[发明专利]用于硅光伏电池生产的光致发光成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于硅光伏电池生产的光致发光成像系统。

相关申请

本申请要求专利申请号为：2009903823、2009903822和2009903813的澳大利亚临时专利申请的优先权，上述申请于2009年8月14日递交，上述申请中的内容通过引用在此进行结合。

背景技术

本说明书中所提到的现在技术不应该被认为是已经被广泛地知晓，或不应该被认为构成本领域公知常识的一部分。

通过公开号为WO2007/01759A1的PCT申请所述公开的装置和方法来进行的光致发光(PL)成像已经表明其具有对硅材料和装置，尤其是对基于硅晶片的光伏电池(PV)进行快速表征的价值；(该申请的发明名称为用于检查间接带隙半导体结构的方法和系统，且在此处通过引用进行结合)。如图1所示，从具有由超带隙光8的源6光致激发的主要区域的硅晶片4处产生的光2可以采用硅CCD相机10通过聚光器件被成像，其中，系统优选包括均化光学器件12用于提高了主要区域激发的均匀性，若所述激发光处于所述相机的探测带宽内，还包括设于相机前方的长通滤波器14。所述系统还可以包括一个或多个滤波器15，在宽带源被使用时用于选择光致激发的波长范围。如图2所示，当样品相对较薄时，还可能在样品4的相对两侧设有激发源6和相机10，在这种情况下，所述样品本身可起到长通滤波器的作用。然而，如果从其它部件反射的大量散射激发光到达所述相机，长通滤波器14仍然是需要的。无论如何，被采集的PL图像可通过计算机16进行分析，从而获得关于许多样品特性的平均或空间分辨值的信息，所述特性包括少数载流子扩散长度、少数载流子寿命、位错缺陷、杂质和分路等。整个过程发生在大约几秒内或者甚至在一秒内，而这取决于硅材料的品质或成像系统的具体设计。

如图1和2所示的系统，为独立单元，作为例如研究院、硅晶片制造商的研发实验室，或光伏电池制造商的研发使用而设计，研发人员会发现其可应用于以质量控制为目的的被选晶片或光伏电池的检查中，或可用于在故障探测中帮助确定在不合格批次的电池中缺陷的类型或起源。然而，体硅样品(如铸块和砖块)、原切割硅晶片和光伏电池钝化以前的前体是极其差的PL辐射体，因为其决定PL强度的少数载流子寿命受到表面复合的限制。从而，对于这样的样品来说，图像采集相对较慢，而当对于研发使用这通常能被接受，或是对于体硅样品的常规检查时，比如用于识别被锯开成晶片以前的材料的质量较差的区域，如果PL成像将被用于对生产环境中光伏电池和前体进行常规检查，那么其检查时间是一个关键的因素，当前硅晶片光伏电池生产线的生产速度达到每小时3600晶片，且该生产速度有望提高。

另外，在检查时间不是一个关键因素的情况中，申请人发现不同类型的硅样品，如原切割晶片，表面纹理化的晶片和成品光伏电池，均具有以下特性：现有的PL成像系统不适合上述所有的对象。因此，需要根据测量速度和对不同类型硅样品表征的适用性对PL成像系统进行改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种具有低图像采集时间的高效光致发光成像系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种采集硅晶片光致发光图像的方法，所述方法包括以下步骤：利用波长大于808nm的入射光来产生光致发光。在一些实施方式中，所述波长可大于910nm，甚至大于980nm。

上述的方法，在将所述入射光投射在所述硅晶片上以前，通过半导体材料对所述入射光进行过滤，或由半导体材料构成的滤波器可被设于用于采集光致发光图像的成像装置前方，所述半导体材料起着截止滤波器的作用，在一些实施方式中，可能通过铟镓砷成像装置或MOSIR成像装置对所述光致发光图像进行采集。

上述的方法，还包括以下步骤：采用长波长激发来照射所述晶片，从而使得从晶片内部产生的光致发光多于从晶片表面损坏的部分产生的光致发光。

在一些实施方式中，所述长波长激发的波长大于808nm。所述长波长激发的波长优选为大于910nm，所述长波长激发的波长更优选为大于980nm。在一些实施方式中，截止波长大于激发波长的陡峭过渡长通滤波器被用于对晶片进行的成像中。上述方法，其中所述长通滤波器优选为包括半导体材料。

优选实施方式中的方法，还包括随后对晶片进行表面蚀刻的步骤。

在一些实施方式中，根据要求，所述光致发光的成像大体上发生在100毫秒内，所述光致发光的成像优选大体上发生在10毫秒内或在1毫秒内。