光致發光技術在檢測晶體Si太陽電池缺陷的應用

　　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，裂紋區域對應在PL圖片上是一塊灰度低的區域(方框處)，如光學顯微鏡所示。隱裂片的PL圖像和光學照片如圖5(b)所示，通過PL圖像可以在電池左右下角發現十字形裂紋，而在500倍的光學顯微鏡下卻沒發現任何異常。研究發現，十字形隱裂可能產生于由擴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，但是當其到達熔點溫度的60％(約740℃)以上時具有韌性。當裝有Si片的石英舟被推入高溫擴散爐時，具有很大面積厚度比的Si片受到的不均勻加熱使得Si片中產生很大的溫度梯度，相應地產生了很大的熱應力，當應力超過Si的屈服強度時，擴散誘生缺陷就會產生。若組件中出現隱裂電池片，在經過熱力循環、拉力等可靠性測試時很可能演變為破碎，將影響到整個組件的發電量，甚至威脅到整個光伏電站的安全。

　　2.4 其他情況

　　PL還可以校驗其他參數，例如擴散長度、位錯密度、電極不良、氧含量及過渡金屬雜質濃度等，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果的基礎上，*估任一單獨的工藝對最終電池功效的影響，在工藝衛生方面更是起著監督作用。本文關注的是單晶Si太陽電池檢測，對于多晶Si電池，晶界處會出現灰度降低情況，但并不影響整體分析效果。PL成像優勢包括測量時間短；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；測量能在室溫下進行，測量對象與光源之間的距離靈活可調，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，但實際上要使光均勻照射在組件上還是具有挑戰性，因此PL多用于電池的質量控制。

　　3 結語

　　利用光致發光檢測可以立即發現生產中存在的問題，及時排除，從而提高電池平均效率。目前，PL仍處于定性的檢測階段，技術的開發方向是引入與發光強度相應的量化指標，量化指標對于太陽電池生產的指導意義更大。PL取代接觸式測量方法是其一大優勢，具有在生產中規模化應用的巨大潛力。