inayoonekana ya nyuso zote mbili.
EL: EL hutathmini usambazaji wa mkondo. Matone meusi, vidole vilivyovunjika, nyufa ndogo, maeneo yasiyofanya kazi, na baadhi ya kasoro za muunganisho huonekana.
PL: PL inaweza kutoa taarifa zinazohusiana na ubora wa upitishaji na maisha ya wingi. Inaweza kutumika kwa wafers zinazoingia, seli zilizochakatwa kwa sehemu, na miundo iliyopitishwa kabla ya kifaa kamili cha umeme kuundwa. Inapojumuishwa vizuri katika uzalishaji, husaidia kuondoa wafers au seli zilizo na upitishaji dhaifu au ishara za maisha ya chini kabla ya thamani zaidi ya mchakato kuongezwa.
Nguvu za pamoja za njia hizi nne za ukaguzi ni wazi: haziharibu, ni za haraka, na zinafaa kwa uchunguzi mpana.
Upungufu wao ni wazi vile vile. Hufanya kazi hasa katika kiwango cha dalili. Huambia timu ya mchakato ni sampuli gani isiyo ya kawaida, lakini sababu ya msingi bado inaweza kuhitaji kuchunguzwa nje ya mtandao.
Upimaji wa joto kwa mionzi ya infrared kwa kawaida ni wa kawaida zaidi katika kiwango cha moduli kuliko ukaguzi kamili wa seli za kibinafsi. Ni muhimu kwa kutafuta maeneo ya moto, athari za kivuli cha ndani, joto la viungo, matatizo ya bypass-diode, na kushindwa kwa sanduku la makutano.
Safu ya 2: Uchambuzi wa Kiwango cha Carrier — Kutoka Kupiga Picha hadi Kutenganisha Kiasi
PL inaweza tayari kutumika kwa uchunguzi wa uzalishaji, lakini matumizi yake yenye nguvu zaidi yanapatikana katika maabara. Upigaji picha wa spectral, PL inayotegemea msisimko, na uundaji wa mfano unaweza kutumika kutenganisha maisha ya carrier wa wachache, utegemezi wa sindano, tabia ya kuchanganya tena, na mwingiliano kati ya tabaka za kifaa au seli ndogo.
Upimaji wa maisha ya carrier wa wachache pia hufanyika kwa kawaida nje ya mtandao au kwa sampuli. Mfano wa kawaida ni Sinton WCT-120, ambao hutumia mbinu za muda mfupi au quasi-steady-state photoconductance. Sampuli huangazwa, majibu ya upitishaji hupimwa, na maisha ya carrier wa wachache, τ_eff, huhesabiwa.
Kwa mifano inayofaa na vipimo vya usaidizi, wahandisi wanaweza kisha kuchunguza michango ya maisha ya wingi na kuchanganya tena kwa uso.
Upimaji wa kiwango cha carrier hujibu maswali matatu ya vitendo: Je, nyenzo ni tendaji kwa umeme? Je, ulinzi unatosha? Je, kuchanganya tena kunazuia utendaji wapi?
PL ya uzalishaji mara nyingi hutoa ishara ya haraka ya kufaulu au kushindwa. Tabia ya maabara inakusudiwa kueleza kwa nini ishara ilibadilika na kwa kiasi gani.
Safu ya 3: Uchambuzi wa Muundo wa Micro — Kuangalia Ndani ya Kioo
Katika safu hii, uchunguzi unaendelea zaidi ya picha za luminescence na kuanza kuchunguza muundo wa kimwili.
SEM, au scanning electron microscopy: Inatumika kuona mofolojia ya uso na sehemu za msalaba kutoka kiwango cha micrometer hadi kuelekea kiwango cha nanometer, kulingana na chombo na sampuli.
TEM, au transmission electron microscopy: Inatumika kuona dislocations, stacking faults, filamu nyembamba, na nyuso za kati kwa mwonekano wa juu sana. Kwa kiolesura cha a-Si/c-Si katika seli za HJT au kiolesura cha polysilicon/oxide katika miundo ya TOPCon, TEM ni mojawapo ya zana za moja kwa moja zaidi za kuangalia kama kiolesura na mkusanyiko wa tabaka ni safi na sawa kimuundo.
XRD, au X-ray diffraction: Inatumika kuchunguza muundo wa kioo, mkazo wa mabaki, muundo wa awamu, na texture.
Spectroscopy ya Raman: Inatumika kusoma mkazo, awamu za nyenzo, mazingira ya kuungana, na ukristali.
FTIR, au spectroscopy ya infrared ya Fourier-transform: Inatumika kutambua vifungo vya kemikali na mipangilio ya kuungana. Katika tafiti za silicon nitride yenye utajiri wa silicon, kwa mfano, vipengele vya FTIR vinaweza kuunganishwa na ushahidi wa XRD ya pembe ya chini na TEM kuthibitisha mvua au uundaji wa nanocrystals za silicon.
Nyenzo ya silicon yenyewe inaweza pia kuwa na miundo ya kasoro ngumu. Utafiti wa Wang Pengfei na wenzake uliainisha kasoro za silicon ya monocrystalline katika makundi matatu yanayohusiana na kiwango na kupendekeza msongamano wa kasoro ndogo chini ya kasoro 40/mm² na ufyonzaji wa mvua ya oksijeni chini ya 0.5 kama vigezo vya uchunguzi wa wafers za ubora wa juu.
Kasoro za pete za mzunguko katika silicon ya n-type Czochralski zinaweza kuwa dhihirisho la macroscopic linalohusishwa na mvua ya oksijeni. Katika picha ya EL, zinaweza kuonekana tu kama tofauti dhaifu au zisizo wazi za kijivu. Zana za uchambuzi wa microstructure au nyenzo zinahitajika kutambua asili yake halisi.
Safu ya 4: Ufuatiliaji wa Kushindwa — Kufanya Kazi na Wakati, Sio Nafasi Pekee
Safu ya ndani zaidi sio tu kuhusu kuchunguza vipengele vidogo vya anga. Ni kuhusu kufuatilia jinsi utendaji unavyobadilika kwa wakati.
Uharibifu unaosababishwa na UV, au UVID, unahusishwa na mwitikio wa muda mrefu wa seli, vifaa vya kufunika, viungo, na moduli chini ya mionzi ya ultraviolet. Picha moja ya EL haiwezi kuanzisha utaratibu wa uharibifu. Wahandisi wanahitaji mlolongo wa kuzeeka unaodhibitiwa, vipimo vya mara kwa mara, na zana za uchunguzi zinazoweza kulinganisha kifaa kabla, wakati, na baada ya mfiduo.
LeTID inafuata mantiki hiyo hiyo. Uharibifu unaosababishwa na mwanga na joto la juu ni mageuzi ya muda wa maisha ya wabebaji na utendaji wa kifaa chini ya hali maalum za uendeshaji au kuzeeka kwa kasi. Haiwezi kuelezewa kikamilifu na picha moja tuli.
Vipimo vinavyotumika katika mlolongo wa ufuatiliaji wa kushindwa vinaweza kujumuisha:
Picha za EL na PL zilizochukuliwa kwa vipindi vya kuzeeka vilivyofafanuliwa
Vipimo vya muda wa maisha ya wabebaji wachache
Upimaji wa utendaji wa IV
Vipimo vya mwitikio wa spectral au ufanisi wa quantum
Uainishaji wa nyenzo na viungo kabla na baada ya kuzeeka
Mfiduo wa UV, joto, unyevu, mkondo, au mwanga unaodhibitiwa
Safu ya nne si chombo kimoja. Ni mbinu iliyojengwa karibu na majaribio ya kuzeeka, vipimo vya mara kwa mara, na uthibitisho wa kukagua ushahidi.
3. Uchambuzi wa Kasoro wa Vitendo: Tumia Uondoaji, si Kubashiri
Lengo la piramidi ya tabaka nne si kununua kila chombo kinachopatikana. Lengo ni kujua jinsi ya kuondoa uwezekano kwa mpangilio sahihi.
Uchambuzi halisi wa kasoro kwa kawaida hutoka juu ya piramidi kwenda chini:
Anza na uchunguzi kamili wa mstari wa uzalishaji. Tumia AOI ya mbele na ya nyuma, EL, na PL kutambua sampuli zisizo za kawaida haraka. Gharama ya ukaguzi wa pembeni ni ndogo mara tu mifumo inapounganishwa kwenye mstari.
Endesha majaribio ya PL au maisha ya wabebaji wachache kwenye sampuli zisizo za kawaida za EL. Hii husaidia kutenganisha matatizo ya passivation au maisha ya wingi kutoka kwa matatizo ya njia ya sasa na muundo.
Ikiwa sababu bado haijulikani, nenda kwenye SEM, TEM, XRD, Raman, au FTIR. Chagua chombo kulingana na kama suala linaloshukiwa linahusisha kiolesura, kasoro ya fuwele, awamu ya nyenzo, mkazo, au dhamana ya kemikali.
Ikiwa kuegemea kwa muda mrefu kunahusika, anzisha mlolongo wa kuzeeka. Tumia UV, mwanga, joto, au hali nyingine za mkazo zilizodhibitiwa na ulinganishe sampuli kwa vipindi vilivyofafanuliwa.
Kila safu hutumia njia ya gharama nafuu na ya haraka zaidi inayofaa kuondoa seti pana ya uwezekano. Zana za gharama kubwa zaidi zimehifadhiwa kwa ujanibishaji sahihi na uthibitisho.
Ni sawa na utambuzi wa kimatibabu: anza na vipimo vya kawaida, nenda kwenye picha, na utumie biopsy tu wakati ushahidi wa awali hauwezi kujibu swali.
Mara tu unapoelewa kile kila safu inachoweza na isichoweza kuona, utaacha kutumia masaa kujaribu kutatua tatizo la kiolesura kwa kutumia EL ya mstari pekee. Pia utapunguza uwezekano wa kukubali ripoti ya PL inayoonekana safi kama uthibitisho kwamba kila hatari ya nyenzo na mchakato imeondolewa.
Kupita ukaguzi wa PL haimaanishi kiotomatiki kwamba ufanisi wa kifaa cha mwisho utakuwa wa juu. Pia haithibitishi kwamba sampuli haina kasoro za muundo mdogo.
4. Dhana Tatu za Kawaida Zisizo Sahihi
Dhana isiyo sahihi 1: “EL Inaweza Kupima Uharibifu”
EL inaonyesha usambazaji wa sasa wa mwanga na muunganisho wa kifaa chini ya hali zilizochaguliwa za umeme. Uharibifu wa polepole, ikiwa ni pamoja na mabadiliko ya passivation yanayohusiana na UV na LeTID, ni mchakato unaotegemea wakati.
Picha moja ya EL inaweza kuonyesha kwamba eneo lililoharibika lipo, lakini peke yake haiwezi kuanzisha utaratibu wa uharibifu. Vipimo vya maisha, mfuatano wa kuzeeka, na tabia ya mara kwa mara inahitajika.
Dhana potofu 2: “PL na EL Ni Karibu Sawa, Kwa Hiyo Kununua Zote Mbili Ni Kurudia”
Njia zao za kusisimua ni tofauti.
PL hutumia msisimko wa macho. Haihitaji muundo kamili wa electrode na inaweza kutumika kuchunguza wafers, sampuli zilizopitishwa, na seli zilizochakatwa kwa sehemu.
EL hutumia sindano ya umeme. Inahitaji njia ya umeme inayofanya kazi, muundo wa kifaa unaofaa, na bias iliyowekwa. Ni muhimu hasa kwa kuangalia usambazaji wa sasa na maeneo yasiyofanya kazi kwa umeme chini ya hali za sindano zinazofanana na uendeshaji.
PL na EL ni njia zinazosaidiana. Moja haibadilishi nyingine kwa urahisi.
Dhana potofu 3: “Wazalishaji Wakubwa Tu Wanahitaji Zana za Microstructural”
Somo halisi si kwamba kila kiwanda kinapaswa kununua maabara kamili ya SEM, TEM, XRD, Raman, na FTIR.
Jambo muhimu ni kuelewa ni swali gani kila chombo kinaweza kujibu. Mara tu mpaka wa zana za inline ukiwa wazi, sampuli zinaweza kutumwa kwa maabara ya tatu iliyohitimu, kituo cha chuo kikuu, au kituo maalum cha uchambuzi.
Ujuzi huu pia husaidia timu za uhandisi kuhukumu kama data ya muuzaji inasaidia hitimisho linalodaiwa.
5. Ujumbe wa Mwisho
Huna haja ya kumiliki kila chombo cha ukaguzi. Huna haja ya kuelewa kila kasoro katika kiwango cha atomiki pia.
Lakini wakati EL inakuambia, “Eneo hili ni giza,” unahitaji kujua nini cha kuuliza baadaye:
Kwa nini ni giza, na ni safu gani ya piramidi ya ukaguzi inapaswa kuchunguza?
Huo ni umbali kati ya kusoma tu picha ya EL na kuelewa kasoro ya photovoltaic.
Maoni ya Ooitech
Eneo la giza la EL linapaswa kuchukuliwa kama mwanzo wa uchunguzi, si utambuzi wa mwisho. Kwenye mstari wa uzalishaji, matokeo bora hutoka kwa kuunganisha mifumo ya EL na AOI, PL, rekodi za mchakato, na data ya majaribio ya umeme kabla ya kutuma sampuli zilizochaguliwa kwa uchambuzi wa gharama kubwa wa muundo mdogo. Thamani halisi si kuwa na vifaa vingi vya ukaguzi; ni kujenga njia ya uamuzi inayoweza kufuatiliwa inayounganisha kila alama ya kasoro na mtihani unaofuata unaofaa.
