EL(电致发光)测试仪培训

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EL测试原理
Delighting The Future
电致发光的亮度正比于少子扩散长度，正比于电流密度，如图三所示。
Total Carrier Number
Excess Minority Carrier Density
N n p (0) Le
Edge of Depletion layer(x=0)
Delighting The Future
恒压恒流源旋钮
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目录
EL简介 EL测试原理 典型EL外观图分类及分析 小结
Delighting The Future
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典型EL图片分析
Delighting The Future
3 ：1#、2#机的印台纸不干净导致镀膜面被污染也会出现类似的黑斑片，但此类 电池片黑斑处重烧后会变的更暗。 4：电池片过厚也会造成此类EL片。 黑丝片
•
反偏
现象 – 正偏时，硅片上有丝 状黑色斑纹，出现在 晶界处；正面面部分 区域发暗 – 反偏时，黑丝区域有 星点状亮点 发生原因 – 制绒黑丝较严重
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典型EL图片分析
Delighting The Future
特征：片子表面发暗，EL几乎很 难照出片子表面轮廓。 原因：由于来料硅片本征掺杂浓度 过高，导致扩散时无法生成良好的 PN结。 电性能：FF明显变化，Uoc和Isc 下降。
EL暗片
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EL简介
电致发光（EL-electroluminescent）缺陷检测 是探知和监控电池片因工艺或材料本身所具有的 一些缺陷的重要手段；通过EL图像的分析可以有 效地发现硅片、扩散、钝化、印刷及烧结各个环 节可能存在的问题。对改进工艺、提高效率和稳 定生产都有重要的作用。因而太阳电池电致发光 缺陷检测仪被认为是太阳电池生产线的“眼睛” 。 左图为EL检测仪的基本结构。
在反向偏压下，可以检测电池片中因各种缺陷所造成的漏电，可通过不同电压 值下漏电流大小并结合图片发现漏电的区域和严重程度。
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典型EL图片分析
Delighting The Future
材料本身导致的缺陷如下： 在工艺条件一定下，硅片的纯度越高、位错晶界越少、污染越少，制作出来的电 池片的EL图片越亮：
低
Eta
高
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eV f
n p( x） n p(0) exp( x / Le )
x
I L N np(0) Le
EL Density
Vf 0
图三.EL亮度与少子扩散长度的关系
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图二.室温下EL典型能谱（长波段）
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典型EL图片分析
Delighting The Future
特征：片子表面整体发暗。 原因：1、拉制单晶过程中，头尾 处会因杂质含量过高出现反型即N型 片，增加电流EL图像逐渐变亮。 2、未扩散的电池片，增加 电流无反应。 3：未制绒的电池片或背场 未印的电池片。
全黑片
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EL应用范围
Delighting The Future
EL缺陷检测仪的主要应用体现在两个方面，一是找到缺陷所在位臵，二是以 2D图形方式表征各种缺陷，在正向偏压下，可检测如下所示的缺陷等电池特征：
材料本身所有的缺陷
工艺过程所造成的缺陷
晶界、穿孔、污染、 隐裂等
裂片、断栅、制绒过腐蚀、扩散 问题、过刻、烧结网纹、漏电等
典型EL图片分析
不同类型的EL图
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镀膜面被划伤或金字塔划伤
镀膜上或下面有手印
PECVD硅片背面镀上氮 化硅薄膜
滴源片
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网带纹
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典型EL图片分析
Delighting The Future
刻蚀过度：正常刻蚀边缘比较平滑光洁，而刻蚀过多后边沿会有明显 的锯齿波纹
Conduction band
Fra Baidu bibliotek
P hoton, E h ν
Valence band
图一.电子-空穴复合能带模型图
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典型EL图片分析
工艺本身导致的缺陷如下 黑斑片
Delighting The Future
黑斑片
黑斑片
重烧后黑斑片
电性能表现：FF下降明显，Rs上升明显。重烧后黑斑处变轻。 产生原因：1 方阻与烧结不匹配，烧结温度较低，方阻波动大，一般这种情况为 大量出现。 2 三号机擦拭网版，擦拭网版的第一片，若擦拭很用力容易出24#片， 若小范围擦拭，仅擦拭部分显示黑斑。
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典型EL图片分析
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特征：线痕片导致的黑线，从电池 片外观表现为条状的粗细不均和结点 在MicroView下可明显看到突起的线 痕。 原因：线痕处扩散，镀膜均较差且 此处复合大，所以导致线痕处发暗。
线痕黑片
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EL测试原理
Delighting The Future
在正向偏压的激励下，势垒区的内建电场将会一定程度的削弱，削弱后的净 电场打破了原有结间的动态平衡，减少了扩散电子（空穴）穿越耗尽层的阻力， 增加了少子向PN结另一方向的移动，耗尽层边界增加的少子移动最终穿过结 后将与外界激励即正向电流提供的多子复合，复合中将会释放出光子，最终形 成影像。在有缺陷的情况下，电子（空穴）首先被禁带中某个原子能及俘获， 在空穴（电子）也从价带跃迁至相同的能态时，即会复合释放出光子，但这种 复合的能力与禁带中该能级与能带边缘的距离有关，若该能级与任一能带边缘 靠近，电子也不会与跃迁至该能级的空穴复合，而是重新回到导带，基于此， 在EL中存在缺陷的区域与无缺陷区域存在差别，如图二所示。
•
正偏
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典型EL图片分析
Delighting The Future
EL同心圆
原料片少子寿命图-氧杂质位错
特征：电池片以中心为原点向外扩散的黑心圆，此类片子一般多出 在C档片，部分轻微的效率会在17%左右。 电性能：Uoc、Isc明显下降。
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EL测试原理
测试系统工作示意图：
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EL缺陷检测仪具有双（三）栅探针多点接触，分辨率为1024*1360，最大电 压/电流驱动为30v/10A可调正反向偏压。
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EL测试原理
Delighting The Future
EL技术是基于载流子复合过程中产生光子，并通过高灵敏度的CCD相机捕获辐 射出来的光子并显影，通过对成像进行分析，进而发现电池片中存在的问题。 处于导带的电子是一个亚稳态，最终会基于自身或外界的激励下跃迁到价带， 并与价带中一个空穴复合，在复合过程中会释放出一个光子。