[发明专利]时间分辨光致发光成像系统和光伏电池检验的方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2010年3月29日提交的临时申请No.61/318738的优先权，该临时申请的公开内容藉此通过引用以其全部内容并入于此。

技术领域

本主题发明涉及时间分辨（time resolved）光致发光成像系统和光伏电池检验的方法。

背景技术

光致发光是在吸收较高能量（较短波长）的光之后的光的再发射。来自太阳能灯、激光器或LED的可见光激发诸如硅等光伏晶片材料中的电子。大部分光生电子以热量的形式给出它们的能量，但是小部分电子与硅中的空穴复合，发出光子（辐射复合）。硅中的缺陷越多，导致越多能量以热量的形式损失且发出的光子越少，而硅中的缺陷越少，则导致辐射复合越多且发出的光子越多。

因为诸如互补金属氧化物半导体（CMOS）或电荷耦合器件（CCD）等现有成像探测器具有若干缺点，所以没有经常使用光致发光来作为光伏电池的成像技术。例如，现有成像器仅能够收集整个范围的发光信号的很小部分。这些现有光致发光探测器用光来连续照射晶片材料，使用滤光器来阻挡所述光，并收集来自晶片的微弱的光致发光辉光（glow）。如果光强度过高，则因为高强度的光倾向于模糊细节，所以图像不具有高分辨率。收集高分辨率光致发光图像的唯一方法是降低光强度。然而，这需要至少数秒的曝光（更通常地为一分钟或更多）来收集图像。然而，这种技术不适合直列式（in-line）测量，并且成为此过程中的瓶颈。

InGaAs焦点平面阵列还可以收集光致发光图像，但高本底噪声需要非常高的照射等级来得到甚至最小的信号。高亮度等级倾向于洗掉精细细节，并且需要用于在测试下的单元的冷却系统。探测器自身也需要大量的冷却来使固有暗电流不至于淹没弱得多的发光。

因为现有的稳态光致发光信号技术需要校准来将信号转换成有效寿命，所以它们是不利的。因为光致发光强度与掺杂密度成比例，所以在（例如，从电阻率和厚度测量的）校准过程中必须考虑掺杂密度。通过使用u-PCD或等同技术测量标准晶片（“golden”wafer）的寿命、捕获标准晶片的光致发光强度、创建校准曲线、验证校准曲线精度以及细化曲线并将其编程到软件中来确定强度对寿命的校准。此外，光致发光强度取决于激发光的吸收，所述激发光可以受表面反射率和粗糙度的影响。

发明内容

包括本发明的以下发明内容部分，以提供本发明的某些方面和特征的基本理解。本发明内容不是本发明的广泛概述，并且本身并不旨在具体地确定本发明的关键或重要元素，或者勾画本发明的范围。其唯一目的是以简单的形式呈现出本发明的某些概念，以作为以下所呈现的更详细描述的序幕。

根据本发明的一个方面，提供了一种系统，其包括：成像检验模块，用于生成硅晶片的时间分辨光致发光图像；以及多个处理模块，用于将所述硅晶片处理为光伏电池。

所述成像检验模块可以包括脉冲光源和照相机。所述成像检验模块还可以包括与所述脉冲光源和所述照相机通信的控制器以及晶片传感器。

所述多个处理模块可以选自由蚀刻、扩散、湿法蚀刻、钝化和ARC、丝网印刷、烘烤及其组合所组成的组。

所述成像检验模块可以是第一成像检验模块，并且所述系统还可以包括所述多个处理模块中的两个之间的第二成像检验模块。

根据本发明的另一方面，提供了一种检验模块，其包括：脉冲光源，其在晶片中引起光致发光；照相机，其包括电子轰击式有源像素传感器以从所述晶片捕获光致发光曝光数据；以及计算机，其由所述光致发光曝光数据生成时间分辨光致发光衰减曲线。

所述检验模块还可以包括与所述脉冲光源和所述照相机通信的控制器以及晶片传感器。所述照相机可以配置成检测从至少约950nm到至少约1250nm的光致发光波长。所述照相机可以包括InGaAsP焦点阵列。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，其包括：在晶片上施加光脉冲以引起光致发光；在第一时间时捕获第一光致发光曝光数据；在第二时间时捕获第二光致发光曝光数据，所述第二时间在所述第一时间之后；在第三时间时捕获第三光致发光曝光数据，所述第三时间在所述第二时间之后；以及组合所述第一、第二和第三光致发光曝光数据，以生成所述晶片的光致发光衰减曲线。

所述方法还可以包括：在第四时间时捕获第四光致发光曝光数据，所述第四时间在所述第三时间之后，并且所述组合可以包括组合所述第一、第二、第三和第四光致发光曝光数据，以生成所述晶片的光致发光衰减曲线。