[发明专利]用于表征半导体构件的测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于表征半导体构件的测量方法以及一种根据权利要求22前序部分的用于半导体构件的测量装置。

背景技术

对于确定半导体构件中的物理参数、尤其是损耗机制/损耗结构，空间分辨的测量方法是有利的，因为能够给半导体构件的由此确定的空间分区分配确定的物理参数或损耗机制，由此例如可在半导体构件的制造过程中简单地识别和分析空间不均匀性。

这些方法尤其是应用在对呈半导体太阳能电池或这种太阳能电池在开发过程中的前体的形式的半导体构件、即具有至少一个PN结的半导体元件的表征中。在后面，概念“太阳能电池”不仅用于表示制成的太阳能电池，而且用于表示太阳能电池在制造过程中的前体，只要所述前体已经具有PN结。

对于空间分辨地测量太阳能电池，已知多种测量装置，这些测量装置包括照射装置、测量电子装置和摄像机系统或其它空间分辨的探测单元。借助照射装置，一般以整面的方式照射太阳能电池的前侧和/或后侧。由此生成的自由的电荷载体对在太阳能电池的PN结上分开。

测量电子装置一般与太阳能电池的电触点相连接，使得能借助测量电子装置预先给定太阳能电池的工作点，即电触点上的电流或电压值。

对于定量和定性分析，沿着太阳能电池的电流/电压特性曲线在不同的工作点上执行测量，尤其是为了使太阳能电池的不同的与空间相关的参数能够彼此分开。

在此，一般的工作点包括：短路条件(在太阳能电池的电触点之间没有电压降)、空载电压(在太阳能电池的电触点之间没有电流)和最佳工作点，在所述最佳工作点处，输出的电流与当前电压的乘积最大。

在太阳能电池的电流/电压特性曲线上为测量所选择的工作点决定性地确定了：可测出哪些局部特性。因此，例如在最佳工作点处来自太阳能电池的电流与局部的串联电阻网络相关。而在空载电压时没有外部电流流动，尤其是在空间不均匀的损耗机制下，至多在内部在太阳能电池中有平衡电流流动。这种内部的横向电流通常与太阳能电池最佳工作点上的电流相比较倒是很小，由此，在空载电压下例如太阳能电池串联电阻网络的由电流引起的对空间分辨测量的影响小到可以忽略。因此，利用通常的测量方法，不能通过在太阳能电池的空载电压下进行测量来得到关于太阳能电池串联电阻网络的说明。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于表征半导体构件的测量方法和测量装置，与公知的测量方法相比，通过本发明的测量方法可以在技术复杂性更低、更快速、操作简单的情况下对半导体构件、尤其是在串联电阻网络方面进行表征。尤其是在半导体构件不被电接通的情况下实现测量，在该测量中，半导体构件至少在一些分区中具有与一电接通的半导体构件的在通过电接通来导入或导出电荷载体时的状态相对应的状态，尤其是与半导体构件的最佳工作点处的状态相对应或至少类似的状态。

该目的通过根据权利要求1的测量方法和根据权利要求22的测量装置来实现。测量方法的有利方案在权利要求2至11中给出，测量装置的有利方案在权利要求23至18中给出。

根据本发明的测量方法用于表征半导体构件，所述半导体构件具有一测量面和至少一个PN结，该测量面是该半导体构件的前侧和/或后侧。该测量方法包括下述步骤：

在步骤A中，对半导体构件的测量面以面状方式施加电磁激励射束。在根据本发明的方法中，一般对半导体构件的设计用于光耦入的前侧施加激励射束，即测量面有利地是半导体构件的前侧，因为一般在太阳能电池中将前侧设计用于光耦入。但同样也在本发明范围内的是，对半导体构件的后侧施加激励射束，或者尤其是在两侧都设计用于光耦入的半导体构件中同时对前侧和后侧施加激励射束。

借助耦入半导体构件中的电磁激励射束产生电荷载体对，这些电荷载体对在半导体构件的PN结处分开。

在步骤B中借助至少一个探测单元以空间分辨的方式测量由半导体构件发出的电磁射束。

空间分辨的测量在本文中是指：对于太阳能电池上、优选测量侧上的多个分区和/或空间点分别独立地测量由半导体构件发出的电磁射束。

重要的是，在步骤A中，对测量面以面状方式、但不是以整个面的方式施加优选强度均匀的激励射束。这意味着，对测量面的至少一个预先给定的受激分区施加针对所述受激分区预先给定的强度的激励射束，而对所述测量面的至少一个另外的接收分区施加与所述受激分区相比强度更小的激励射束。优选地，对于接收分区以面状方式遮蔽照射受激分区的激励射束。