EL(电致发光)测试仪培训.ppt

EL 电致发光 测试仪培训 目录 EL简介EL测试原理典型EL外观图分类及分析小结 电致发光 EL electroluminescent 缺陷检测是探知和监控电池片因工艺或材料本身所具有的一些缺陷的重要手段 通过EL图像的分析可以有效地发现硅片 扩散 钝化 印刷及烧结各个环节可能存在的问题 对改进工艺 提高效率和稳定生产都有重要的作用 因而太阳电池电致发光缺陷检测仪被认为是太阳电池生产线的 眼睛 左图为EL检测仪的基本结构 EL简介 恒压恒流源旋钮 EL测试原理 测试系统工作示意图 EL缺陷检测仪具有双 三 栅探针多点接触 分辨率为1024 1360 最大电压 电流驱动为30v 10A可调正反向偏压 EL测试原理 EL技术是基于载流子复合过程中产生光子 并通过高灵敏度的CCD相机捕获辐射出来的光子并显影 通过对成像进行分析 进而发现电池片中存在的问题 处于导带的电子是一个亚稳态 最终会基于自身或外界的激励下跃迁到价带 并与价带中一个空穴复合 在复合过程中会释放出一个光子 图一 电子 空穴复合能带模型图 EL测试原理 在正向偏压的激励下 势垒区的内建电场将会一定程度的削弱 削弱后的净电场打破了原有结间的动态平衡 减少了扩散电子 空穴 穿越耗尽层的阻力 增加了少子向PN结另一方向的移动 耗尽层边界增加的少子移动最终穿过结后将与外界激励即正向电流提供的多子复合 复合中将会释放出光子 最终形成影像 在有缺陷的情况下 电子 空穴 首先被禁带中某个原子能及俘获 在空穴 电子 也从价带跃迁至相同的能态时 即会复合释放出光子 但这种复合的能力与禁带中该能级与能带边缘的距离有关 若该能级与任一能带边缘靠近 电子也不会与跃迁至该能级的空穴复合 而是重新回到导带 基于此 在EL中存在缺陷的区域与无缺陷区域存在差别 如图二所示 图二 室温下EL典型能谱 长波段 电致发光的亮度正比于少子扩散长度 正比于电流密度 如图三所示 EL测试原理 图三 EL亮度与少子扩散长度的关系 EL缺陷检测仪的主要应用体现在两个方面 一是找到缺陷所在位置 二是以2D图形方式表征各种缺陷 在正向偏压下 可检测如下所示的缺陷等电池特征 EL应用范围 在反向偏压下 可以检测电池片中因各种缺陷所造成的漏电 可通过不同电压值下漏电流大小并结合图片发现漏电的区域和严重程度 材料本身导致的缺陷如下 在工艺条件一定下 硅片的纯度越高 位错晶界越少 污染越少 制作出来的电池片的EL图片越亮 典型EL图片分析 Eta 低 高 典型EL图片分析 EL同心圆 原料片少子寿命图 氧杂质位错 特征 电池片以中心为原点向外扩散的黑心圆 此类片子一般多出在C档片 部分轻微的效率会在17 左右 电性能 Uoc Isc明显下降 典型EL图片分析 特征 片子表面发暗 EL几乎很难照出片子表面轮廓 原因 由于来料硅片本征掺杂浓度过高 导致扩散时无法生成良好的PN结 电性能 FF明显变化 Uoc和Isc下降 EL暗片 特征 片子表面整体发暗 原因 1 拉制单晶过程中 头尾处会因杂质含量过高出现反型即N型片 增加电流EL图像逐渐变亮 2 未扩散的电池片 增加电流无反应 3 未制绒的电池片或背场未印的电池片 全黑片 典型EL图片分析 特征 线痕片导致的黑线 从电池片外观表现为条状的粗细不均和结点在MicroView下可明显看到突起的线痕 原因 线痕处扩散 镀膜均较差且此处复合大 所以导致线痕处发暗 线痕黑片 典型EL图片分析 工艺本身导致的缺陷如下 黑斑片 黑斑片 黑斑片 重烧后黑斑片 电性能表现 FF下降明显 Rs上升明显 重烧后黑斑处变轻 产生原因 1方阻与烧结不匹配 烧结温度较低 方阻波动大 一般这种情况为大量出现 2三号机擦拭网版 擦拭网版的第一片 若擦拭很用力容易出24 片 若小范围擦拭 仅擦拭部分显示黑斑 典型EL图片分析 3 1 2 机的印台纸不干净导致镀膜面被污染也会出现类似的黑斑片 但此类电池片黑斑处重烧后会变的更暗 4 电池片过厚也会造成此类EL片 现象正偏时 硅片上有丝状黑色斑纹 出现在晶界处 正面面部分区域发暗反偏时 黑丝区域有星点状亮点发生原因制绒黑丝较严重 反偏 正偏 黑丝片 典型EL图片分析 不同类型的EL图 镀膜面被划伤或金字塔划伤 镀膜上或下面有手印 滴源片 PECVD硅片背面镀上氮化硅薄膜 网带纹 典型EL图片分析 刻蚀过度 正常刻蚀边缘比较平滑光洁 而刻蚀过多后边沿会有明显的锯齿波纹 背场漏印 隐裂 断栅 大面积虚印 典型EL图片分析 Rsh偏低的EL图 现象正偏时 无明显异常反偏时 硅片中间有亮点发生原因硅片薄扩散方阻较高烧结炉温度过高工艺过程中引入杂质其它多种原因 正偏 反偏 典型EL图片分析 正偏 反偏 现象正偏时 可见刻蚀黑边较窄 或刻蚀黑边较宽反偏时 硅片边缘有线状亮点电池片实物可见刻蚀边过窄或过宽发生原因刻蚀过刻或欠刻发生类似边缘在反置片压边缘发亮有可能是边缘漏浆 典型EL图片分析 正偏 反偏 现象正偏时 硅片边缘有由外向内的裂痕反偏时 在隐裂位置有时会伴有击穿现象电池片实物可见微小裂痕发生原因生产过程中遭到撞击来料硅片隐裂来料硅片边缘有瑕疵注 还有一类情况为反向偏压时 裂痕处并不发亮 说明此裂痕出现在烧结后 典型EL图片分析 隐裂 或孔洞 表征 片子呈现如图所示点状或线状全黑区域 施加反向电压有击穿现象 硅片表面有击穿点 原因 来料或在电池片生产过程中产生隐裂导致在对其施加电流时上下击穿 典型EL图片分析 Eta小于10 的EL图 满天星 反片 满天星 产生原因1 擦拭的返工片2 三号机擦拭网版的第一片3 三号机浆料被铝浆污染4 其它污染原因 反片 镀膜面与扩散面相反 典型EL图片分析 EL缺陷检测仪作为对电池片品质监控的一项重要手段 可以帮助分析工艺中存在的问题 但存在对某些现象无法准确判断产生原因的情况 尤其是对漏电方面 EL图片只能找出存在漏电的位置 很难准确判断产生漏电的具体原因 建议结合研发实验设备诸如SEM IRCamera WT2000 台阶仪等设备进行综合分析 例如在分析栅线断开时 即可对栅线异常处进行栅线厚度截扫描 在分析漏电时 通过对产生漏电区域进行SEM扫描 可更好的帮助分析 如下所示 EL SEM 金属污染 EL小结 EL图像只是提供一种分析的手段 只能反映问题的存在 并不能反映