EL Inakuonyesha Mahali Palipo na Giza, Lakini Sio Kwa Nini

#PVNotes #EL #PL #AOI #UchambuziKasoro

Mhandisi wa ukaguzi Zhou alikuwa akiangalia eneo jeusi kwenye picha ya EL kwa dakika tano.

Kwenye skrini ya kifaa, thamani ya kijivu ya eneo hilo ilikuwa chini kuliko eneo lililozunguka. Mhandisi wa mchakato Zhang alisimama nyuma yake na kuuliza, “Tatizo linatoka wapi?”

Zhou hakugeuka.

“EL inaniambia eneo hili ni jeusi. Lakini haoniambii kama safu ya passivation imeharibika, msongamano wa hali ya kiolesura umeongezeka, au chembe ya oksijeni ilikuwa tayari imezikwa ndani ya waa la silicon.”

Zhang alifungua mdomo lakini hakujua jinsi ya kujibu.

Hiyo ndiyo sehemu ngumu ya zana za ukaguzi wa laini ya uzalishaji kama EL: zinakuambia kwamba kitu kimetokea, lakini huenda zisikuambie nini hasa kilitokea.

1. Kwanza, EL Inapima Nini Hasa?

Siliconi ya fuwele ina pengo la bendi la takriban 1.12 eV, linalolingana na urefu wa wimbi la fotoni la takriban 1,107 nm. Hii iko katika safu ya karibu-infrared na haiwezi kuonekana kwa jicho la mwanadamu. Mifumo ya EL ya uzalishaji 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 kwa seli ya jua, kuingiza wabebaji wachache kwenye makutano ya p-n. Wakati elektroni na mashimo yanapoungana kwa mionzi, sehemu ya nishati yao hutolewa kama fotoni.

Kwa maneno ya vitendo, Mwangaza wa EL unaonyesha athari za pamoja za tabia ya kuungana kwa ndani na usambazaji wa anga wa mkondo ulioingizwa.

EL inaweza kufichua matatizo kadhaa ya kawaida:

• Njia ya mkondo iliyokatizwa, kama vile kidole kilichovunjika au muunganisho duni wa solder, inaonekana giza.

• Mkazo wa kimitambo unaozalisha nyufa ndogo au nyufa kubwa huunda maeneo ya giza yaliyotengwa kwa umeme au yaliyounganishwa dhaifu.

• Seli yenye ufanisi mdogo inaweza kuonekana nyeusi zaidi katika eneo lake kubwa au lote.

• Mkusanyiko wa ndani wa kasoro zinazofanya kazi kwa kuungana unaweza kuonekana kama doa jeusi.

EL pia ina kikomo cha wazi:

• Haiwezi kuhesabu moja kwa moja ubora wa upitishaji. Inarekodi mwitikio wa mwangaza baada ya kuingizwa kwa wabebaji.

• Haiwezi kupima moja kwa moja wiani wa hali ya kiolesura.

• Haiwezi kutambua wazi kila kasoro ya fuwele nyingi, kama vile kutengana, mwisho wa oksijeni, au kasoro za pete za mzingo. Hizi zinaweza kuonekana tu kama tofauti za kijivu zisizo wazi.

• Picha moja ya EL haiwezi kunasa kikamilifu uharibifu kwa wakati. Kifaa kinaweza kuonekana kinakubalika leo lakini kuharibika kwa upitishaji baada ya miezi ya uendeshaji au kuzeeka kwa kasi.

Kwa ufupi, EL ni nzuri sana katika kuonyesha kama usambazaji wa mkondo si wa kawaida. Si kipimo kamili cha ubora wa nyenzo.

Huu ndio mpaka kati ya EL na zana za uchambuzi za kina zilizojadiliwa hapa chini.

2. Piramidi ya Tabaka Nne ya Zana za Ukaguzi wa Photovoltaic

Mbinu za ukaguzi wa PV zinaweza kupangwa katika tabaka nne kulingana na kiwango wanachochunguza na masharti yanayohitajika kufanya kipimo.

Kadiri unavyozidi kwenda ndani, ndivyo unavyokaribia sababu kuu. Biashara kawaida ni gharama kubwa, upimaji polepole, maandalizi magumu zaidi ya sampuli, au uchambuzi wa uharibifu.

Safu ya 1: Ukaguzi wa Mstari wa Uzalishaji — Seti ya Kukagua Zana Nne

Hii ni safu ya kwanza ya 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 uwekaji metali na uchapishaji, ubora wa muunganisho, na mpangilio 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 huwa yanaonekana.

PL: PL inaweza kutoa taarifa kuhusu ubora wa passivation 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, inasaidia kuondoa wafers au seli zilizo na passivation 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 pia ni wazi. 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.

Thermografia ya infrared kwa ujumla ni ya kawaida zaidi katika kiwango cha moduli kuliko katika ukaguzi kamili wa seli binafsi. Inafaa kwa kutafuta maeneo ya moto, athari za kivuli za ndani, joto la muunganisho, matatizo ya bypass-diode, na kushindwa kwa sanduku la makutano.

Safu ya 2: Uchambuzi wa Kiwango cha Wabebaji — 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 wabebaji wachache, utegemezi wa sindano, tabia ya kuchanganyika tena, na mwingiliano kati ya tabaka za kifaa au seli ndogo.

Upimaji wa maisha ya wabebaji wachache pia hufanywa kwa kawaida nje ya mtandao au kupitia sampuli. Mfano wa kawaida ni Sinton WCT-120, ambayo hutumia njia za upitishaji wa muda mfupi au wa hali ya kudumu. Sampuli huangazwa, mwitikio wa upitishaji hupimwa, na maisha ya wabebaji wachache yenye ufanisi, τ_eff, huhesabiwa.

Kwa mifano inayofaa na vipimo vya kuunga mkono, wahandisi wanaweza kisha kuchunguza michango ya maisha ya wingi na kuchanganyika tena kwa uso.

Upimaji wa kiwango cha wabebaji hujibu maswali matatu ya vitendo: Je, nyenzo inafanya kazi kwa umeme? Je, passivation inatosha? Je, kuchanganyika tena kunazuia utendaji wapi?

PL ya uzalishaji mara nyingi hutoa ishara ya haraka ya kufaulu au kushindwa. Tabia ya maabara inakusudiwa kuelezea kwa nini ishara ilibadilika na kwa kiasi gani.

Safu ya 3: Uchambuzi wa Miundo Midogo — Kuangalia Ndani ya Kioo

Katika safu hii, uchunguzi unaenda zaidi ya picha za luminescence na kuanza kuchunguza muundo wa kimwili.

SEM, au hadubini ya skanning ya elektroni: Inatumika kuchunguza umbo la uso na sehemu za kuvuka kutoka kwa kipimo cha mikromita hadi nanomita, kulingana na chombo na sampuli.

TEM, au hadubini ya upitishaji elektroni: Inatumika kuchunguza 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/oksidi katika miundo ya TOPCon, TEM ni mojawapo ya zana za moja kwa moja za kuangalia ikiwa kiolesura na safu ya tabaka ni safi na sawa kimuundo.

XRD, au mgawanyiko wa X-ray: Inatumika kuchunguza muundo wa fuwele, mkazo uliobaki, muundo wa awamu, na umbile.

Raman spectroscopy: Inatumika kusoma mkazo, awamu za nyenzo, mazingira ya kuunganisha, na ukristali.

FTIR, au spectroscopy ya Fourier-transform infrared: Inatumika kutambua vifungo vya kemikali na usanidi wa kuunganisha. Katika tafiti za nitridi ya silikoni yenye silikoni nyingi, kwa mfano, sifa za bega za FTIR zinaweza kuunganishwa na ushahidi wa XRD ya matukio ya chini na TEM ili kuthibitisha utuaji au uundaji wa nanocrystals za silikoni.

Nyenzo ya silikoni yenyewe pia inaweza kuwa na miundo ya kasoro ngumu. Utafiti wa Wang Pengfei na wenzake uliainisha kasoro za silikoni moja-fuwele katika makundi matatu yanayohusiana na kipimo na kupendekeza msongamano wa kasoro ndogo chini ya 40 kasoro/mm² na ufyonzaji wa mvua ya oksijeni chini ya 0.5 kama vigezo vya uchunguzi wa wafu wa ubora wa juu.

Kasoro za pete-mviringo katika silikoni ya n-type Czochralski zinaweza kuwa dhihirisho la makroskopu linalohusishwa na mvua ya oksijeni. Katika picha ya EL, zinaweza kuonekana tu kama tofauti dhaifu au zisizo wazi za kijivu. Zana za uchambuzi wa muundo au nyenzo zinahitajika ili kutambua asili yao halisi.

Safu ya 4: Ufuatiliaji wa Kushindwa — Kufanya Kazi na Muda, Si Nafasi Pekee

Safu ya ndani kabisa haihusu tu kuchunguza vipengele vidogo vya anga. Inahusu kufuatilia jinsi utendaji unavyobadilika kwa wakati.

Uharibifu unaosababishwa na UV, au UVID, unahusishwa na mwitikio wa muda mrefu wa seli, nyenzo za kufungia, nyuso za kati, na moduli chini ya mwanga wa urujuanimno. Picha moja ya EL haiwezi kuanzisha utaratibu wa uharibifu. Wahandisi wanahitaji mfuatano wa kuzeeka uliodhibitiwa, vipimo vya mara kwa mara, na zana za uchunguzi zinazoweza kulinganisha kifaa kabla, wakati, na baada ya mwanga.

LeTID inafuata mantiki sawa. 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 hitilafu vinaweza kujumuisha:

• Picha za EL na PL zilizochukuliwa kwa vipindi vilivyobainishwa vya kuzeeka

• 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 kiolesura kabla na baada ya kuzeeka

• Mwangaza 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 uthibitishaji wa ushahidi.

3. Uchambuzi wa Hitilafu kwa Vitendo: Tumia Uondoaji, Sio Kukisia

Lengo la piramidi ya tabaka nne si kununua kila chombo kinachopatikana. Lengo ni kujua jinsi ya kuondoa uwezekano kwa mpangilio sahihi.

Uchambuzi halisi wa hitilafu kwa kawaida hutoka juu ya piramidi kwenda chini:

1. Anza na uchunguzi kamili wa mstari wa uzalishaji. Tumia AOI ya mbele na nyuma, EL, na PL kutambua sampuli zisizo za kawaida haraka. Gharama ya chini ya ukaguzi ni ndogo mara tu mifumo inapojumuishwa kwenye mstari.

2. Fanya vipimo vya PL au muda wa maisha ya wabebaji wachache kwenye sampuli zisizo za kawaida za EL. Hii husaidia kutenganisha matatizo ya passivation au muda wa maisha wa wingi kutoka kwa matatizo ya njia ya sasa na muundo.

3. Ikiwa sababu bado haijulikani, nenda kwenye SEM, TEM, XRD, Raman, au FTIR. Chagua chombo kulingana na kama tatizo linaloshukiwa linahusisha kiolesura, kasoro ya fuwele, awamu ya nyenzo, mkazo, au dhamana ya kemikali.

4. Ikiwa kuegemea kwa muda mrefu kunahusika, anzisha mlolongo wa kuzeeka. Tumia mwanga wa UV, mwanga, joto, au hali nyingine za mkazo zinazodhibitiwa na ulinganishe sampuli kwa vipindi vilivyobainishwa.

Kila safu hutumia njia ya bei 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 matibabu: 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 inaweza na haiwezi kuona, unaacha kutumia masaa kujaribu kutatua tatizo la kiolesura kwa kutumia EL pekee. Pia unakuwa na uwezekano mdogo wa kukubali ripoti ya PL inayoonekana safi kama uthibitisho kwamba hatari zote za nyenzo na mchakato zimeondolewa.

Kupitisha 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 1: “EL Inaweza Kupima Uharibifu”

EL inaonyesha mwanga wa sasa wa kifaa na usambazaji wa muunganisho chini ya hali za umeme zilizochaguliwa. Uharibifu wa polepole, ikiwa ni pamoja na mabadiliko ya upitishaji yanayohusiana na UV na LeTID, ni mchakato unaotegemea wakati.

Picha moja ya EL inaweza kuonyesha kwamba eneo lililoharibika lipo, lakini haiwezi yenyewe kubaini utaratibu wa uharibifu. Vipimo vya maisha, mfuatano wa kuzeeka, na sifa za mara kwa mara zinahitajika.

Dhana 2: “PL na EL Ni Karibu Sawa, Kwa Hiyo Kununua Zote Mbili Ni Kurudia”

Njia zao za msisimko ni tofauti.

PL hutumia msisimko wa macho. Haihitaji muundo kamili wa elektrodi 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 upendeleo uliotumika. Ni muhimu hasa kwa kuangalia usambazaji wa sasa na maeneo yasiyo na umeme chini ya hali za sindano zinazofanana na uendeshaji.

PL na EL ni njia za kukamilishana. Moja haibadilishi nyingine kwa urahisi.

Dhana 3: “Wazalishaji Wakubwa Pekee Wanahitaji Zana za Muundo Mdogo”

Somo halisi si kwamba kila kiwanda kinapaswa kununua maabara kamili ya SEM, TEM, XRD, Raman, na FTIR.

Sehemu muhimu ni kuelewa ni swali gani kila chombo kinaweza kujibu. Mara tu mpaka wa zana za mstari unapokuwa wazi, sampuli zinaweza kutumwa kwa maabara ya tatu iliyohitimu, kituo cha chuo kikuu, au kituo maalumu cha uchambuzi.

Ujuzi huu pia husaidia timu za uhandisi kuhukumu kama data ya muuzaji inasaidia hitimisho lililodaiwa.

5. Ujumbe wa Mwisho

Huna haja ya kumiliki kila chombo cha ukaguzi. Pia huna haja ya kuelewa kila kasoro katika kiwango cha atomiki.

Lakini wakati EL inapokuambia, “Eneo hili ni giza,” unahitaji kujua nini cha kuuliza baadaye:

Kwa nini ni giza, na ni safu gani ya piramidi ya ukaguzi inapaswa kuichunguza?

Hiyo 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 saini ya kasoro na mtihani unaofaa unaofuata.