EL Inakuonyesha Mahali Penye Giza, Lakini Sio Kwa Nini:
Jedwali la Yaliyomo
Jibu la haraka: Electroluminescence inakuambia mahali moduli ilipo nyeusi; haikuambii kwa nini. Pengo hilo ndilo sababu wahandisi wa ukaguzi huishia kuchanganya mbinu, kwa sababu eneo nyeusi linaweza kuwa seli iliyopasuka, kukatika kwa kidole, eneo lililofupishwa au kasoro ya kulehemu, na hatua ya kurekebisha inatofautiana kwa kila moja. Photoluminescence na AOI zinaongeza kipimo kinachokosekana: PL hupiga picha silicon yenyewe, hivyo inaweza kutofautisha tatizo la nyenzo na lile la uwekaji metali, wakati AOI hukagua muundo uliochapishwa dhidi ya vipimo vyake. Vipimo katika mizani ya kipengele ya 107 nm na ubainishaji wa maisha kwa kutumia zana za daraja la WCT-120 huruhusu kasoro kufuatiliwa hadi hatua ya mchakato. Somo la kivitendo ni kwamba picha ya EL ni mwanzo wa uchunguzi, si hitimisho.
Utengenezaji wa Moduli za PV · na Jerry, Ooitech
EL Inakuonyesha Ilipo Giza, Lakini Sio Kwa Nini
#PVNotes #EL #PL #AOI #DefectAnalysis
Mhandisi wa ukaguzi Zhou alikuwa akitazama eneo lenye giza kwenye picha ya EL kwa dakika tano.
Kwenye skrini ya kifaa, thamani ya kijivu ya eneo hilo ilikuwa chini wazi kuliko eneo linaloizunguka. Mhandisi wa mchakato Zhang alisimama nyuma yake na kuuliza, “Tatizo linatoka wapi?”
Zhou hakugeuka.
“EL inaniambia eneo hili ni giza. Lakini hainambii kama tabaka la passivation limeharibika, msongamano wa hali ya kiolesura umeongezeka, au mvua ya oksijeni ilikuwa tayari imezikwa ndani ya wafer ya silicon.”
Zhang alifungua mdomo lakini hakujua jinsi ya kujibu.
Hiyo ni sehemu isiyofurahisha ya zana za ukaguzi wa mstari wa uzalishaji kama EL: zinakuambia kwamba kitu kimetokea, lakini haziwezi kukuambia hasa kitu gani kilitokea.
1. Kwanza, EL Hupima Nini Hasa?
Silicon ya fuwele ina bandgap ya takriban 1.12 eV, inayolingana na urefu wa wimbi la fotoni wa takriban 1,107 nm. Hii iko katika masafa ya karibu-infrared na haiwezi kuonekana kwa jicho la mwanadamu. Mifumo ya EL ya uzalishaji kwa hivyo hutumia vitambuzi vinavyohisi karibu-infrared, kwa kawaida ikiwemo kamera za InGaAs, kunasa ishara inayotolewa.
EL inasimama kwa electroluminescence. Upendeleo wa mbele unatumika kwa seli ya jua, ukirusha vibeba wachache kwenye makutano ya p-n. Wakati elektroni na mashimo yanapoungana kwa mionzi, sehemu ya nishati yao hutolewa kama fotoni.
Kwa maneno ya kiutendaji, Mwangaza wa EL unaonyesha athari zilizounganishwa za tabia ya muunganiko wa ndani na usambazaji wa anga wa mkondo uliopenyenezwa.
EL inaweza kufichua matatizo kadhaa ya kawaida:
Njia ya mkondo iliyokatizwa, kama kidole kilichovunjika au muunganisho mbaya wa solder, huonekana kama nyeusi.
Mkazo wa kimakanika unaozalisha nyufa ndogo au nyufa kubwa zaidi huunda maeneo meusi yaliyotenganishwa kielektroniki au yenye muunganisho hafifu.
Seli yenye ufanisi wa chini inaweza kuonekana nyeusi zaidi katika eneo lake lote au sehemu kubwa yake.
Mkusanyiko wa ndani wa kasoro zinazoendeleza muunganisho upya unaweza kuonekana kama doa jeusi.
EL pia ina kikomo cha wazi:
Haipimi moja kwa moja ubora wa passivation. Hurekodi mwitikio wa mwanga baada ya kuingizwa kwa vibeba chaji.
Haipimi moja kwa moja msongamano wa hali ya kiolesura.
Haiwezi kutambua kwa uwazi kila kasoro ya kioo cha ndani, kama vile dislocations, mvua za oksijeni, au kasoro za duara-mzunguko. Hizi zinaweza kuonekana tu kama tofauti zisizo wazi za kijivu.
Picha moja ya EL haiwezi kunasa kikamilifu uharibifu unaotokea kwa muda. Kifaa kinaweza kuonekana kizuri leo lakini kikapata uharibifu wa passivation baada ya miezi ya matumizi 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 ni mstari wa kutenganisha kati ya EL na zana za uchambuzi wa kina 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 wanachokiangalia na masharti yanayohitajika kufanya kipimo.
Kadiri unavyozidi kwenda ndani, ndivyo unavyokaribia sababu ya msingi. Gharama ya kubadilishana kwa kawaida ni gharama kubwa zaidi, upimaji wa polepole, maandalizi magumu zaidi ya sampuli, au uchambuzi wa uharibifu.
| Tabaka | Zana za kawaida | Swali kuu linalojibiwa | Hali ya kawaida ya upimaji | Kikomo kikuu |
|---|---|---|---|---|
| Kiwango cha mstari wa uzalishaji | AOI ya mbele, AOI ya nyuma, EL, PL | Ukiukwaji uko wapi? | Ukaguzi wa haraka, usioharibu, wa ndani ya mstari au karibu na mstari | Kwa kawaida huonyesha dalili badala ya sababu za msingi |
| Kiwango cha vibeba chaji | PL ya hali ya juu, upigaji picha wa spectral, upimaji wa maisha ya vibeba chaji wachache | Je, nyenzo ni tendaji, passivation inatosha, na muunganisho upya unatokea wapi? | Uchambuzi wa maabara wa nje ya mtandao au wa sampuli | Matokeo hutegemea kiwango cha sindano, urekebishaji, na mawazo ya uundaji wa modeli |
| Kiwango cha muundo wa ndani | SEM, TEM, XRD, Raman, FTIR | Ni kasoro gani ya kimuundo, ya kati, ya fuwele, au ya kemikali iliyopo? | Uchambuzi wa maabara, wakati mwingine huharibu sampuli | Gharama kubwa, polepole, na hutegemea sana maandalizi ya sampuli |
| Kiwango cha ufuatiliaji wa kushindwa | Uzee wa UV, mfululizo wa LeTID, upimaji wa mara kwa mara wa EL/PL/lifetime/IV | Kasoro hukua vipi kwa muda na mkazo? | Uzee wa haraka pamoja na upimaji wa mara kwa mara | Inahitaji mfululizo wa majaribio yaliyodhibitiwa na vipindi virefu vya uangalizi |
Tabaka 1: Ukaguzi wa Mstari wa Uzalishaji — Seti ya Zana Nne za Uchunguzi
Hii ni safu ya kwanza ya ulinzi. Katika mstari wa uzalishaji uliowekwa vizuri, 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 kuonekana kwa macho. Malengo ya kawaida ni pamoja na usawa wa mipako, kasoro za uwekaji metali na uchapishaji, ubora wa muunganisho, na upangaji wa muundo. Ukaguzi tofauti wa mbele na nyuma hufunika jiometri kuu inayoonekana ya nyuso zote mbili.
EL: EL hutathmini usambazaji wa mkondo. Madoa meusi, vidole vilivyovunjika, nyufa ndogo, maeneo yasiyofanya kazi, na baadhi ya kasoro za muunganisho huonekana.
PL: PL inaweza kutoa taarifa zinazohusiana na ubora wa passivation na maisha ya bulk. Inaweza kutumika kwa wafers zinazoingia, seli zilizochakatwa kwa kiasi, na miundo ya passivated kabla ya kifaa kamili cha umeme kuundwa. Inapounganishwa vizuri katika uzalishaji, husaidia kuondoa wafers au seli zenye passivation dhaifu au ishara za maisha ya chini kabla ya kuongeza thamani zaidi ya mchakato.
Nguvu zinazoshirikiwa za njia hizi nne za ukaguzi ni wazi: haziharibu, ni za haraka, na zinafaa kwa uchunguzi mpana.
Kikwazo chao ni wazi vile vile. Hufanya kazi hasa katika kiwango cha dalili. Hueleza timu ya mchakato sampuli ipi isiyo ya kawaida, lakini sababu kuu inaweza bado kuhitaji kuchunguzwa nje ya mtandao.
Thermografia ya infraredi kwa ujumla ni ya kawaida zaidi katika ngazi ya moduli kuliko katika ukaguzi kamili wa seli binafsi. Ni muhimu kwa kutambua sehemu za moto, athari za kivuli cha ndani, upashaji joto wa muunganisho, matatizo ya diodi ya kupita, na kushindwa kwa sanduku la muunganisho.
Tabaka la 2: Uchambuzi wa Ngazi ya Mtoa Huduma — Kutoka Kupiga Picha hadi Utenganishaji wa Kiasi
PL inaweza kuwa tayari inatumika kwa uchunguzi wa uzalishaji, lakini matumizi yake yenye nguvu zaidi yanapatikana katika maabara. Upigaji picha wa spectral, PL inayotegemea msisimko, na uundaji wa modeli uliounganishwa zinaweza kutumika kutenganisha maisha ya wabebaji wachache, utegemezi wa sindano, tabia ya muunganisho upya, na mwingiliano kati ya tabaka za kifaa au seli ndogo.
Upimaji wa maisha ya wabebaji wachache pia hufanywa kwa kawaida nje ya mtandao au kwa njia ya sampuli. Mfano wa kawaida ni Sinton WCT-120, ambao hutumia mbinu za upitishaji wa picha wa muda mfupi au hali ya karibu ya utulivu. Sampuli inaangaziwa, mwitikio wa upitishaji hupimwa, na maisha ya ufanisi ya wabebaji wachache, τ_eff, huhesabiwa.
Kwa modeli zinazofaa na vipimo vinavyosaidia, wahandisi wanaweza kisha kuchunguza michango ya maisha ya wingi na muunganisho upya wa uso.
Upimaji wa ngazi ya wabebaji hujibu maswali matatu ya kiutendaji: Je, nyenzo ina uwezo wa kielektroniki? Je, upitishaji wa hewa ni wa kutosha? Wapi muunganisho upya unapunguza utendaji?
PL ya uzalishaji mara nyingi hutoa ishara ya haraka ya kupita au kushindwa. Utabiri wa maabara unakusudiwa kueleza kwa nini ishara ilibadilika na kwa kiasi gani.
Tabaka la 3: Uchambuzi wa Muundo wa Micro — Kuangalia Ndani ya Kioo
Katika tabaka hili, uchunguzi unapita zaidi ya picha za mwanga na kuanza kuchunguza muundo wa kimwili.
SEM, au hadubini ya kielektroniki ya kuchanganua: Inatumika kuona muundo wa uso na sehemu za msalaba kutoka kiwango cha mikromita kuelekea kiwango cha nanomita, kulingana na chombo na sampuli.
TEM, au hadubini ya kielektroniki ya kupitisha: Inatumika kuona dislocations, hitilafu za mrundikano, filamu nyembamba, na miingiliano kwa azimio la juu sana. Kwa kiungo cha a-Si/c-Si katika seli za HJT au kiungo cha polysilicon/oksidi katika miundo ya TOPCon , TEM ni mojawapo ya zana za moja kwa moja zaidi za kukagua kama kiungo na mrundikano wa tabaka ni safi kimuundo na sare.
XRD, au mtawanyiko wa X-ray: Inatumika kuchunguza muundo wa kioo, mkazo uliobaki, muundo wa awamu, na texture.
Spektroskopi ya Raman: Inatumika kuchunguza mkazo, awamu za nyenzo, mazingira ya kuunganisha, na ukristali.
FTIR, au spektroskopia ya infrared ya Fourier-transform: 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 XRD ya mwonekano wa kuchungulia na ushahidi wa TEM ili kuthibitisha utuaji au uundaji wa nanokristali za silikoni.
Nyenzo za silikoni zenyewe zinaweza pia kuwa na miundo ya kasoro ngumu. Utafiti wa Wang Pengfei na wenzake uliainisha kasoro za silikoni ya kikristali kimoja 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 kuchuja kwa wafeli wa hali ya juu.
Kasoro za pete za kuzunguka katika silikoni ya n-type Czochralski zinaweza kuwa dhihirisho la jumla linalohusiana na mvua ya oksijeni. Katika picha ya EL, zinaweza kuonekana tu kama mabadiliko hafifu au yaliyofifia ya kijivu. Zana za uchambuzi wa muundo mdogo au nyenzo zinahitajika kutambua asili yao halisi.
Tabaka la 4: Ufuatiliaji wa Kushindwa — Kufanya Kazi na Muda, Sio Nafasi Tu
Tabaka la ndani kabisa halihusu tu kuangalia vipengele vidogo vya nafasi. Linahusu kufuatilia jinsi utendaji unabadilika kwa muda.
Uharibifu unaosababishwa na UV, au UVID, unahusiana na mwitikio wa muda mrefu wa seli, nyenzo za ufungaji, miingiliano, na moduli chini ya mfiduo wa urujuanimno. Picha moja ya EL haiwezi kuthibitisha utaratibu wa uharibifu. Wahandisi wanahitaji mfululizo wa kuzeeka uliodhibitiwa, vipimo vinavyorudiwa, na zana za uchunguzi zinazoweza kulinganisha kifaa kabla, wakati, na baada ya mfiduo.
LeTID inafuata mantiki hiyo hiyo. Uharibifu unaosababishwa na mwanga na joto lililoinuliwa ni mabadiliko ya maisha ya wabeba chaji na utendaji wa kifaa chini ya hali maalum za uendeshaji au kuzeeka kwa kasi. Haliwezi kuelezwa kikamilifu na picha moja tuli.
Vipimo vinavyotumika katika mfululizo wa ufuatiliaji wa kushindwa vinaweza kujumuisha:
Picha za EL na PL zilizopigwa katika vipindi vilivyobainishwa vya kuzeeka
Vipimo vya maisha ya wabeba chaji wachache
Upimaji wa utendaji wa IV
Vipimo vya mwitikio wa spectral au ufanisi wa kwantum
Uchambuzi wa nyenzo na miingiliano kabla na baada ya kuzeeka
Mfiduo uliodhibitiwa wa UV, joto, unyevu, mkondo, au mwanga
Tabaka la nne si chombo kimoja. Ni mbinu iliyojengwa kuzunguka majaribio ya kuzeeka, vipimo vinavyorudiwa, na uthibitishaji wa ushahidi kwa njia mbalimbali.
3. Uchambuzi wa Vitendo wa Kasoro: 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 wa kweli wa kasoro kwa kawaida husogea kutoka kilele cha piramidi kuelekea chini:
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 ukaguzi wa pembeni ni ndogo mara mifumo inapounganishwa kwenye mstari.
Fanya majaribio ya PL au maisha ya wabeba wachache kwenye sampuli zisizo za kawaida za EL. Hii husaidia kutenganisha matatizo ya passivation au maisha ya wingi kutoka matatizo ya njia ya sasa na kimuundo.
Ikiwa sababu bado haijulikani, hamia SEM, TEM, XRD, Raman, au FTIR. Chagua chombo kulingana na kama tatizo linaloshukiwa linahusisha kiolesura, kasoro ya kioo, awamu ya nyenzo, mkazo, au kifungo cha kemikali.
Ikiwa uaminifu wa muda mrefu unahusika, anzisha mfululizo wa kuzeeka. Tumia UV inayodhibitiwa, mwanga, joto, au hali nyingine za mkazo na linganisha sampuli katika vipindi vilivyobainishwa.
Kila tabaka hutumia mbinu nafuu na ya haraka zaidi inayofaa kuondoa seti kubwa ya uwezekano. Vyombo vya gharama kubwa zaidi hutengwa kwa ujanibishaji sahihi na uthibitisho.
Ni sawa na utambuzi wa matibabu: anza na vipimo vya kawaida, hamia kwenye picha, na tumia biopsy tu wakati ushahidi wa awali hauwezi kujibu swali.
Mara unapoelewa kile kila tabaka linaweza na haliwezi kuona, unaacha kutumia masaa kujaribu kutatua tatizo la kiolesura kwa EL ya ndani ya mstari pekee. Pia unakuwa na uwezekano mdogo wa kukubali ripoti ya PL inayoonekana safi kama uthibitisho kwamba kila hatari ya nyenzo na mchakato imeondolewa.
Kupita ukaguzi wa PL haimaanishi moja kwa moja kwamba ufanisi wa mwisho wa kifaa utakuwa juu. Pia haithibitishi kwamba sampuli haina kasoro za muundo wa ndani.
4. Dhana Tatu Potofu za Kawaida
Dhana Potofu 1: “EL Inaweza Kupima Uharibifu”
EL inaonyesha mwanga wa sasa wa kifaa na usambazaji wa muunganiko chini ya hali za umeme zilizochaguliwa. Uharibifu wa polepole, ikiwa ni pamoja na mabadiliko ya passivation yanayohusiana na UV na LeTID, ni mchakato unaotegemea muda.
Picha moja ya EL inaweza kufichua kwamba eneo lililoharibika lipo, lakini haiwezi yenyewe kuthibitisha utaratibu wa uharibifu. Vipimo vya maisha, mfululizo wa kuzeeka, na upimaji unaorudiwa unahitajika.
Dhana potofu 2: “PL na EL Ni Karibu Sawa, Kwa Hiyo Kununua Zote Mbili Ni Kupoteza”
Mbinu zao za msisimko ni tofauti.
PL hutumia msisimko wa macho. Haihitaji muundo kamili wa elektrodi na inaweza kutumika kuchunguza wafers, sampuli zilizopassivated, na seli zilizochakatwa kwa kiasi.
EL hutumia sindano ya umeme. Inahitaji njia ya umeme inayofanya kazi, muundo unaofaa wa kifaa, 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 mbinu zinazosaidiana. Moja haichukui nafasi ya nyingine tu.
Dhana potofu 3: “Ni Watengenezaji Wakubwa Tu Wanaohitaji Zana za Muundo wa Micro”
Somo la kweli 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 mipaka ya zana za inline inapokuwa wazi, sampuli zinaweza kutumwa kwa maabara ya wahitimu ya mtu wa tatu, kituo cha chuo kikuu, au kituo maalum cha uchambuzi.
Maarifa haya pia husaidia timu za uhandisi kuhukumu kama data ya msambazaji inaunga mkono hitimisho linalodaiwa.
5. Kidokezo cha Mwisho
Hauhitaji kumiliki kila chombo cha ukaguzi. Hauhitaji pia kuelewa kila kasoro katika kiwango cha atomiki.
Lakini wakati EL inakuambia, “Eneo hili ni jeusi,” unahitaji kujua nini cha kuuliza kinachofuata:
Kwa nini ni jeusi, na ni safu ipi ya piramidi ya ukaguzi inapaswa kulichunguza?
Hiyo ni umbali kati ya kusoma tu picha ya EL na kuelewa kwa kweli kasoro ya photovoltaic.
Maoni ya Ooitech
Eneo la giza la EL linapaswa kuchukuliwa kama mwanzo wa uchunguzi, sio utambuzi wa mwisho. Kwenye mstari wa uzalishaji, matokeo bora yanapatikana 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 wa mikro. Thamani halisi sio kuwa na vifaa vingi vya ukaguzi; ni kujenga njia ya uamuzi inayoweza kufuatiliwa inayounganisha kila saini ya kasoro na jaribio linalofaa linalofuata.
Usomaji zaidi na data ya usuli
Nyenzo za marejeleo za umma kuhusu mada hii, zilizochapishwa na mashirika yanayosimamia ramani ya teknolojia na data ya soko ya sekta hii:
