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光致發(fā)光技術(shù)在檢測晶體Si太陽電池缺陷的應(yīng)用

作者: 時間:2010-06-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/169268.htm

  近年來,光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,提高效率和降低成本成為整個行業(yè)的目標(biāo)。在的薄片化發(fā)展過程中,出現(xiàn)了許多嚴(yán)重的問題,如碎片、片隱裂、表面污染、電極不良等,正是這些限制了的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。同時,由于沒有完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),片原材料質(zhì)量也是參差不齊,一些片的存在直接影響到組件乃至光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,能行業(yè)需要有快速有效和準(zhǔn)確的定位檢驗方法來檢驗生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題。

  成像方法為電池提供了一種非常好的解決方案,這種使用方便,類似透視的二維化面。本文討論的是光致在檢測太陽電池上的。光致(photoluminescence,PL)檢測過程大致包括激光被樣品吸收、能量傳遞、光發(fā)射及CCD成像四個階段。通常利用激光作為激發(fā)光源,提供一定能量的光子,Si片中處于基態(tài)的電子在吸收這些光子后而進入激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的電子屬于亞穩(wěn)態(tài),在短時間內(nèi)會回到基態(tài),并發(fā)出以1150 nm的紅外光為波峰的熒光。利用冷卻的照相機鏡頭進行感光,將圖像通過計算機顯示出來。發(fā)光的強度與本位置的非平衡少數(shù)載流子的密度成正比,而缺陷處會成為少數(shù)載流子的強復(fù)合中心,因此該區(qū)域的少數(shù)載流子密度變小導(dǎo)致熒光效應(yīng)減弱,在圖像上表現(xiàn)出來就成為暗色的點、線,或一定的區(qū)域,而在電池片內(nèi)復(fù)合較少的區(qū)域則表現(xiàn)為比較亮的區(qū)域。因此,通過觀察光致發(fā)光成像能夠判斷Si片或電池片是否存在缺陷。

  1 實驗

  實驗選取大量低效率電池進行研究,現(xiàn)舉典型PL圖像進行分析說明。電池所用Si片為125 mm×125 mm,厚度(200±10)μm,晶向100>,p型CZ太陽能級Si片。PL測試儀器的基本結(jié)構(gòu)如圖1,激光源波長為808 nm,激光裝置中帶有均化光器件,使光束在測量的整個區(qū)域均勻發(fā)光。由于載流子的注入,Si片或電池片中會產(chǎn)生電流使其發(fā)出熒光,在波長為1 150 nm時的紅外光最為顯著,所以選用了適當(dāng)?shù)臑V光片和攝像頭組合,使波長在1 150 nm附近的熒光得以最大的通過。冷卻的攝像頭(-50℃)在室溫暗室中可以感光并生成512×512像素的圖像,曝光時間為1 s。整個實驗裝置由微機程序控制。雖然PL可以直接測量Si片,但為了實驗的對比性,本文均采用對電池的測量圖像作對比。


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