專利名稱：用于缺陷檢測的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池制造的領(lǐng)域，更具體來說，涉及應(yīng)用光致發(fā)光測量來檢測 諸如旁路之類的缺陷對完全處理過的或部分處理過的太陽能電池的影響。
背景技術(shù)：
在硅太陽能電池的制造過程中，被旁路的電池是降低平均生產(chǎn)量和平均生產(chǎn)效率 的常見問題?！芭月?shunt)”是二極管的局部短路。旁路通常以局部方式出現(xiàn)，其例如由 硅錠的生產(chǎn)期間的氮化硅或者碳化硅雜質(zhì)生長引起。這些旁路可以稱作“材料導(dǎo)致的旁 路”。另一個旁路來源是不理想的處理，例如在絲網(wǎng)印刷的硅太陽能電池處理中，當(dāng)絲網(wǎng)印 刷的銀被不慎地?zé)Y(jié)穿過pn結(jié)時不理想的燒結(jié)(firing)可以引起旁路。這些旁路可以稱 作“處理導(dǎo)致的旁路”。在幾種類型的工業(yè)硅太陽能電池中，通常在電池的邊緣周圍觀察到旁路。如果發(fā) 射極擴(kuò)散在晶片邊緣包繞，則能夠引起這些旁路，從而在成品器件的正面金屬化和背面金 屬化之間形成低電阻通道。因此，向生產(chǎn)中的每個電池應(yīng)用各種不同的邊緣隔離技術(shù)(例 如包括等離子體邊緣隔離、激光隔離、以及濕法化學(xué)單側(cè)蝕刻)，以中斷電池邊緣周圍的潛 在旁路通道。該邊緣隔離步驟中的不理想處理也將使成品電池具有太低的旁路電阻，即使 成品電池被旁路。在涉及通過光刻、噴墨印刷或激光摻雜來局部形成摻雜區(qū)域并且兩種接 觸有時位于同一電池表面上的更復(fù)雜的電池概念中，存在幾種其他潛在的處理產(chǎn)生旁路的 來源。先前已經(jīng)顯示了可以應(yīng)用光致發(fā)光(PL)測量來在大電壓范圍上測量部分處理過 的或完全處理過的太陽能電池的所謂預(yù)測電流電壓特性。使用光源以可變光強(qiáng)照射樣品， 并且使用檢測器從被照射側(cè)或從相對側(cè)來檢測晶片的PL響應(yīng)。根據(jù)以下等式，PL強(qiáng)度(、) 可以解釋為預(yù)測電壓U:Zpi =C-exp^-^ +Coffset(1)其中C是主要由樣品幾何形狀(具體地說是厚度、表面紋理和表面反射率)確 定的常數(shù)。在等式(1)中，e表示基本電荷，k表示波爾茲曼常數(shù)，T表示樣品溫度，Coffset 表示針對受擴(kuò)散限制的載流子的存在的校正系數(shù)。在特定強(qiáng)度范圍上掃描照射強(qiáng)度并 且與照射強(qiáng)度同時地測量PL信號能夠繪制出預(yù)測IV曲線，即作為從PL信號獲得的預(yù) 測電壓的函數(shù)的照射強(qiáng)度。該技術(shù)能夠獲得有關(guān)部分處理過的電池的電氣特性的定量 數(shù)據(jù)，否則該數(shù)據(jù)只能夠在電池生產(chǎn)工藝結(jié)束之后才能獲得。在T.Trupke，R. A. Bardos, Μ. D Abbott 禾口 J.Ε· Cotter 的"Suns-photoluminescence :Contactless determination of currentvoltage characteristics of silicon wafers", Appl. Phys. Lett.87, 093503(2005)中詳細(xì)地描述了該“Sims-PL”技術(shù)，該文獻(xiàn)內(nèi)容在此以引文方式并入本文。 然而，該過程雖然可用于檢測諸如旁路之類的缺陷的影響，但是對于在線監(jiān)視其中產(chǎn)量約 為每秒一個電池的太陽能電池生產(chǎn)線來說可能太慢了。
原則上，還可以根據(jù)光電導(dǎo)率或其他少數(shù)載流子壽命測量來確定預(yù)測電流電壓測 量。然而，在大多數(shù)用于旁路檢測的感興趣的電壓范圍(低電壓)內(nèi)，這些測量被少數(shù)載流 子捕獲和所謂的耗盡區(qū)域調(diào)制效應(yīng)引起的各種偽跡顯著地影響。這些偽跡的最終結(jié)果是， 就預(yù)測IV曲線而言，對光電導(dǎo)率測量的分析有可能非常不準(zhǔn)確。相反，PL不會被這些偽跡 影響，從而使得PL成為獲得小的預(yù)測電壓值的理想工具。能夠用PL檢測到的硅器件的典 型預(yù)測電壓處于250mV至750mV范圍內(nèi)。對被旁路的電池或者被旁路的部分處理過的電池的Sims-PL測量被所謂的少數(shù) 載流子壽命的擴(kuò)散限制影響。在存在旁路時，這會給在非常小的光強(qiáng)度處與入射光強(qiáng)成正 比的PL信號引入一個貢獻(xiàn)。該信號由等式(1)中的偏移來C。ffset描述并且與入射光強(qiáng)成正 比。通過從測量到的PL強(qiáng)度中減去常數(shù)因子與入射光強(qiáng)的乘積來簡單地實(shí)現(xiàn)該影響的校 正。其內(nèi)容通過交叉引用并入本文的題目為“Method and System forlnspecting Indirect Bandgap Semiconductor Structure”的 PCT 專利申請公開 WO 07/041758A1 公開 了一種實(shí)現(xiàn)光致發(fā)光測量的實(shí)現(xiàn)的形式。在這種情況下，諸如CCD照相機(jī)之類的多像素檢 測器被用來檢測樣品區(qū)域上的發(fā)光強(qiáng)度分布。產(chǎn)生的發(fā)光圖像可以顯示旁路的位置，這是 因?yàn)楸慌月返膮^(qū)域中或者其周圍的發(fā)光強(qiáng)度與未被旁路的區(qū)域相比有所降低。然而，如在 0· Breitenstein，J· Bauer，T· Trupke 禾口 R· A· Bardos 的"On the Detection of Shunts in Silicon Solar Cells byPhoto-and Electroluminescence Imaging，，，Prog. Photovolt Res. Appl. 16 :325-330(2008)中禾口在 Μ. Kasemann, D.Grote，B.Walter, W. Kwapi 1, Τ. Trupke, Y. Augarten, R. A. Bardos, Ε. Pink, M.D.Abbott 禾口 W. Warta 的 “Luminescence Imaging for the Detection of Shunts onSilicon Solar Cells，，，Prog· Photovolt :Res· Appl. 16 :297-305(2008)中所討論的那樣，PL成像在顯示旁路位置上不是一直可靠的。整個說明書中有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的任何討論決不應(yīng)當(dāng)理解為承認(rèn)這種現(xiàn)有技術(shù)是眾 所周知的或者形成該領(lǐng)域中的一部分公知常識。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服或修正現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點(diǎn)，或者提供一種有用的替代 方案。本發(fā)明優(yōu)選形式的目的是提供一種以較短的測量時間在早期處理階段可靠地識別被 旁路的晶片的方法及設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于確定太陽能電池或太陽能電池前體 (precursor)內(nèi)的一個或多個電參數(shù)的指標(biāo)的方法，所述方法包括以下步驟(a)對所述太陽能電池或太陽能電池前體施加至少一個低強(qiáng)度照射，以從所述太 陽能電池或太陽能電池前體中產(chǎn)生光致發(fā)光輻射；(b)檢測產(chǎn)生的所述光致發(fā)光的電平；以及(C)應(yīng)用檢測到的光致發(fā)光電平作為所述太陽能電池或者從所述太陽能電池前體 產(chǎn)生的太陽能電池內(nèi)的可能電參數(shù)的指標(biāo)，其中每個所述的至少一個低強(qiáng)度照射的強(qiáng)度小 于或等于一個Sim (one sun, 一倍強(qiáng)度)。優(yōu)選地，至少步驟(a)用電連接太陽能電池或太陽能電池前體的表面的不同部分 的導(dǎo)體來執(zhí)行。更優(yōu)選地，通過將太陽能電池或者太陽能電池前體安裝在金屬真空吸盤上來電連接表面的不同部分?？蛇x地，通過將太陽能電池或太陽能電池前體完全地或部分地 浸入導(dǎo)電性液體中來電連接表面的不同部分。在一個優(yōu)選形式中，低強(qiáng)度照射包括預(yù)定調(diào)制，并且所述檢測步驟應(yīng)用該預(yù)定調(diào) 制對檢測到的光致發(fā)光電平中的噪聲進(jìn)行過濾。在另一優(yōu)選形式中，步驟(a)還包括給太 陽能電池或太陽能電池前體施加預(yù)定的電調(diào)制，并且應(yīng)用該電調(diào)制對檢測到的光致發(fā)光電 平中的噪聲進(jìn)行過濾。優(yōu)選地，噪聲的過濾包括對檢測到的光致發(fā)光電平應(yīng)用鎖定信號處 理技術(shù)。在一個優(yōu)選形式中，步驟(C)還包括根據(jù)檢測到的光致發(fā)光電平來計算太陽能電 池或者從太陽能電池前體產(chǎn)生的太陽能電池的一個或多個電參數(shù)的可能電平。優(yōu)選地，一 個或多個電參數(shù)包括開路電壓。在另一優(yōu)選形式中，步驟(C)還包括用所述檢測到的光致 發(fā)光電平來除以所述太陽能電池或太陽能電池前體的背景摻雜濃度，并且所述一個或多個 電參數(shù)包括短路電流。在再一個優(yōu)選形式中，步驟(c)還包括對不同樣品在太陽能電池或 太陽能電池前體的生產(chǎn)的同一處理階段測量得到的相對光致發(fā)光電平進(jìn)行比較。所述一個或多個電參數(shù)優(yōu)選地包括太陽能電池或太陽能電池前體的并聯(lián)或旁路 電阻。優(yōu)選地，在通過太陽能電池生產(chǎn)線的每個樣品上或者預(yù)定部分的樣品上執(zhí)行該方法， 其中每個樣品的總測量時間小于3秒。在優(yōu)選形式中，太陽能電池或太陽能電池前體是完 全處理過的硅太陽能電池或者部分處理過的硅晶片。優(yōu)選地，低強(qiáng)度照射光的入射光子通 量約小于IO17CnT2s-1。優(yōu)選地，在太陽能電池生產(chǎn)線中的發(fā)射極形成步驟之后應(yīng)用該方法。在一個優(yōu)選 形式中，在不去除發(fā)射極形成步驟中產(chǎn)生的任何磷玻璃層的情況下執(zhí)行該方法。可選地，在 至少從太陽能電池或太陽能電池前體的背面去除在發(fā)射極形成步驟中形成的任何磷玻璃 層之后執(zhí)行該方法，該背面與其上形成有發(fā)射極的表面相對。優(yōu)選地，在至少從太陽能電池 或太陽能電池前體的背面去除自然氧化層之后執(zhí)行該方法，該背面與其上形成發(fā)射極的表 面相對。在優(yōu)選形式中，在太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣隔離步驟之后應(yīng)用該方法。優(yōu)選地， 所述邊緣隔離步驟包括等離子體邊緣隔離、激光邊緣隔離、或者漂浮(floating)邊緣隔 離?？蛇x地，在太陽能電池生產(chǎn)線中的漂浮邊緣隔離步驟期間應(yīng)用該方法，其中在漂浮邊緣 隔離步驟中應(yīng)用的蝕刻液體是導(dǎo)電的。優(yōu)選地，以空間分辨方式在太陽能電池或太陽能電池前體的表面上應(yīng)用該方法。優(yōu)選地，所述低強(qiáng)度照射包括持續(xù)時間小于3秒的照射脈沖。在優(yōu)選形式中，步驟(C)還包括構(gòu)建太陽能電池或太陽能電池前體的預(yù)測I-V曲 線。優(yōu)選地，以重復(fù)的方式應(yīng)用多個不同的低強(qiáng)度照射，來構(gòu)建太陽能電池或太陽能電池前 體的相應(yīng)預(yù)測I-V曲線。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟(d)應(yīng)用可能的電參數(shù)的指標(biāo)來在太陽能電池 或硅晶片的生產(chǎn)過程中進(jìn)行質(zhì)量控制、工藝控制或者工藝監(jiān)視。優(yōu)選地，在太陽能電池生產(chǎn) 線中在線執(zhí)行該方法，并且檢測到的光致發(fā)光電平用來將太陽能電池或太陽能電池前體分 類到多個質(zhì)量類別(quality bin)中。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于測量太陽能電池材料的屬性的方法，所 述方法包括以下步驟
(a)用強(qiáng)度小于或等于一個Sim的照射來照射所述太陽能電池材料，以從所述太 陽能電池材料產(chǎn)生光致發(fā)光；(b)以預(yù)定調(diào)制來調(diào)制所述照射的水平或者電調(diào)制所述太陽能電池材料，以在所 述光致發(fā)光中產(chǎn)生結(jié)果調(diào)制；(c)檢測所述光致發(fā)光；以及(d)基于所述預(yù)定調(diào)制對檢測到的光致發(fā)光進(jìn)行過濾。優(yōu)選地，預(yù)定調(diào)制包括在預(yù)定頻率的調(diào)制，并且所述過濾步驟對所述預(yù)定頻率應(yīng) 用鎖定技術(shù)以對與檢測到的光致發(fā)光相關(guān)聯(lián)的噪聲進(jìn)行過濾。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于監(jiān)視太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣隔離工 藝的方法，所述方法包括以下步驟(a)在所述邊緣隔離工藝之前向太陽能電池前體施加 照射；(b)監(jiān)測作為所述照射結(jié)果而從所述太陽能電池前體發(fā)出的光致發(fā)光，以獲得第一 光致發(fā)光電平；(c)在所述邊緣隔離工藝之后重復(fù)步驟(a)和(b)，以獲得第二光致發(fā)光電 平；以及(d)比較所述第一和第二光致發(fā)光電平，以獲得對所述邊緣隔離工藝的有效性的 測量。優(yōu)選地，所述照射的強(qiáng)度小于或等于一個Sim。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于監(jiān)視太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣隔離工 藝的方法，所述方法包括以下步驟(a)在所述邊緣隔離工藝之后向太陽能電池或太陽能 電池前體施加照射；(b)獲得作為所述照射結(jié)果而從所述太陽能電池或太陽能電池前體發(fā) 出的光致發(fā)光的圖像；以及(c)對從所述太陽能電池或太陽能電池前體的周邊部分發(fā)出的 光致發(fā)光的相對強(qiáng)度進(jìn)行分析，以獲得對所述邊緣隔離工藝的有效性的測量。優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟(d)將該圖像與在邊緣隔離步驟之前獲得的相 應(yīng)光致發(fā)光圖像進(jìn)行比較。優(yōu)選地，所述照射的強(qiáng)度小于或等于一個Sim。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于監(jiān)視太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣隔離工 藝的進(jìn)展的方法，所述方法包括以下步驟(a)在所述邊緣隔離工藝中的第一時間向太陽 能電池前體施加照射；(b)監(jiān)測作為所述照射結(jié)果而從所述太陽能電池前體發(fā)出的光致發(fā) 光，以獲得第一光致發(fā)光電平；(c)在所述邊緣隔離工藝中的較晚的第二時間針對所述太 陽能電池前體重復(fù)步驟(a)和(b)，以獲得第二光致發(fā)光電平；以及(d)比較所述第一和第 二光致發(fā)光電平。在一個優(yōu)選形式中，在邊緣隔離工藝開始之前執(zhí)行步驟(a)。優(yōu)選地，所述照射的 強(qiáng)度小于或等于一個Sim。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種當(dāng)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的第一、第二、第三、第四 或第五方面的方法的系統(tǒng)。為了該說明書的目的，術(shù)語“在線測量”可以表示測量通過太陽能電池生產(chǎn)線的每 個晶片，或者以預(yù)定間隔從生產(chǎn)線取出樣品(例如，每20個晶片中取出一個)進(jìn)行測量。


結(jié)合附圖根據(jù)隨后的示例性實(shí)施例和所附權(quán)利要求的描述，對于屬于本發(fā)明所涉 及領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)將變得顯然，其中圖1示出了針對不同程度的二極管旁路的預(yù)測IV曲線；圖2示意性示出了太陽能電池中的旁路的一些常見來源；
圖3顯示了發(fā)射極擴(kuò)散的硅晶片的PL圖像，其中邊緣周圍的亮區(qū)域表示潛在的處 理導(dǎo)致的旁路；以及圖4、圖5和圖6示意性示出了優(yōu)選實(shí)施例的不同操作設(shè)置。
具體實(shí)施例方式例如Sims-PL技術(shù)對太陽能電池進(jìn)行測量獲得的預(yù)測IV曲線可以揭示旁路的存 在。圖1示出了具有三個模擬預(yù)測IV曲線的圖，一個(曲線1)是具有無限大旁路電阻的理 想電池(即，旁路對電池性能沒有任何影響)，兩個(曲線2，；3)是針對兩個不同的有限旁路 電阻值計算得到的，其中曲線2的旁路電阻小于曲線3的旁路電阻。該圖示出了，尤其是在 低照射強(qiáng)度下，低的旁路電阻降低了二極管電壓(相當(dāng)于低發(fā)光信號，從而導(dǎo)致低電壓)， 而大電壓下的IV曲線僅在邊緣處被旁路值影響。換句話說，旁路對太陽能電池的影響在低 照度下是最明顯的。即使在電池被金屬化之前，如圖1所示的低照射下的整個預(yù)測電流電 壓特性曲線也可以用來獲得有關(guān)旁路電阻的定量信息。因此，Sims-PL是一種基于PL的度 量方法，其可以在太陽能電池制造的早期揭示太陽能電池中潛在的旁路。雜質(zhì)是一種太陽能電池中的導(dǎo)致旁路的材料的常見形式。例如在多晶硅晶片中， 典型的雜質(zhì)包括碳化硅和氮化硅。這些雜質(zhì)通常為η型，并且以又長又窄的針的形式出現(xiàn)。 如圖2示意性示出，雜質(zhì)20可以連接被加工成太陽能電池的硅晶片23的正面21和背面 22。圖2還示出了太陽能電池中“處理導(dǎo)致旁路”的常見原因，發(fā)射極擴(kuò)散的副作用。對于 基極為P型的硅太陽能電池來說，發(fā)射極將為η型，通常為磷，而對于η型基極來說，發(fā)射極 將為P型，通常為硼。理想情況下，發(fā)射極層M應(yīng)當(dāng)僅存在于晶片的正面上。然而，在典型 的諸如熱擴(kuò)散的發(fā)射極形成工藝中，擴(kuò)散區(qū)域包繞，從而在晶片側(cè)面25和背面的周邊部分 26上形成摻雜區(qū)域。該“包繞的”發(fā)射極層可以在成品器件的正面金屬化和背面金屬化之 間形成低電阻通路。圖3示出了從晶片背面進(jìn)行照射和PL檢測的被發(fā)射極擴(kuò)散的硅晶片上取的PL圖 像31。該圖像邊緣周圍的亮區(qū)域32揭示了兩個側(cè)面上不慎都被發(fā)射極擴(kuò)散的區(qū)域。這些 區(qū)域中較高的發(fā)光強(qiáng)度是兩個側(cè)面上的場效應(yīng)鈍化的結(jié)果，而在中央?yún)^(qū)域，被照射的背面 未被鈍化，從而導(dǎo)致低的計數(shù)速率(count rate)。因此，PL成像是另一種基于PL的度量方 法，其可以在太陽能電池制造的早期揭示太陽能電池中潛在的旁路。然而，重要的是要意識到，圖2所示的兩種旁路來源(即，雜質(zhì)和不慎的發(fā)射極包 繞)僅在P型基極和η型發(fā)射極(或者在η型電池中反過來也一樣)之間或者在基極和雜 質(zhì)之間的界面用金屬27或者某一其它導(dǎo)體連接時才變?yōu)楸煌耆せ?。例如，在成品絲網(wǎng)印 刷的太陽能電池中，這出現(xiàn)在整個背面上的鋁背面接觸被沉積然后被燒結(jié)時。在該過程中 金屬下方的所有ρη結(jié)或者雜質(zhì)被短路，直到此時它們才是潛在的旁路。這對于太陽能電池 制造期間早期監(jiān)視旁路問題來說具有重要的含義。對于可靠的早期監(jiān)視而言，潛在的旁路 必須被短路，或者至少用低電阻通路連接，以使它們變?yōu)榭蓹z測的。優(yōu)選地，本發(fā)明的基于 PL的度量方法用將樣品背面的不同部分電連接的導(dǎo)體來執(zhí)行。在一個實(shí)施例中，潛在的旁 路通過將樣品吸入或者壓入金屬卡盤(例如，真空卡盤)而被激活。在可選實(shí)施例中，樣品 可以被浸入或者漂浮在導(dǎo)電液體的表面上，或者樣品吸在或壓在導(dǎo)電樣品保持器上，并且 樣品和導(dǎo)電樣品保持器之間具有薄層導(dǎo)電液體。
早期旁路檢測的另一難題是發(fā)射極的熱擴(kuò)散易于在表面上留下薄的高摻雜氧化 層。例如，對于磷摻雜的發(fā)射極層來說，該氧化層是所謂的“磷玻璃”。該氧化層可以是電絕 緣的，這意味著建立樣品和固體或液體導(dǎo)體之間的接觸的上述方法在緊接著發(fā)射極擴(kuò)散工 藝之后不總是能建立電接觸(從而，激活潛在的旁路)。在某些實(shí)施例中，在至少從樣品的 背面去除磷玻璃或者類似氧化層之后，執(zhí)行本發(fā)明的基于PL的度量方法。額外的一個難題 起因于以下事實(shí)自然氧化層在某一時間之后在硅晶片的表面上形成，通常是在例如通過 蝕刻形成裸表面(bare surface)之后的幾分鐘內(nèi)形成。至少從背面，還必須去除這種自然 氧化層，以可靠地檢測潛在的旁路。由于擴(kuò)散發(fā)射極層包繞晶片邊緣的特性，通常給生產(chǎn)中的每個電池應(yīng)用邊緣隔離 技術(shù)以中斷潛在的旁路通道。在一個被稱為激光邊緣隔離的這種技術(shù)中，使用激光來將薄 的溝槽切割成發(fā)射極。在當(dāng)前生產(chǎn)線中，對成品電池執(zhí)行該處理，但是原則上可以在磷玻璃 去除之后立即執(zhí)行該處理。另一邊緣隔離技術(shù)是等離子體邊緣隔離，其中等離子體蝕刻工 藝從晶片邊緣去除發(fā)射極層。通常在一個個堆疊起來的大量晶片的情況下執(zhí)行該處理。在 再一個邊緣隔離技術(shù)中，基于濕法化學(xué)蝕刻，晶片被漂浮或者被支撐在蝕刻槽的表面上，使 得僅僅背面和邊緣的一部分浸在蝕刻溶液中被蝕刻。這種技術(shù)將被稱為“漂浮邊緣隔離”。接下來，本發(fā)明的基于PL的度量方法可以用來監(jiān)視邊緣隔離技術(shù)，如果潛在的旁 路消失，則該邊緣隔離有效。另一方面，參照圖3所示的PL圖像，如果亮的周邊區(qū)域32在 邊緣隔離之后存在，則邊緣隔離可能不完全有效。在某些實(shí)施例中，在等離子體邊緣隔離步 驟、或者在激光邊緣隔離步驟、或者在漂浮邊緣隔離步驟之后執(zhí)行基于PL的度量?？蛇x地， “在上述隔離步驟之后執(zhí)行本發(fā)明的方法”的結(jié)果可以與相應(yīng)的在隔離步驟之前獲得的結(jié) 果進(jìn)行比較。如果蝕刻溶液足夠?qū)щ?，則基于PL的度量還可以用來監(jiān)視漂浮邊緣隔離步驟 的進(jìn)展，這是因?yàn)槲g刻溶液與晶片的整個背面接觸?？蛇x地，如果晶片例如被吸入或者壓入 導(dǎo)電的保持器中，則基于PL的度量可以用來監(jiān)視激光邊緣隔離步驟的進(jìn)展。在再一個基于PL的度量方法中，通過公式(1)，一個特定照射強(qiáng)度下的單個發(fā)光 測量可以用來獲得一個預(yù)測電壓值。該預(yù)測電壓然后可以用作品質(zhì)因數(shù)或者用作生產(chǎn)中下 一步行動的決策基準(zhǔn)。根據(jù)公式⑴的從發(fā)光強(qiáng)度到預(yù)測電壓的變換需要已知常數(shù)C和偏移值C。ffsrt。然 而，對于其中測量速度及其重要的在線應(yīng)用來說，發(fā)光信號本身(以給定的實(shí)驗(yàn)裝置測量 得到)可以用作決策基準(zhǔn)。例如，一個特定的發(fā)光強(qiáng)度值可以用作閾值基準(zhǔn)，以將晶片或者 電池分類到不同的質(zhì)量類別中。即，對于評估諸如旁路或潛在旁路對電池性能的可能影響 來說，不需要知道預(yù)測電壓的絕對值。在某些實(shí)施例中，可以在從晶片的同一側(cè)進(jìn)行照射和檢測的情況下來執(zhí)行發(fā)光測 量，而在其他實(shí)施例中，可以在從晶片的相對兩側(cè)進(jìn)行照射和檢測的情況下來執(zhí)行發(fā)光測 量。在各個實(shí)施例中，可以以空間分辨方式(例如，使用CCD照相機(jī)的發(fā)光成像)或者以 非空間分辨方式(例如，使用大面積光電二極管結(jié)合前置放大器)或者通過映射來測量 發(fā)光。在某些實(shí)施例中，在整個晶片面積上照射是均勻的。在可選實(shí)施例中，僅有部分晶 片被照身寸，如在題目為“Material ordevice characterization with non-homogeneous excitation”并且以引用方式并入本文的澳大利亞臨時專利申請No. 2009902178中所述， 如果存在發(fā)射極，則這仍將至少以低照度激發(fā)整個晶片。
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發(fā)光測量可以非?？斓匕l(fā)生，示例性測量時間為小于2秒鐘，從而可以監(jiān)視通過 太陽能電池生產(chǎn)線的每個晶片。該監(jiān)視過程甚至可以在晶片在傳送帶上移動的同時發(fā)生。 在這種情況下，光學(xué)和檢測系統(tǒng)可以與樣品并行移動?？蛇x地，照射和檢測系統(tǒng)可以是靜止 的，在這種情況下，將測量沿著每個晶片的行掃描或者從2-D光檢測器構(gòu)建靜態(tài)圖像?？蛇x 地，在測量期間樣品可以保持靜止，這適于區(qū)域成像測量。然后，可以根據(jù)閾值預(yù)測電壓或發(fā)光信號將被旁路的和未被旁路的晶片進(jìn)行歸 類。例如，預(yù)測電壓低于閾值電壓或者發(fā)光信號低于閾值信號的晶片可以分類為被旁路的 晶片。通常，在低照度下執(zhí)行單個發(fā)光測量，優(yōu)選地入射光子通量< 3 X IO17CnT2s-1 (大約為 一倍強(qiáng)度(一個Sim))，更優(yōu)選地< IO17CnT2iT1,這是因?yàn)槿鐖D1所示旁路對二極管電壓的影 響，從而對發(fā)光信號的影響，在低照度下更加明顯。為了本說明書的目的，SXlO17cnT2s-1的 入射光子通量被認(rèn)為是lSim。應(yīng)當(dāng)注意，雖然旁路尤其是在低照度下是晶片“低閾值”的可能原因，但是還存在 其他原因，例如大片區(qū)域的低壽命材料。因此，雖然本發(fā)明的基于PL的度量方法被設(shè)計為 主要用來檢測旁路對太陽能電池和太陽能電池前體的影響，但是不限于此。原則上，基于PL的旁路檢測可以以兩種根本上不同的方式進(jìn)行，這兩種方式為空 間分辨方式或者非空間分辨方式。在這兩種情況下，使用照射源來照射整個晶片或者部分 晶片，并且使用光致發(fā)光(PL)檢測器來捕獲發(fā)出的發(fā)光。所述檢測器相對于照射源可以位 于晶片的任意一側(cè)上。在圖4所示的第一示例情況下，照射源40和檢測器41位于樣品42 的同一側(cè)上。在圖5所示的第二示例中，照射源40設(shè)置在樣品42的第一側(cè)上，而檢測器41 直接安裝在樣品后面，在這種情況下，檢測器從區(qū)域50拾取大部分I3L發(fā)射，其中檢測器被 安裝在該區(qū)域50下方。可選地，如圖6所示，檢測器41安裝在與樣品42相隔一定距離的 位置處，這將導(dǎo)致采集較少部分的發(fā)光信號，但是從較大樣品面積采集。對于圖5的布置，發(fā)光檢測器41在尺寸上(例如2X2cm2)可以顯著地小于樣品 42(通常> IOX IOem2)。因此，由于發(fā)射極實(shí)際上電連接電池中并行的不同部分(被旁路的 和未被旁路的)，因此由于位于晶片中檢測器上方的區(qū)域50以外的區(qū)域中的旁路的影響仍 將使得整個晶片區(qū)域上的發(fā)光強(qiáng)度降低，所以有利的是以低照射強(qiáng)度來執(zhí)行發(fā)光測量。因 此，被旁路的區(qū)域把來自未被旁路區(qū)域的PL強(qiáng)度向下拖。然而，隨著照射強(qiáng)度增大，發(fā)射極 的有限電導(dǎo)逐漸地橫向隔離被旁路的和未被旁路的區(qū)域。由于發(fā)射極通常設(shè)計為針對約一 個Sim (—倍強(qiáng)度)當(dāng)量的照射強(qiáng)度，因此優(yōu)選地在小于一個Sim當(dāng)量的照射強(qiáng)度下(即， 以小于3 X IO17CnT2iT1的入射光子通量)來執(zhí)行單個PL測量?？梢允褂脤Ｓ玫墓鈱W(xué)過濾器來避免對測量得到的PL信號有貢獻(xiàn)的激發(fā)光。通常， 這通過使用傳感器前面的長波通過濾器對檢測到的發(fā)光信號進(jìn)行長波通過濾來實(shí)現(xiàn)，該長 波通過濾器傳輸大部分發(fā)光信號但是阻擋激發(fā)光。截止波長小于長波通過濾器截止波長的 短波通過濾器被用來對激發(fā)光進(jìn)行過濾，以阻擋激發(fā)光譜中的任何長波分量，所述激發(fā)光 譜從樣品表面反射(或者傳輸通過晶片)后可被所述傳感器檢測到。由于來自諸如硅之類 的間接帶隙材料的發(fā)光強(qiáng)度通常比激發(fā)光弱幾個數(shù)量級，并且激發(fā)光從硅晶片的反射大約 為幾個百分點(diǎn)到幾十個百分點(diǎn)，因此過濾需要高度有效。在圖5和6所示的幾何結(jié)構(gòu)中，硅 晶片本身可作為有效的長波通過濾器。例如，如果使用SOOnm的激發(fā)波長，則對于200 μ m 厚的硅晶片來說，透射的激發(fā)光部分將小于10_6。在這種情況下不再需要進(jìn)一步的長波通過濾，然而仍然需要有效的對激發(fā)光的短波通過濾。幾種光源有可能用于激發(fā)，這些光源包括激光、發(fā)光二極管、鹵素?zé)艉烷W光燈。非空間分辨方式測量在某些實(shí)施例中，使用一個光檢測器來捕獲空間平均的光 致發(fā)光信號?？梢杂脕頇z測來自硅樣品的PL發(fā)射的典型光電二極管的示例是由晶體硅 (Si)、銦鎵砷化物(InGaAs)、鍺(Ge)或者SiGe合金結(jié)合低噪聲前置放大器制成的檢測器。 其他樣品材料通常將發(fā)出不同波長范圍的PL，適當(dāng)?shù)臋z測器對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說 是已知的。在采用時間分辨方式測量的實(shí)施例中，可以在照射光脈沖期間和之后使用檢測 器來捕獲隨時間變化的發(fā)光強(qiáng)度。通常，照射脈沖的持續(xù)時間是一毫秒到幾秒鐘。在可選 實(shí)施例中，檢測器可以用來檢測通過以恒定強(qiáng)度照射晶片而產(chǎn)生的恒定PL信號。在其他實(shí) 施例中，以已知的頻率周期性地調(diào)制照射，以通過鎖定技術(shù)來執(zhí)行PL強(qiáng)度測量。采用該方 式，可以顯著地降低生產(chǎn)環(huán)境中的環(huán)境光的影響?？臻g分辨方式測量PL成像對于發(fā)光強(qiáng)度的快速空間分辨方式測量來說是一種 有吸引力的測量技術(shù)。在這種情況下，測量電池在一個發(fā)光圖像中的每個空間分辨部分的 發(fā)光強(qiáng)度值。那么原則上可以計算出發(fā)光圖像的每個像素的局部預(yù)測二極管電壓。如果幾 個PL成像測量是采用不同的照射強(qiáng)度進(jìn)行的，則可以計算出每個檢測器像素的發(fā)光強(qiáng)度 相關(guān)性，因此可以計算出每個檢測器像素的預(yù)測IV曲線。由于在低預(yù)測電壓(即，在PL信 號低的低照射強(qiáng)度)下旁路的影響最顯著，則可能需要較長的積分時間。為了避免較長的 積分時間(從而為較長的測量時間)，可以通過像素組合(Pixel binning)來降低照相機(jī)的 空間分辨率。例如，將5X5像素合成一個像素使計數(shù)速率增大25倍，但是將降低空間分辨 率?？蛇x地，可以使用更高靈敏度的照相機(jī)。最好在發(fā)射極已被擴(kuò)散或者另外被處理成樣品的一個或兩個表面以形成pn結(jié)之 后的任一處理階段時或之后應(yīng)用上述的基于PL的度量方法。參照圖4、圖5和圖6，樣品42 的被照射表面不需要對應(yīng)于發(fā)射極擴(kuò)散的表面，而是可以選取被照射表面以便于測量。在 諸如絲網(wǎng)印刷電池之類的電池設(shè)計中，非空間分辨方式測量不需要在幾乎每個電池中都出 現(xiàn)(至少在邊緣隔離之前)的邊緣旁路和例如雜質(zhì)引起的其他旁路之間進(jìn)行區(qū)分。因此， 在邊緣隔離之后適當(dāng)?shù)貞?yīng)用非空間分辨方式旁路檢測，在這種情況下，基于PL的定性或定 量的旁路分析可以給出有關(guān)非最佳邊緣隔離或者有關(guān)樣品中其他旁路的信息。測量得到的PL數(shù)據(jù)可以用來獲得有關(guān)旁路強(qiáng)度的定量信息、或者有關(guān)旁路強(qiáng)度 相對于閾值的定性信息。在定性實(shí)施例中，不存在從測量得到的PL信號到預(yù)測電壓或任何 其他物理參數(shù)的變換，而是空間分辨或空間平均的發(fā)光信號本身可以作為品質(zhì)因數(shù)。發(fā)出 比特定閾值高或者低的PL信號的晶片將被分類到單獨(dú)的質(zhì)量類別中。在優(yōu)選實(shí)施例中，測 量足夠快，從而可以對通過生產(chǎn)設(shè)備的每個晶片或者對絕大多數(shù)晶片產(chǎn)量在線執(zhí)行所述測 量。從本發(fā)明的基于PL的度量方法導(dǎo)出的有關(guān)晶片中旁路的信息隨后可以導(dǎo)致大量 可能動作。例如，可以從生產(chǎn)線上移除晶片，以再加工或者返回到晶片供應(yīng)商，或者對樣品 進(jìn)行分類以進(jìn)行后面的處理步驟。在其他示例中，如果旁路是工藝過程缺陷引起的，則可以 對工藝步驟或工具采取校正動作，而如果旁路是材料缺陷引起的，則可以由材料供應(yīng)商來 采取校正動作。在其他示例中，可以對晶片進(jìn)行再處理以進(jìn)行旁路補(bǔ)救，或者給在線工藝變 量“加標(biāo)簽”，以降低旁路的影響。
在中間加工步驟測量到的PL信號還可以用作允許與最終電池開路電壓V。。相關(guān)聯(lián) 的度量。在太陽能電池生產(chǎn)中，這可以通過在特定加工步驟的PL信號和最終電池數(shù)據(jù)之間 建立統(tǒng)計關(guān)系來使用。該信息可以用來快速識別最終電池性能被降低的來源，例如通過識 別哪個確切的加工步驟之后出現(xiàn)了與預(yù)期統(tǒng)計關(guān)系的明顯偏離。這種統(tǒng)計關(guān)系還可以用作 一種調(diào)諧各個加工步驟的加工參數(shù)的更有效方法。用低照射強(qiáng)度測量到的PL信號還可以 用作制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)中的輸入?yún)?shù)。如上所述，發(fā)光強(qiáng)度可以理解為電池電壓的測量，這二者由等式(1)聯(lián)系起來。另 一方面，被基極材料的背景摻雜濃度相除的發(fā)光強(qiáng)度(稱為摻雜歸一化的PL信號)與過剩 少數(shù)載流子壽命相關(guān)，因此與電池短路電流Is。相關(guān)。因此，可以在空間分辨的或者空間平 均的摻雜歸一化的PL信號、與短路電流或者最大功率點(diǎn)時提取的電流之間建立前一段落 中所述的類似的相關(guān)性和分析應(yīng)用。在這種情況下，與僅來自部分晶片的信號相比，來自整 個被部分加工的晶片的發(fā)光強(qiáng)度的面積平均是優(yōu)選的。單個非空間分辨方式PL測量如下進(jìn)行。步驟1 用給定的照射強(qiáng)度照射晶片或者 部分晶片，優(yōu)選地小于或等于lSim，更加優(yōu)選地小于IO17CnT2sA該照射對于穩(wěn)態(tài)測量而言 可以是恒定的，或者對于時間分辨方式測量而言可以是脈沖的。可選地，可以調(diào)制照射強(qiáng)度 以及通過鎖定技術(shù)來執(zhí)行PL測量。在這種情況下，該信號可以被完全調(diào)制或者由被調(diào)制的 份額加上恒定偏移組成。步驟2:測量所產(chǎn)生的面積平均的發(fā)光強(qiáng)度(使用上述的面積檢 測幾何形狀之一)。步驟3 對測量到的發(fā)光強(qiáng)度與閾值發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行比較，并且分類到被 旁路的或者未被旁路的類別中或者分類到更好的旁路類別中。多個非空間分辨方式PL測量可以以如下步驟進(jìn)行。步驟1 用持續(xù)時間通常為Ims 至k的脈沖、或者用幾個分立照射強(qiáng)度序列照射晶片。步驟2 測量隨時間變化的照射強(qiáng) 度和測量隨時間變化的發(fā)光強(qiáng)度。步驟3:如先前所述計算預(yù)測IV曲線。這需要知道校準(zhǔn) 因數(shù)(等式(1)中的C)，該校準(zhǔn)因數(shù)對于同一類型的多個樣品而言是類似的。因此，只需要 確定一次校準(zhǔn)因數(shù)，這是因?yàn)閷⑼恍?zhǔn)因數(shù)用于同一類型的多個樣品將僅僅稍微影響準(zhǔn) 確性?？蛇x地，PL信號本身可以用作品質(zhì)因數(shù)。步驟4:構(gòu)建Sims-PL曲線并且分析該曲線 以獲得定量的旁路電阻數(shù)據(jù)。單個空間分辨方式PL圖像測量可以以下列步驟進(jìn)行。步驟1 用一個特定照射強(qiáng) 度對晶片進(jìn)行PL成像，該特定照射強(qiáng)度優(yōu)選地等于或低于lSim，更優(yōu)選地低于IO17CnT2s^ 步驟2 執(zhí)行對平均發(fā)光強(qiáng)度的分析。步驟3 對測量到的平均發(fā)光強(qiáng)度和閾值平均發(fā)光強(qiáng) 度進(jìn)行比較，并且將樣品分類到被旁路的或者未被旁路的類別中。多個空間分辨方式PL圖像測量可以以如下步驟進(jìn)行。步驟1 用不同的穩(wěn)態(tài)照射 強(qiáng)度測量幾個PL圖像，每個強(qiáng)度優(yōu)選地等于或低于lSim，更優(yōu)選地低于IO17CnT2iT1tj步驟2 針對各個像素，繪制作為預(yù)測電壓函數(shù)的照射強(qiáng)度。步驟3 為每個像素確定預(yù)測IV曲線。 步驟4 根據(jù)預(yù)測IV曲線，基于空間分辨的預(yù)測IV曲線來執(zhí)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，隨后基于IV 曲線結(jié)果將晶片歸類。總之，優(yōu)選實(shí)施例的基于PL的度量方法提供了一種用于確定被完全加工或者被 部分加工的太陽能電池中的缺陷(尤其是旁路或潛在旁路)的存在或影響的技術(shù)，所述缺 陷將降低成品太陽能電池的性能。這些方法可應(yīng)用于發(fā)射極擴(kuò)散之后的任何太陽能電池加 工階段的晶片或者薄膜。可以以空間分辨或者非空間分辨檢測方式使用這些方法，并且這些方法適于單個強(qiáng)度或者適于高達(dá)整個Sims-PL曲線。這些方法可以提供對旁路或潛在旁 路的電阻值的定量分析，或者基于閾值提供定性分析。這些方法可以用于生產(chǎn)中，進(jìn)行質(zhì)量 控制、工藝控制和工藝監(jiān)視。優(yōu)選地，使用這些方法，其中的PL由小于或等于一個Sim (one Sim，一倍強(qiáng)度)的照射強(qiáng)度產(chǎn)生。在某些實(shí)施例中，加工鏈(processing train)應(yīng)用“鎖定”信號處理來提供高抗 擾的加工環(huán)境。沒有鎖定處理，檢測器的本底噪聲可能是環(huán)境光(如果由于激光安全原因 檢測發(fā)生在不透光的盒子時，該環(huán)境光最小)以及更重要的反射的激發(fā)光和任何源于樣品 臺及其環(huán)繞物的輻射的PL的總和。這通常需要使用精確光學(xué)過濾器的組合來從照相機(jī)的 PL信號中濾除反射的激發(fā)光和環(huán)境光。如果照相機(jī)是基于硅的，則其自身充當(dāng)短波通過濾 器。過濾器的組合和照相機(jī)的選擇針對的是制造感興趣的具有極端選擇性的帶通過濾器。在使用鎖定處理的實(shí)施例中，要求不那么嚴(yán)格。所述方法可以使用其它光源(例 如，可見光光源和非激光光源)和不太專用的照相設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。也可以不需要光學(xué)過濾 器，并且如果應(yīng)用可見光或者非激光光源，則不需要激光安全設(shè)備。而且，可以使用在具 有顯著PL輻射的樣品臺中或者周圍的加工材料。在這些可選實(shí)施例中開放設(shè)計約束的 一個重要因素是應(yīng)用鎖定信號處理方法。鎖定信號處理的示例是公知的，可以在hiMi/Z en. wikipedia. org/wiki/Lock-in amplifier 找到大致參考。至少可以以兩種方式使用鎖定技術(shù)。在一個示例實(shí)施例中，通過調(diào)制光源強(qiáng)度， 鎖定信號被疊加在激發(fā)光上。在另一個示例實(shí)施例中，例如通過經(jīng)由背部電接觸或者頂 部電接觸或者通過二者給晶片或者電池施加電勢或者電流，從而鎖定信號作為擾動疊加 到來自樣品的PL輻射。所施加的電勢或電流不需要足以產(chǎn)生場致發(fā)光(EC)，而是僅需 要在測量到的PL信號中產(chǎn)生可觀測到的變化，該可觀測到的變化是鎖定載波信號的簽名 (signature)。這兩種方法中的后一種方法是優(yōu)選的，這是因?yàn)樵摲椒ㄊ沟肞L輻射(包括 樣品區(qū)域中來自樣品臺材料的任何PL輻射)可以從來自環(huán)境光和反射光的噪聲中解卷積 (de-convoluted)0使用鎖定處理的另一個優(yōu)點(diǎn)是可以使用快速照相機(jī)檢測器，該快速照相機(jī)檢測器 可以在一秒鐘內(nèi)多次積分信號，從而顯著地加快測量次數(shù)，從而增強(qiáng)了在快速在線制造應(yīng) 用中使用基于PL的度量方法。說明除非上下文明確地指出相反的情形，在整個說明書和權(quán)利要求中，詞語“包括”、 “包含”等應(yīng)當(dāng)以包含的含義理解，而不是以排他的或者窮盡的含義理解；也就是說，以“包 括，但不限于”的意思理解。整個說明書中對“一個實(shí)施例”或者“實(shí)施例”的引用意味著與該實(shí)施例相關(guān)地描 述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性包含在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中。因此，在整個說明書中不 同位置出現(xiàn)的語句“在一個實(shí)施例中”或者“在實(shí)施例中”不一定完全指的是同一個實(shí)施例， 但是有這種可能。而且，可以以任何適當(dāng)方式結(jié)合一個或多個實(shí)施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)或 特性，根據(jù)本發(fā)明的公開，這對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯然的。類似地，應(yīng)當(dāng)理解，在上述對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，為了精簡本公開以 及有助于理解各種發(fā)明方面中的一個或多個，本發(fā)明的各種特征有時被組合在一個實(shí)施 例、附圖或者附圖描述中。然而，所公開的方法不應(yīng)當(dāng)理解為反映以下意圖所要求保護(hù)的發(fā)明需要的特征比每個權(quán)利要求中明確記載的特征多。而是，如權(quán)利要求所反映，發(fā)明的方 面在于小于一個上述公開的實(shí)施例的全部特征。因此，權(quán)利要求此處明確地并入該具體實(shí) 施方式中，其中每個權(quán)利要求本身作為本發(fā)明的一個單獨(dú)的實(shí)施例。而且，雖然此處描述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的一些特征，不包括 其他特征，但是不同實(shí)施例的特征的結(jié)合屬于本發(fā)明的范圍，并且形成不同的實(shí)施例，如所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的那樣。例如，在權(quán)利要求中，可以以任何結(jié)合方式使用任意的 要求保護(hù)的實(shí)施例。而且，一些實(shí)施例在此描述為方法或者可由計算機(jī)系統(tǒng)的處理器或者執(zhí)行該功能 的其他裝置實(shí)現(xiàn)的方法要素的組合。因此，具有用于執(zhí)行這種方法或者方法要素的必需指 令的處理器構(gòu)成了用于執(zhí)行該方法或者方法要素的裝置。而且，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，設(shè)備實(shí)施 例中所述的要素是用于執(zhí)行該要素所執(zhí)行的功能的裝置的示例。在此處提供的描述中，闡述了各種具體細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以在沒有這些具 體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。在其他實(shí)例中，為了不混淆對該描述的理解，沒有詳 細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)。如本文中所用，除非另外明確指出使用順序形容詞“第一”、“第二”、“第三”等來 描述公用對象，否則這些順序形容詞僅僅表示所指的是類似對象的不同實(shí)例，其意圖并不 表示如此描述的對象必須處于給定的順序，或者時間上、空間上、等級上或者以任何其他方 式。在權(quán)利要求和說明書中，術(shù)語“包含”是開放式術(shù)語，其表示至少包含隨后的要素 /特征，但是不排除其他的要素/特征。因此，當(dāng)用在權(quán)利要求中時，術(shù)語“包含”不應(yīng)當(dāng)理 解為限于此后所列的裝置或者要素或者步驟。例如，表述“包含A和B的設(shè)備”的范圍不應(yīng) 當(dāng)限于僅由要素A和B組成的設(shè)備。術(shù)語“包括”、“其包括”或“它包括”也是開放式術(shù)語， 其也意味著至少包括隨后的要素/特征。因此，包括與包含是同義詞，并且含義相同。類似地，應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)用在權(quán)利要求中時，術(shù)語“耦接”不應(yīng)當(dāng)理解為僅限于直接連 接?？梢允褂眯g(shù)語“耦接”和“連接”及其衍生詞。應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語彼此之間不同義。因 此，表述“設(shè)備A耦接至設(shè)備B”的范圍不應(yīng)當(dāng)限于其中設(shè)備A的輸出直接連接至設(shè)備B的 輸入的設(shè)備或系統(tǒng)。其表示在A的輸出和B的輸入之間存在路徑，該路徑可能是包括其他 設(shè)備或裝置的路徑?！榜罱印笨梢员硎緝蓚€或多個要素或者是直接物理連接或者是電連接， 或者表示兩個或多個要素彼此之間不直接連接，但是仍然相互協(xié)作或者彼此相互作用。雖然參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的變型和變化屬于 權(quán)利要求的思想和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定太陽能電池或者太陽能電池前體內(nèi)的一個或多個電參數(shù)的指標(biāo)的方 法，所述方法包括以下步驟(a)向所述太陽能電池或所述太陽能電池前體施加至少一個低強(qiáng)度照射，以從所述太 陽能電池或者所述太陽能電池前體產(chǎn)生光致發(fā)光輻射；(b)檢測產(chǎn)生的光致發(fā)光電平；以及(c)將檢測到的光致發(fā)光電平用作所述太陽能電池或者從所述太陽能電池前體產(chǎn)生的 太陽能電池內(nèi)的可能電參數(shù)的指標(biāo)，其中每個所述至少一個低強(qiáng)度照射的強(qiáng)度小于或等于 一個 Sun。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少步驟(a)采用電連接所述太陽能電池或所述太 陽能電池前體的表面的不同部分的導(dǎo)體來執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中通過將所述太陽能電池或者所述太陽能電池前體安 裝在金屬真空吸盤上來電連接所述表面的所述不同部分。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中通過將所述太陽能電池或者所述太陽能電池前體完 全地或者部分地浸入導(dǎo)電液體中來電連接所述表面的所述不同部分。
5.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述低強(qiáng)度照射包括預(yù)定調(diào)制，并 且所述檢測步驟利用所述預(yù)定調(diào)制來對所述檢測到的光致發(fā)光電平中的噪聲進(jìn)行過濾。
6.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟(a)還包括向所述太陽 能電池或者所述太陽能電池前體施加預(yù)定的電調(diào)制，并且利用所述電調(diào)制來對所述檢測到 的光致發(fā)光電平中的噪聲進(jìn)行過濾。
7.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法，其中所述對噪聲進(jìn)行過濾的步驟包括向所 述檢測到的光致發(fā)光電平應(yīng)用鎖定信號處理技術(shù)。
8.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟(c)還包括根據(jù)所述檢測 到的光致發(fā)光電平來計算所述太陽能電池或者從所述太陽能電池前體產(chǎn)生的太陽能電池 的所述一個或多個電參數(shù)的可能電平。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述一個或多個電參數(shù)包括開路電壓。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中步驟(c)還包括用所述檢測到的光致發(fā)光電平來除 以所述太陽能電池或太陽能電池前體的背景摻雜濃度，并且所述一個或多個電參數(shù)包括短 路電流。
11.如權(quán)權(quán)利要求1至7中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟(C)還包括將對所述 太陽能電池或所述太陽能電池前體的生產(chǎn)的同一加工階段的不同樣品所測得的相對光致 發(fā)光電平進(jìn)行比較。
12.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述一個或多個電參數(shù)包括所述 太陽能電池或所述太陽能電池前體的并聯(lián)電阻或旁路電阻。
13.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中對通過太陽能電池生產(chǎn)線的每個 樣品或者預(yù)定的一部分樣品在線執(zhí)行所述方法，其中每個樣品的總測量時間小于3秒。
14.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述太陽能電池或者太陽能電池 前體是完全處理好的硅太陽能電池或者部分處理過的硅晶片。
15.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述低強(qiáng)度照射的入射光子通量 小于約low。
16.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中在太陽能電池生產(chǎn)線中的發(fā)射極 形成步驟之后應(yīng)用所述方法。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在沒有去除所述發(fā)射極形成步驟中所產(chǎn)生的任一 磷玻璃層的情況下執(zhí)行所述步驟。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在至少從所述太陽能電池或者所述太陽能電池前 體的背面去除所述發(fā)射極形成步驟中所產(chǎn)生的任一磷玻璃層之后執(zhí)行所述方法，所述背面 與其上形成發(fā)射極的表面相對。
19.如權(quán)利要求16至18中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中在至少從所述太陽能電池或者 所述太陽能電池前體的背面去除自然氧化層之后執(zhí)行所述方法，所述背面與其上形成發(fā)射 極的表面相對。
20.如權(quán)利要求16至19中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中在太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣 隔離步驟之后應(yīng)用所述方法。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述邊緣隔離步驟包括等離子體邊緣隔離、激光 邊緣隔離或者漂浮邊緣隔離。
22.如權(quán)利要求16至19中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中在太陽能電池生產(chǎn)線中的漂 浮邊緣隔離步驟期間應(yīng)用所述方法，其中所述漂浮邊緣隔離步驟中應(yīng)用的蝕刻液體是導(dǎo)電 的。
23.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中在所述太陽能電池或所述太陽能 電池前體的表面上以空間分辨方式應(yīng)用所述方法。
24.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述低強(qiáng)度照射包括持續(xù)時間小 于3秒的照射脈沖。
25.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟(c)還包括構(gòu)建所述太 陽能電池或所述太陽能電池前體的預(yù)測I-V曲線。
26.如權(quán)利要求1所述的方法，其中以重復(fù)的方式應(yīng)用多個不同的低強(qiáng)度照射，以構(gòu)建 所述太陽能電池或所述太陽能電池前體的相應(yīng)的預(yù)測I-V曲線。
27.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括以下步驟(d)應(yīng) 用所述的可能電參數(shù)的指標(biāo)來進(jìn)行太陽能電池或硅晶片的生產(chǎn)中的質(zhì)量控制、工藝控制或 者工藝監(jiān)視。
28.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中在太陽能電池生產(chǎn)線中在線執(zhí)行 所述方法，并且所述檢測到的光致發(fā)光電平被用來將所述太陽能電池或者所述太陽能電池 前體分類到質(zhì)量類別中。
29.—種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至觀中的任意一個所述的方法的系統(tǒng)。
30.一種用于測量太陽能電池材料的屬性的方法，所述方法包括以下步驟(a)用強(qiáng)度小于或等于一個Sim的照射對所述太陽能電池材料進(jìn)行照射，以從所述太 陽能電池材料產(chǎn)生光致發(fā)光；(b)用預(yù)定調(diào)制對所述照射的水平進(jìn)行調(diào)制或者對所述太陽能電池材料進(jìn)行電調(diào)制， 以在所述光致發(fā)光中產(chǎn)生結(jié)果調(diào)制；(c)檢測所述光致發(fā)光；以及(d)基于所述預(yù)定調(diào)制對檢測到的光致發(fā)光進(jìn)行過濾。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述預(yù)定調(diào)制包括以預(yù)定頻率進(jìn)行的調(diào)制，并且 所述過濾步驟對所述預(yù)定頻率應(yīng)用鎖定技術(shù)以對與檢測到的光致發(fā)光相關(guān)聯(lián)的噪聲進(jìn)行 過濾ο
32.—種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求30或權(quán)利要求31所述的方法的系統(tǒng)。
33.一種用于監(jiān)視太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣隔離工藝的方法，所述方法包括以下步 驟(a)在所述邊緣隔離工藝之前，向太陽能電池前體施加照射；(b)檢測作為所述照射的 結(jié)果而從所述太陽能電池前體發(fā)出的光致發(fā)光，以獲得第一光致發(fā)光電平；(c)在所述邊 緣隔離步驟之后重復(fù)步驟(a)和(b)，以獲得第二光致發(fā)光電平；以及(d)比較第一光致發(fā) 光電平和第二光致發(fā)光電平，以獲得所述邊緣隔離工藝的有效性的量度。
34.一種用于監(jiān)視太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣隔離工藝的方法，所述方法包括以下步 驟(a)在所述邊緣隔離步驟之后，向太陽能電池或者太陽能電池前體施加照射；(b)獲得 作為所述照射的結(jié)果而從所述太陽能電池或者太陽能電池前體發(fā)出的光致發(fā)光的圖像；以 及(c)分析從所述太陽能電池或太陽能電池前體的周邊部分發(fā)出的光致發(fā)光的相對強(qiáng)度， 以獲得所述邊緣隔離工藝的有效性的量度。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述方法還包括以下步驟(d)對所述圖像和在所述邊緣隔離步驟之前獲得的相應(yīng)光致發(fā)光圖像進(jìn)行比較。
36.一種用于監(jiān)視太陽能電池生產(chǎn)線中的邊緣隔離工藝的進(jìn)展的方法，所述方法包括 以下步驟(a)在所述邊緣隔離工藝中的第一時間向太陽能電池前體施加照射；(b)檢測作 為所述照射的結(jié)果而從所述太陽能電池前體發(fā)出的光致發(fā)光，以獲得第一光致發(fā)光電平； (c)在所述邊緣隔離工藝的后來的第二時間對所述太陽能電池前體重復(fù)步驟(a)和(b)， 以獲得第二光致發(fā)光電平；以及(d)對所述第一光致發(fā)光電平和第二光致發(fā)光電平進(jìn)行比 較。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中在所述邊緣隔離工藝開始之前執(zhí)行步驟(a)。
38.如權(quán)利要求33至37中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述照射的強(qiáng)度小于或等于一 個 Sun。
39.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求33至38中的任意一項(xiàng)所述的方法的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提出了多種用于確定太陽能電池或太陽能電池前體的旁路電阻的指標(biāo)的方法。這些方法涉及將至少一個低強(qiáng)度照射施加給電池或前體以產(chǎn)生光致發(fā)光，檢測產(chǎn)生的光致發(fā)光電平，以及根據(jù)檢測到的光致發(fā)光電平來計算太陽能電池的旁路電阻的可能水平。優(yōu)選的方法適用于在太陽能電池制造期間在線測量樣品，從而能夠采取大量糾正措施或者補(bǔ)救措施。本發(fā)明還提出了多種在太陽能電池制造中監(jiān)視邊緣隔離工藝的方法。可以采用鎖定技術(shù)從光致發(fā)光信號中對噪聲進(jìn)行過濾。
文檔編號G01N21/62GK102144284SQ200980134896
公開日2011年8月3日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者于爾根·韋伯, 伊恩·安德魯·馬克斯韋爾, 托爾斯滕·特魯普克, 羅伯特·A·巴爾多什 申請人:Bt成像股份有限公司