电致发光（EL）使太阳能电池发光

 

电致发光（EL）是一种光学现象，其中包括硅在内的某些材料通过反转光电效应而用电压激发时发光。当施加到太阳能电池时，该电压将电子复合到光子的放电，使得细胞在近红外（NIR）内部发光，约为1150nm。因为在硅中的影响只会导致弱辐射，因此需要高灵敏度的近红外摄像机和高级图像处理软件。

在右下角显示微裂纹的太阳能电池的光致发光图像

 

在所获得的图像中，导电良好的有源区域是明亮的，但是不活跃的区域和接触不良的区域出现黑暗。由于EL效应发生在材料的内部，因此允许完全透视样品。因此，太阳能电池的整体发光图像是其光伏效率的快速测量。详细分析，它揭示了各种电池缺陷，包括微裂纹，电池金属网格内的中断，基极和发射极之间的分流以及电气互连器的中断。这些都是人眼不可见的，否则在制造过程中会导致破裂，破坏生产线，甚至在最终检查之前仍未被发现。

 

弱发光使图像中黑暗区域的分析复杂化，因为黑暗区域有很多原因。特别是多晶硅太阳能电池显示出颗粒状的边界和材料杂质，这些杂质在发光图像中作为暗区域变得可见，尽管它们不对应于可以排除细胞的缺陷。没有系统的进一步发展，基本的EL检测单元因此将拒绝许多实际上是良好的单元。

 

解决方案的错误检测问题

 

几家公司，包括ATMvision AG，Laytec在线有限公司，Greateyes有限公司和Isra Solar Vision AG决定开发另一种物理效应：光致发光（PL）来解决瑕疵检测问题。 ATMvision营销总监Markus Reithebuch表示：“在PLTS市场营销总监Markus Reithebuch表示，高性能激光束在硅材料中激发电子，达到更高的能量状态取决于电导率的光子发射的较低状态。 Isra Solar Vision开发了基于PL的Yield Master系统，采用新的成像技术，从黑暗区域收集更多信息，从而显着降低检测到的假阴性率。

光致发光（PL）检查线

 

根据Isra Vision，新的成像过程精确地区分了减少模块性能的真实缺陷和多晶硅中的晶界和杂质等虚假缺陷。能够从这些较暗的结构中获得更多信息，以表征晶界，变化和异物等物质缺陷，污染以及材料缺陷。只有检测到裂纹，断裂，分流，手指中断，电力泄漏，串联电阻，黑色边缘，烧灼缺陷，簇，热点，划痕，断裂片和焊接缺陷等真实缺陷时，电池才会被降级。 Isra Vision报告说，这种新的检测技术将误检率降低了六倍以上，低于0.5％，而目前市面上常规的EL / PL系统至少为3％。

 

硅片、硅锭、硅块和薄膜的发光

 

EL有一个缺点，需要电触点来施加所需的电压。除了将这些触点焊接到硅晶片上还有额外的损坏风险，还使EL作为不适合太阳能电池生产的早期阶段的检查技术。对于硅锭、硅块和硅片的检查，需要非接触式光致发光。

 

因此，根据Reithebuch的说法，PL可以在生产线的早期进行检查，这有助于节省成本，提高质量和效率。 ATMvision最近推出了其Generation Black Label光致发光检测系统，可作为独立单元和内联模块使用。

由相同太阳能电池制成的PL和EL图像显示缺陷

 

Greateyes的方法略有不同。由LumiSolarCell系统与Laytec联合销售，可轻松切换电致发光和光致发光。对于PL，它正在使用强大的LED光源。基本上，PL用于锭块和晶片，其中EL更好地检查电池和面板，因为它直接显示电气缺陷。 Laytec还提供光谱PL在线模块。据LayTec线上营销服务经理Mirja Schwarz介绍，其PearL系统现在可以将sPL作为在线工具中得到应用，可以连续记录太阳能电池制造中CIGS和CdTe薄膜层的PL光谱。

 

由于现在几家公司的物理原理和图像分析软件已经很好的发展，使得这项技术对太阳能电池制造业更感兴趣的下一步就是从更快的计算机和数据通信中提高检测速度。这显然为降低生产成本和提高太阳能电池效率和质量做出了重要贡献。