专利名称：时间分辨光致发光成像系统和光伏电池检验的方法
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(CXD)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-P⑶或等同技术测量标准晶片(“goldeWafer)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。所述方法还可以包括在第五时间时捕获第五光致发光曝光数据，所述第五时间在所述第四时间之后；并且所述组合可以包括组合所述第一、第二、第三、第四和第五光致发光曝光数据，以生成所述晶片的光致发光衰减曲线。施加所述光脉冲包括在第一时间时施加所述光脉冲，并且所述方法还可以包括在所述晶片上第二次施加所述光脉冲以弓I起光致发光。所述方法还可以包括在所述第一时间时捕获第四光致发光曝光数据；在所述第二时间时捕获第五光致发光曝光数据；在所述第三时间时捕获第六光致发光曝光数据；组合所述第一时间时的所述第一光致发光曝光数据和所述第四光致发光曝光数据，以生成所述第一时间时的第一光致发光图像；组合所述第二时间时的所述第二光致发光曝光数据和所述第五光致发光曝光数据，以生成第二光致发光图像；组合所述第三时间时的所述第三光致发光曝光数据和所述第六光致发光曝光数据，以生成第三光致发光图像；以及组合所述晶片的所述第一、第二和第三光致发光图像，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施加所述光脉冲之前感测所述晶片。所述方法还可以包括基于所述光致发光衰减曲线确定所述晶片的载流子寿命。所述晶片可以是光伏电池。所述晶片可以包括硅。


并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与本说明书一起用于解释和说明本发明的原理。附图旨在以图解的方式说明示例性实施例的主要特征。附图并不旨在描绘实际实施例的每个特征，也不旨在描绘所描绘的元件的相应尺寸，且没有按比例绘制。图I是光伏电池的示意图；图2A是示出激光脉冲和示例性光伏电池的光致发光衰减曲线的曲线图；图2B是示出图2A的光致发光衰减的归一化示图的曲线图；图2C是示出根据本发明的一个实施例所收集的曝光序列的强度图的曲线图；
图3是在根据本发明的一个实施例的光伏电池的检验装置的框图；图4是根据本发明的一个实施例的图3的光伏电池检验装置的示意图；图5是根据本发明的一个实施例的照相机的详细示意图；图6是示出硅的光致发光光谱、现有技术传感器的灵敏度以及根据本发明的一个实施例照相机的灵敏度的曲线图；图7是示出根据本发明的一个实施例的时间分辨光致发光方法的流程图；图7A和7B是示出根据本发明的一个实施例的图7的方法的示意图；图8是示出短于根据本发明的一个实施例的光脉冲的寿命的示意图；图9A和9B是示出图7的方法的示意图，其中衰减曲线是具有短于根据本发明的一个实施例的光脉冲的寿命的晶片所生成的；图10是示出根据本发明的一个实施例的检验光伏电池的示意图；图11是根据本发明的一个实施例的光伏电池处理系统的示意图；以及图12是根据本发明的一个实施例的示例性计算机系统的框图。
具体实施例方式公开了用于成像和检验光伏电池的时间分辨光致发光技术。光致发光强度与载流子寿命成正比-Ia=cAn=cT，其中η为载流子电荷密度，c是常数，T是寿命。脉冲光源对晶片进行闪光，在硅中的生成过剩载流子，引起光致发光。通过使用具有快速响应的光探测器成像随时间而变的光致发光衰减来监测载流子复合率。生成了光致发光衰减曲线，并且有效寿命提取自所述曲线。因此，直接测量了所述有效寿命。现在将参照图I详细描述本发明的实施例。图I示出了示例性的光伏电池100。光伏电池通常包括将能量从阳光转化为电能的半导体晶片104。半导体晶片104通常是硅，但是应当理解可以使用其它材料。在半导体晶片104的任一端设置金属接触部108、112 (阳极/阴极引线)来收集电能120。还可以设置电流源116。图2A是示出紧接着激光脉冲208之后的示例性硅晶片的光致发光衰减曲线200的曲线图。如图2A中所示，激光脉冲比寿命短得多(B卩，与约Iys的光致发光的寿命相比，激光脉冲约为50ns)。图2B是图2A的光致发光衰减曲线200的示例性曝光序列的强度图。图2B中所示的线212的斜率揭示了寿命约为I μ S。利用照相机每250ns收集200ns曝光的序列来捕获图2B的线212。图2C示出了拟合图2B的光致发光衰减曝光序列的对数的线220。图2C的线220的斜率等于寿命的倒数。图3示出了根据本发明的一个实施例的检验系统300。检验系统300包括控制器304、照相机308、脉冲光源312和光伏电池或晶片316。系统300还可以包括晶片传感器320。如图4中所示，对于在测试下的装置316而言，系统300还可以包括高效率光学元件400、外壳404和支撑412。回过来参照图3，控制器304可包括处理器324和存储器328。控制器304可包括计时电路。结合脉冲光源312使用照相机308，来直接监测光伏电池316的光致发光衰减。在一个实施例中，支撑412是静电卡盘。在其它实施例中，支撑412是传送机。在一个实施例中，检验系统300设计成在约50-75cm的距离处(S卩，支撑412与照相机308之间的距离约为50-75cm)成像IOX IOcm或15X 1 5cm的光伏电池316。照相机308从在系统300中经受检验的光伏电池捕获光致发光图像。可以优化照相机308来捕获这些光致发光图像，并且可以优化照相机308来从特定类型的光伏电池(例如，硅光伏电池)捕获图像。照相机308的特征在于它对低光敏感，可以将其迅速地开启/关闭(例如，每1-2 μ s)并且它对硅发光的波长(例如，至少约950nm-1250nm)敏感。在一个实施例中，照相机308是电子轰击式有源像素传感器(EBAPS)。美国专利No. 6657178中公开了一种具有EBAPS传感器的示例性照相机，该美国专利的整个内容藉此通过引用并入于此。图5中示出了 EBAPS传感器的详细示图。如图5中所示，EBAPS传感器500包括面板504、光电阴极508、CXD或CMOS 512 (可以是背照式(XD/CM0S)和封装516。真空520形成在光电阴极508与(XD/CM0S阳极512之间。在使用中，通过光电阴极508产生电子形成光子。所述电子由光电阴极发出并由高压加速。加速的电子撞击CCD/CM0S阳极512。电子在阳极512中减速，产生了许多二次电子。由(XD/CM0S阳极512记录并测量一次电子和二次电子的云。在一个特定的实施例中，照相机308是电子轰击式、背照式的130万像素CMOS照相机，其每秒钟可以捕获30帧。在一个实施例中，EBCMOS照相机使用InGaAsP焦点阵列，与InGaAs焦点平面阵列照相机相比，所述InGaAsP焦点阵列使固有暗电流降低了一百倍以上，并且具有低得多的读出噪声。照相机308还可以具有电子轰击式增益来放大每个光子的信号。图6是示出硅的光致发光光谱600(即，约950nm-1250nm，且峰值在约1150nm处)、现有技术传感器的灵敏度604以及根据本发明的一个实施例照相机的灵敏度608的曲线图。如图6中所示，如由线608所表明的，照相机308能够收集如由线600所示的光致发光光谱的全部强度覆盖，而由线604所示的传统硅传感器灵敏度的覆盖率小于1%。回过来参照图3，脉冲光源312生成引起光伏电池316中的光致发光的光。在一个实施例中，脉冲光源312是脉冲LED或闪光灯。在一个实施例中，能够以小于约IOOns的任何值或任何值范围开启/关闭光源312，并且脉冲之间的时间约为IOOHz至5kHz。应当理解，脉冲光源312配置为使光指向光伏电池/晶片316，所述光不仅是可见光，还包括红外光和紫外光。所使用的脉冲比光伏电池316的寿命短得多。这使得照相机308可以在沿光致发光衰减的时间的若干点处成像晶片316。照相机308捕获与所研究的材料的寿命的阶数(order)相同的曝光或者比所研究的材料的寿命短的曝光。(硅的少数载流子寿命可以从略小于I μ S变化为若干ms)。因此，照相机308应当能够以与光脉冲大约相同的速率(例如，约IOOHz至5kHz)积累曝光。在使用中，光伏电池或晶片316放置在照相机的视场中。在一个实施例中，当电池/晶片316放置在照相机的视场中时，使用传感器320来检测。当控制器304从传感器320接收到电池/晶片316处于适当的位置的信号时，可以由控制器304将触发信号发送至照相机308和脉冲光源312。当电池/晶片316位于照相机308的视场下时，然后脉冲光源进行闪光来照射电池/晶片316数微秒。光的短猝发(burst)照射晶片316，并且光致发光辉光在微秒之内从明亮和模糊到暗淡和清晰。在适当的时延之后，照相机的内部计时发生器向栅极光电阴极发送第二触发脉冲，并且从晶片316捕获光致发光。照相机308捕获到持续数十至数百微秒的清晰暗淡的辉光。光脉冲和延迟曝光在一毫秒内发生。读出图像需要33ms，并且在一 秒内整个过程可以轻松地完成至少20次。然后，将由照相机308所记录的图像发送至计算机(控制器304或与照相机308通信的另一计算机)来进行图像分析。然后，可以将这个信息反馈至过程控制系统中，并且在多个时延和多个脉冲之后，可以重复所述过程若干次以收集曝光数据(例如，如图2B中所示)。然后，计算机可以对曝光数据拟合线，以生成光致发光衰减曲线(例如，如图2C中所示)。在一个实施例中，计算机可以组合紧接着多个脉冲之后的曝光数据以针对每一时延生成图像。计算机还可以计算出曲线的斜率来计算有效寿命。计算机可以显示光伏曲线和寿命信息，并且还提供关于电池/硅片316的信息，诸如整体效率、均匀性、暗缺陷，等等。计算机还可以显示光伏电池/硅片316的图像。然后，这一信息可以用于接受/废弃电池/硅片316并将它们贮藏起来，使得可以用一致的效率评价(efficiency rating)来制造太阳能面板。计算机还可以使用寿命信息来提供过程监测和/或电池/晶片分级。应当理解，如果激光脉冲宽度和照相机曝光时间与光致发光寿命的阶数相同，就可以提取寿命。在这种情况下，可以使用最小二乘迭代重卷积来确定光致发光寿命。测量的衰减轮廓是激光脉冲、照相机曝光轮廓和光致发光寿命的卷积。可以测量激光脉冲和照相机曝光轮廓，然后与各个寿命卷积，直到发现生成最接近于测量的轮廓的衰减轮廓的寿命。还应当理解，检验模块300可以与其它已知的检验技术结合来收集关于光伏电池/晶片316的其它信息。图7是是示出根据本发明的一个实施例的用于确定光致发光寿命的时间分辨过程的流程图。应当理解，以下所描述的过程700仅仅是示例性的，并且可以包括更少或更多的步骤数，并且，至少一些步骤的顺序可以不同于以下所描述的顺序。如图7中所示，过程700可以从感测晶片(或电池)702开始。例如，传感器320可以感测位于照相机308下方适当的位置的晶片/电池316，并且可以向控制器304发送信号。光源是脉冲的(方框704)以照射晶片，这使得晶片发出辉光(方框708)。例如，控制304可以向脉冲光源312发送触发信号304，从而朝向晶片/电池316产生脉冲光。然后，照相机捕获曝光(方框712)。例如，照相机308捕获作为如上所述的曝光的光致发光数据。可以通过生成多个光脉冲并捕获紧接着每一光脉冲之后的曝光数据来将这一过程重复若干次，从而生成充足的曝光来生成特定时间时的图像。一旦捕获了充足的曝光数据(方框716)，就会出现时延(方框724)，并且所述过程再次重复自身。例如，可以使光源产生一次或多次脉冲，并且照相机按照以上所述捕获曝光数据。紧接着多个时延之后再次重复所述过程，直到有充足的曝光数据来生成光致发光衰减曲线。在一个实施例中，出现了在约5个时延与约50个时延之间的任何值或任何值范围的时延来生成光致发光衰减曲线。应当理解可以出现少于5个时延或多于50个时延。在一个实施例中，时延可以有数纳秒或数微秒的不同，并且在一个实施例中，时延可以以约IOns至约200 μ s之间的任何值或值范围出现。应当理解，时延可以小于IOns或大于200 μ S。在一个实施例中，所述过程重复在约10次至约2000次之间的任何值或任何值范围的次数。应当理解，所述过程可以重复自身少于10次或多于2000次。在一个实施例中，对于给定的时延而言，捕获曝光数据的次数不同。例如，当信号较强时，在衰减曲线的开始，所述过程可以重复约10至约100次，但是当信号较弱时，所述过程可以重复约100至约2000次。应当理解，通过收集每个数据点或每个时延的曝光，提高了信噪比。 如上所述，例如，图7Α和7Β示出了对多个脉冲750捕获多个曝光。在图7Β中，时延754大于照相机的曝光756之前的时延752。如图7Α和7Β中所示，脉冲之间的示例性时间小于1ms。回过来参照图7，一旦照相机捕获了足够的曝光来生成光致发光衰减曲线(方框728)，所述曝光在计算机上组合成图像，并且基于在各个时延的不同图像生成光致发光衰减曲线(方框732)。如上所述，可以使用光致发光衰减曲线来确定晶片的寿命(框736)。然后，寿命可以用于接受/废弃晶片。在一个实施例中，计算机确定晶片是否可接受。在另一实施例中，计算机向显示器输出寿命，人类操作员确定晶片是否可接受。由于衰减曲线的测量是直接的，所以不需要校准。数据收集发生在数秒钟内，并且结果是晶片/电池寿命的高分辨率。寿命图像不取决于光致发光强度，并且不存在吸收或反射效应。如图8中所示，这是样品的寿命比照射源的脉冲时间或成像器的最小曝光时间短的情况。如果可以比寿命更精细地控制照射与曝光之间的延迟，则仍然可以从比照射脉冲短的光致发光衰减中提取正确的寿命。对于本实施例而言，EBAPS照相机是有利的，因为它们具有本征滤光器且不响应于短波长光，从而可以执行重叠照射和曝光。因此，光源312和照相机308可以在同一时间操作。如图9A中所示，脉冲链用于生成光致发光衰减曲线，在所述脉冲链中曝光相对照射脉冲在时间上重叠。在图9A中所示的脉冲链中，示出了在给定延迟时间的单个曝光，但是在特定延迟时间可以有数十至数千的曝光以积累有用的图像。图9B中示出了由重叠曝光构成的示例性衰减曲线。可以使用诸如最小二乘迭代重卷积或矩量法等统计方法来从图9B中所示的测量的衰减曲线中提取的光致发光寿命。图10示出了示出具有传送机1000的检验系统300的检验系统1000的示意图。如图10中所示，多个光伏电池316a-e在传送机1000上的照相机308和脉冲光源312下方传递。由于脉冲光致发光使用选通照射，所以传送带永远不需要停止。最大吞吐量的限制因素是不再是成像子系统，而是物理处理和输送晶片的系统的能力，这使得检验系统可以用于直列式过程监测系统。
图11示出了示例性的直列式过程监测系统1100。如图11中所示，因为材料处理是速率限制的步骤(成像不再是速率限制的步骤)，所以监视器可以放置在工艺线中的任何地方，而不会增大晶片处理时间。在示例性的直列式处理系统1100中，系统1100包括检验系统300/1000、蚀刻和纹理模块1104、扩散模块1108、湿法蚀刻模块1112、钝化和ARC模块1116、丝网印刷模块1120、烘烤模块1124以及测试和排序模块1128。在一个实施例中，传送机1000贯穿直列式处理系统1100从检验模块300/1000至测试和排序模块1128传递晶片/光伏电池。如图11中所示，检验系统模块300/1000可以放置在过程的开始处、蚀刻和纹理模块1104与扩散模块1108之间以检查晶体缺陷和蚀刻剂残留物、扩散模块1108与湿法蚀刻模块1112之间以监测掺杂剂均匀性和裂缝、钝化和ARC模块1116与丝网印刷模块1120之间以监测膜钝化均匀性和裂缝、丝网印刷模块1120与烘烤模块1124之间以监测金属化缺陷监测和裂缝以及作为测试和排序模块1128来进行排序和贮藏。这使得可以在处理开始之前去除晶片并且从线上去除有缺陷的晶片，这通过直列式检验实现了电池效率快速转变并且避免了误处理(misprocessing)。在一个实施例中，可以以3600晶片每小时的速度收 集过程中的(in-process)材料和成品电池的光致发光图像。优点包括增加了产量、通过更严格的过程控制提高了电池效率以及减小了处理成本。图12示出了以计算机系统1200的示例性形式的机器的图解表示，在计算机系统1200内，可以运行用于使所述机器执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的一组指令。在替代实施例中，所述机器操作为独立的装置，或者可以连接至(例如，联网至)其它机器。在联网部署中，所述机器可以以在服务器-客户端网络环境中的服务器或客户端机器的能力操作，或者作为端对端(或分布式)网络环境中的同级机器而操作。所述机器可以是服务器、个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、网络设备，网络路由器、交换机或网桥、或任何能够执行所述机器将要采取的指定动作的一组指令(顺序地或以其它方式)的机器。此夕卜，虽然仅例示了单个机器，但是术语“机器”也应视为包括单独地或共同地运行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的方法中的任何一个或多个的任何机器的集合。示例性的计算机系统1200包括处理器1202(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、或两者)、主存储器1204 (例如，只读存储器(ROM)、闪速存储器、诸如同步DRAM(SDRAM)或存储器总线DRAM (RDRAM)等动态随机存取存储器(DRAM)，等等)和静态存储器1206(例如，闪速存储器、静态随机存取存储器(SRAM)，等等)，其经由总线1208而相互通信。计算机系统1200还可以包括视频显示单元1210 (例如，液晶显示器(IXD)或阴极射线管(CRT))。计算机系统1200还包括字母数字输入装置1212(例如，键盘)、光标控制装置1214 (例如，鼠标)、磁盘驱动单元1216、信号生成装置1220 (例如，扬声器)和网络接口装置1222。磁盘驱动单元1216包括计算机可读介质1224，其上存储一组或多组体现本文所描述方法或功能中的任何一个或多个的指令(例如，软件1226)。在由计算机系统1200运行软件1226的过程中，软件1226还可以完整地或至少部分地驻留在主存储器1204中和/或处理器1202中，主存储器1204和处理器1202也构成计算机可读介质。软件1226还可以经由网络接口装置1222在网络1228上发送或接收。虽然在示例性实施例中所示的计算机可读介质1224是单个介质，但是术语“计算机可读介质”应当视为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个媒质(例如，集中式或分布式数据库、和/或相关的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读介质”还应当视为包括能够存储、编码或携带一组用于由机器运行的并且使所述机器执行本发明的方法中的任何一个或多个的指令的任何有形介质。因此，术语“计算机可读存储介质”应当视为包括但不限于固态存储器以及光和磁介质。应当注意，计算机在本文中例示和讨论为具有各种执行特定功能且彼此相互作用的模块。应当理解，仅仅基于这些模块的功能而分离这些模块，以便描述并且表示计算机硬件和/或存储在计算机可读介质上用于在适当的计算硬件上执行的可执行软件代码。可以以任何方式如上作为模块将不同模块和单元的各种功能组合或分离为硬件和/或存储在计算机可读介质上的软件，并且可以单独或组合地使用所述各种功能。应当理解，本文所描述的过程和技术本身并不涉及任何特定设备，并且可以由任何合适的部件组合来实现。此外，可以根据本文所描述的教导来使用各种类型的通用装置。可以证实有利的是构造专用的设备来执行本文所描述的方法步骤。已经关于特定示例描述 了本发明，所述特定示例在所有方面旨在是例示性的而非限制性的。本领域技术人员将会领会，硬件、软件和固件的许多不同的组合将会适合于实践本发明。计算机装置可以是个人电脑、手持设备、服务器、PDA或可以响应于记录在介质上的计算机可读指令而执行所公开的功能的任何其它装置或装置的组合。因此，如本文所使用的短语“计算机系统”针对任何这种装置或这种装置的组合。此外，通过考虑说明书并且实践本文所公开的发明，本发明的其它实施方式对本领域技术人员来说将是显而易见的。可以单个地或以任何组合使用所描述的实施例的各个方面和/或部件。应当理解，本文所描述的过程和技术本身并不涉及任何特定设备，并且可以由任何合适的部件组合来实现。已经关于特定示例描述了本发明，所述特定示例在所有方面旨在是例示性的而非限制性的。本领域技术人员将会领会许多不同的组合将会适合于实践本发明。本说明书和示例旨在仅视为是示例性的，且本发明的真实范围和精神由以下权利要求来表明。
权利要求
1.一种系统，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，所述成像检验模块包括脉冲光源和电子轰击式有源像素传感器；以及 多个处理模块，用于将所述硅晶片处理为光伏电池。
2.根据权利要求I所述的系统，其中，所述成像检验模块还包括与所述脉冲光源和照相机通信的控制器以及晶片传感器。
3.根据权利要求I所述的系统，其中，所述多个处理模块选自由蚀刻、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。
4.根据权利要求I所述的系统，其中，所述成像检验模块是第一成像检验模块，并且其中，所述系统还包括在所述多个处理模块中的两个之间的第二成像检验模块。
5.—种检验模块,包括 脉冲光源，用于在晶片中引起光致发光； 照相机，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，用于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。
6.根据权利要求5所述的检验模块，还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。
7.根据权利要求5所述的检验模块，其中，所述晶片是光伏电池。
8.根据权利要求5所述的检验模块，其中，所述晶片包括硅。
9.根据权利要求5所述的检验模块，其中，所述照相机配置成检测从至少约950nm到至少约1250nm的光致发光波长。
10.根据权利要求5所述的检验模块，其中，所述照相机包括InGaAsP焦点阵列。
11.一种方法，包括 使第一光脉冲指向晶片以引起光致发光； 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； 使第二光脉冲指向所述晶片以引起光致发光； 在所述第一时间时捕获第四光致发光曝光数据； 在所述第二时间时捕获第五光致发光曝光数据； 在所述第三时间时捕获第六光致发光曝光数据； 组合所述第一时间时的所述第一光致发光曝光数据和所述第四光致发光曝光数据，以生成所述第一时间时的第一光致发光图像； 组合所述第二时间时的所述第二光致发光曝光数据和所述第五光致发光曝光数据，以生成第二光致发光图像； 组合所述第三时间时的所述第三光致发光曝光数据和所述第六光致发光曝光数据，以生成第三光致发光图像；以及 组合所述晶片的所述第一、第二和第三光致发光图像，以生成所述晶片的光致发光衰减曲线。
12.根据权利要求11所述的方法，还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；并且其中，所述组合包括组合所述第一、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。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括在第五时间时捕获第五光致发光曝光数据，所述第五时间在所述第四时间之后；并且其中，所述组合包括组合所述第一、第二、第三、第四和第五光致发光曝光数据，以生成所述晶片的光致发光衰减曲线。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括在施加所述光脉冲之前感测所述晶片。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述光致发光衰减曲线确定所述晶片的载流子寿命。
16.—种方法,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，其中，捕获所述第二光致发光曝光数据与捕获所述第一光致发光曝光数据和捕获所述第三光致发光曝光数据中的至少一个重叠；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。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括在施加所述光脉冲之前感测所述晶片。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括基于所述光致发光衰减曲线确定所述晶片的载流子寿命。
19.一种方法,包括 使第一多个光脉冲指向晶片以引起光致发光； 在第一时延之后，针对所述第一多个光脉冲中的每一个捕获光致发光曝光数据； 使第二多个光脉冲指向所述晶片以引起光致发光； 在第二时延之后，针对所述第二多个光脉冲中的每一个捕获光致发光曝光数据，所述第二时延不同于所述第一时延； 使第三多个光脉冲指向所述晶片以引起光致发光； 在第三时延之后，针对所述第三多个光脉冲中的每一个捕获光致发光曝光数据，所述第三时延不同于所述第一时延和所述第二时延；以及 由所述光致发光曝光数据生成所述晶片的光致发光衰减曲线。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括在施加所述光脉冲之前感测所述晶片。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括基于所述光致发光衰减曲线确定所述晶片的载流子寿命。
全文摘要
本发明公开了一种时间分辨光致发光技术以成像光伏电池和晶片。使用具有快速响应的光探测器来直接测量有效寿命。脉冲光源对晶片进行闪光，在硅中生成过剩载流子。通过成像随时间而变的光致发光衰减来监测载流子复合率。有效寿命可以提取自光致发光衰减曲线，所述光致发光衰减曲线可以用于确定光伏电池和晶片的质量。
文档编号G01J3/40GK102859338SQ201180017387
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者B·特鲁 申请人:因特瓦克公司