光致發(fā)光技術(shù)在檢測晶體Si太陽電池缺陷的應(yīng)用

　　2.3 裂紋分析

　　裂紋分顯裂和隱裂，前者可以通過肉眼直接觀察到，而隱裂片即使通過顯微鏡也難以察覺。如圖5所示，圖5(a)為顯裂片，裂紋區(qū)域?qū)?yīng)在PL圖片上是一塊灰度低的區(qū)域(方框處)，如光學(xué)顯微鏡所示。隱裂片的PL圖像和光學(xué)照片如圖5(b)所示，通過PL圖像可以在電池左右下角發(fā)現(xiàn)十字形裂紋，而在500倍的光學(xué)顯微鏡下卻沒發(fā)現(xiàn)任何異常。研究發(fā)現(xiàn)，十字形隱裂可能產(chǎn)生于由擴(kuò)散工藝誘生的二次缺陷。眾所周知，雖然Si材料在室溫下極脆，但是當(dāng)其到達(dá)熔點(diǎn)溫度的60％(約740℃)以上時(shí)具有韌性。當(dāng)裝有Si片的石英舟被推入高溫?cái)U(kuò)散爐時(shí)，具有很大面積厚度比的Si片受到的不均勻加熱使得Si片中產(chǎn)生很大的溫度梯度，相應(yīng)地產(chǎn)生了很大的熱應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過Si的屈服強(qiáng)度時(shí)，擴(kuò)散誘生缺陷就會產(chǎn)生。若組件中出現(xiàn)隱裂電池片，在經(jīng)過熱力循環(huán)、拉力等可靠性測試時(shí)很可能演變?yōu)槠扑?，將影響到整個(gè)組件的發(fā)電量，甚至威脅到整個(gè)光伏電站的安全。

　　2.4 其他情況

　　PL還可以校驗(yàn)其他參數(shù)，例如擴(kuò)散長度、位錯(cuò)密度、電極不良、氧含量及過渡金屬雜質(zhì)濃度等，這取決于CCD的靈敏度。PL的測量范圍能夠從剛切割的Si片到電池，可以依次在每步測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，*估任一單獨(dú)的工藝對最終電池功效的影響，在工藝衛(wèi)生方面更是起著監(jiān)督作用。本文關(guān)注的是單晶Si太陽電池檢測，對于多晶Si電池，晶界處會出現(xiàn)灰度降低情況，但并不影響整體分析效果。PL成像優(yōu)勢包括測量時(shí)間短；對樣品沒有絲毫破壞性；非接觸測量，可以支持Si片薄片化趨勢；測量能在室溫下進(jìn)行，測量對象與光源之間的距離靈活可調(diào)，因此對樣品尺寸沒有限制。理論上PL可以測量電池串和組件，但實(shí)際上要使光均勻照射在組件上還是具有挑戰(zhàn)性，因此PL多用于電池的質(zhì)量控制。

　　3 結(jié)語

　　利用光致發(fā)光檢測可以立即發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題，及時(shí)排除，從而提高電池平均效率。目前，PL仍處于定性的檢測階段，技術(shù)的開發(fā)方向是引入與發(fā)光強(qiáng)度相應(yīng)的量化指標(biāo)，量化指標(biāo)對于太陽電池生產(chǎn)的指導(dǎo)意義更大。PL取代接觸式測量方法是其一大優(yōu)勢，具有在生產(chǎn)中規(guī)模化應(yīng)用的巨大潛力。