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硅片視覺檢測的發(fā)展與PL檢測方案的應用

志強視覺科技 ? 2023-10-17 10:57 ? 次閱讀
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硅片視覺檢測在現(xiàn)代科技領域中具有重要地位,它對于確保硅片質量的高標準起著關鍵作用。在過去的發(fā)展歷程中,從傳統(tǒng)的EL檢測到PL檢測的替代,再到PL檢測方案的引入,硅片視覺檢測的技術不斷進步與演變。

近年來,光伏行業(yè)獲得了迅猛發(fā)展,為了追求更高的效率并降低生產成本,光伏行業(yè)生產流程及技術也在不斷進步發(fā)展。在光伏電池板的生產過程中,可能出現(xiàn)隱裂、擴散不均、虛印等問題,這些缺陷的存在可能會影響光伏電池的光電轉換效率,降低電池使用壽命,影響光伏系統(tǒng)穩(wěn)定性。

Part1:傳統(tǒng)EL檢測與PL檢測的區(qū)別

在硅片視覺檢測的初期發(fā)展階段,EL檢測(電致發(fā)光)方案被廣泛采用。該方案通過正向偏壓并觀察硅片的自發(fā)光情況來檢測缺陷。然而,EL檢測存在一些隱患,如二次隱裂風險和低檢測效率。二次隱裂風險指的是傳統(tǒng)EL檢測需要將探針接鐘到硅片表面,可能引發(fā)硅片的二次隱裂,對硅片的完整性構成潛在威脅。而檢測效率較低是因為傳統(tǒng)EL檢測需要逐片進行接觸式檢測,導致檢測速度較慢,限制了生產效率的提高。

隨著技術的進步,PL檢測(光致發(fā)光)方案應運而生,成為EL檢測的替代。PL檢測利用特定波長的激光對樣品進行光學激發(fā),通過高靈敏的相機感光和成像,實現(xiàn)非接觸式檢測。相比EL檢測,PL檢測具有諸多優(yōu)勢,如消除了二次隱裂風險、提高了檢測效率,并能準確判斷硅片內部缺陷情況。然而,PL檢測存在激光器和配套相機價格高品的問題,限制了其廣泛應用。

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Part2:PL檢測常見問題

Q1、什么是發(fā)射譜?

答:固定激發(fā)光的波長,改變發(fā)射光的波長,記錄熒光強度隨發(fā)射波長的變化。

Q2、什么是激發(fā)譜?

答:固定發(fā)射光的波長,改變激發(fā)光的波長,記錄熒光強度隨激發(fā)波長的變化。

3、穩(wěn)態(tài)熒光和熒光壽命的激發(fā)波長是一樣的么?

答:不一樣,穩(wěn)態(tài)熒光是固定波長,熒光壽命做不同波長來確定最強激發(fā)。

Q4、壽命測試中,激發(fā)波長可以大于發(fā)射波長么?

答:不可以。

Q5、穩(wěn)態(tài)熒光測試可以測試量子產率嗎?

答:可以測試。

Q6、不知道激發(fā)波長,能進行PL測試嗎?

答:在未知激發(fā)波長的情況下,需要反復調整參數進行測試,還很有可能達不到預期的測試要求,導致后面一系列的數據問題,所以在測試之前最好能確定激發(fā)波長。

Q7、峰比較弱是什么原因?

答:一般測試時候都會調節(jié)參數,最后給出的數據都是在能力范圍內能給出的最佳數據;但是有的樣品熒光效應本身不強,故而測出來的結果不好。

Q8、穩(wěn)態(tài)熒光和瞬態(tài)熒光的區(qū)別是什么?

答:穩(wěn)態(tài)比較熒光強度,一般強度越低說明載流子分離效果越好;瞬態(tài)比較壽命,壽命長短對性能的影響要視機制而定。

Q9、上轉換熒光量子產率是如何計算的?

答:上轉換熒光量子產率=(樣品發(fā)射波長面積-背景發(fā)射波長面積)/(背景激發(fā)波長面積-樣品激發(fā)波長面積)。

Q10、測光譜光源需要用到激光器的?

答:熒光光譜儀測常規(guī)發(fā)射譜的光源就是氙燈,測壽命的激光器光源不適合來測光譜!有些材料只能在特定激光激發(fā)下才能產生熒光,其發(fā)射光譜需要特定波長的大功率激光器來測,即激光誘導的熒光。

像一些光催化、半導體材料等,可以考究下文獻測穩(wěn)態(tài)譜用的是什么光源,氙燈測試合不合適。如需要激光光源測光譜的請搜索拉曼-熒光聯(lián)用測試,用拉曼設備測試激光誘導的熒光。

Q11、樣品一定先測穩(wěn)態(tài),再測量子產率、瞬態(tài)光譜?

答:產率測試前,樣品要測過光譜,不要沒有測過熒光就直接測產率??赏瑫r預約“發(fā)射譜”+“量子產率”測試;

穩(wěn)態(tài)譜的數據是壽命測試的必要條件,沒有測過光譜的,不清楚監(jiān)測波長的,務必選擇發(fā)射譜測試。一般穩(wěn)態(tài)譜和壽命用的激發(fā)波長是一樣的,或者是相近波長的激光器。熒光壽命的監(jiān)測波長通常是光譜峰位或根據樣品發(fā)射機制來確定的。

Q12、熒光發(fā)射光譜峰比較弱是什么原因造成的?

答:如果不是最佳激發(fā)波長激發(fā)的,發(fā)射譜峰就會比較弱,測前應盡可能提供最佳激發(fā)波長。最佳激發(fā)波長激發(fā)時,會調節(jié)參數,在能力范圍內給出最佳數據;但如果樣品熒光效應本身不強,發(fā)射峰結果比較弱也是必然的。

Q13、樣品激發(fā)波長是325mm,如果最大的發(fā)射峰在325或650mm左右,能不能測出來?

答:通常不能。因為在激發(fā)波長的整數倍都會出現(xiàn)倍頻峰,這個情況只能通過加濾波片進行解決,關于這個需要提前溝通咨詢。

Part3:PL檢測組件的革命性突破

PL(光致發(fā)光)檢測能夠實現(xiàn)對硅片、擴散、刻蝕、電極印刷、電池片等各個工藝環(huán)節(jié)的檢測分析,可以快速有效的定位生產環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題,為產品質量提供可靠的保證。

51camera依據PL(光致發(fā)光)檢測原理,即利用特定波長的激光作為激發(fā)光源,提供一定能量的光子,樣片中處于基態(tài)的電子在吸收這些光子后而進去激發(fā)態(tài),發(fā)出1150nm左右的紅外光為波峰的熒光,然后利用高靈敏、高分辨率的相機進行感光、成像的原理自主研發(fā)推出了ZQLB一體式機器視覺組件,該產品方案能有效避免和解決EL檢測中存在的問題。

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方案優(yōu)勢

◆ 無接觸式檢測,不易產生隱裂或碎片等二次缺陷

◆ 檢測效率高(300ms內)

◆ 覆蓋工藝段多、過程可監(jiān)控

一體化組件,安裝方便,易于操作

◆可用于硅片、工藝過程片、太陽能電池片、組件產品等多種產品檢測

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