硅太阳能电池缺陷深度分辨DLIT检测技术研究

发布时间：2020-06-13 14:02

【摘要】：随着太阳能这一清洁能源的快速发展,对高光电转化效率的太阳能电池需求逐渐增大。然而,太阳能电池生产过程复杂,且为多层结构,不同结构中的缺陷产生原因也不尽相同。暗场锁相热成像技术(Dark Lock-in Thermography,DLIT)目前已经成功实现对微电子器件表层底层缺陷的分离,研究DLIT方法分辨太阳能电池不同深度缺陷,对于明确缺陷产生的物理机制,改进制造工艺有着重要意义。本文首先分析了硅太阳能电池热损耗机制,将太阳能电池内部缺陷等效为周期性振荡的热源,结合太阳能电池结构,根据热传导方程及各种边界条件及组合建立了缺陷热波源数学模型,计算了缺陷热波源热转换函数以及点、线扩散函数,明确了内部缺陷对电池表面温度信号的作用。利用该模型对太阳能电池缺陷热波扩散行为进行研究,对相关现象进行了阐述和总结。基于以上研究,提出了缺陷深度分辨反卷积策略,通过仿真分析验证了该方法的可行性。其次,基于暗场锁相热成像原理以及深度分辨反卷积方法,研制了硅太阳能电池缺陷深度分辨DLIT试验系统,开发DLIT成像软件和缺陷深度分辨软件,实现了软件系统与硬件系统的协调控制。为后续实验奠定了基础。最后,制备不同尺度(形状、尺寸、深度)缺陷的单晶硅太阳能电池刻划样件和质子辐照样件。试验分析了相关实验参数对DLIT成像信噪比的影响规律,为后续试验选择最优的参数,保证试验的准确性。对以上样件进行DLIT深度分辨成像试验,结果表明,深度分辨反卷积策略可实现对不同深度缺陷的准确分离,获取缺陷深度信息,分辨率达到了1μm。
【图文】：

e）工艺污染 f）材料缺陷 g）表面漏电 h）缺口图 1-2 太阳能电池片典型缺陷[4-8]太阳能电池为多层结构，其在深度方向上分为减反层、n 区、pn 结、p 区以及部电极等结构（如图 1-3 所示为单晶硅太阳能电池结构示意图），不同结构中缺产生的原因也不尽相同，因此太阳能电池缺陷的精准层析有着重要的研究意义据这些信息可以推断出缺陷产生的原因，从而对太阳能电池片的制造工艺进行进、提高太阳能电池片的效率，提高整个光伏产业的制造水平。因此对于太阳能池检测技术的研究显得格外重要。减反层 栅极背部电极n区p区pn结图 1-3 单晶硅太阳能电池结构示意图.2 太阳能电池缺陷检测方法

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文缺陷区域的发光强度就响应减弱，，缺陷就显现出行，如图 1-5 所示为电致发光检测技术装置图光，可根据图像上的发光强弱判断缺陷存在有无结果也是太阳能电池厚度方向上的积分，同样也不能得到缺陷的深度信息。滤波片CCD相机太阳能电池
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM914.41

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本文编号：2711284