一、 光致發(fā)光的概念與用途

　　光致發(fā)光(Photoluminescence,簡(jiǎn)稱PL)是半導(dǎo)體材料的一種發(fā)光現(xiàn)象。是指材料中的電子吸收外界光子后被激發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)光的過(guò)程。處于激發(fā)態(tài)的電子是不穩(wěn)定的，可以向較低的能級(jí)躍遷，以光的形式釋放出能量。

　　發(fā)光的頻率、相位、振幅、方向、偏振態(tài)等，攜帶了材料的大量基本信息，是一種探測(cè)材料電子結(jié)構(gòu)的非常重要的方法。另外它與材料無(wú)接觸，不損壞材料，并且靈敏度高且信息準(zhǔn)確，被廣泛應(yīng)用于材料的帶隙檢測(cè)，雜質(zhì)等級(jí)與缺陷分析，及材料的復(fù)合機(jī)制研究和材料的品質(zhì)鑒定等各個(gè)領(lǐng)域。

　　二、 PL檢測(cè)在光伏產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用是必然趨勢(shì)

　　近年來(lái)，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，特別是中國(guó)大陸，太陽(yáng)能電池投資異常巨大，上千家光伏企業(yè)，產(chǎn)能已明顯過(guò)剩，另外歐美經(jīng)濟(jì)危機(jī)也極大影響了企業(yè)的銷售額與發(fā)展，合并和淘汰是這個(gè)行業(yè)必然的趨勢(shì)。因此，要想在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)期立于不敗之地，提高產(chǎn)品的效率和降低生產(chǎn)成本就成為了整個(gè)行業(yè)的目標(biāo)。

　　在太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)許多嚴(yán)重的問題，如雜質(zhì)、碎片、隱裂、黑心表面污染、擴(kuò)散不均、電極不良等等，正是這些缺陷限制了電池的光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命。同時(shí)，由于沒有完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，硅片原材料質(zhì)量也是參差不齊，一些缺陷片的存在直接影響到組件乃至光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，太陽(yáng)能行業(yè)需要有快速有效和準(zhǔn)確的定位檢驗(yàn)方法來(lái)檢驗(yàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題。

　　基于以上國(guó)內(nèi)外行情及生產(chǎn)線上的問題訴求，電池片PL檢測(cè)在光伏產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用就至關(guān)重要，這是由PL檢測(cè)可對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線檢測(cè)及具有極高的檢測(cè)速度所決定的。PL檢測(cè)能夠在線和離線對(duì)硅片、絨面、擴(kuò)散、刻蝕、PECVD、電極印刷、燒結(jié)、電池片等各個(gè)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)和分析;是分析工藝問題，提高成品率，降低成本必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，為產(chǎn)品質(zhì)量和公司品質(zhì)提供了完全可靠的保障。

　　三、 光伏電池PL檢測(cè)的基本原理

　　PL光致發(fā)光為光伏電池缺陷檢測(cè)提供了不可取代的解決方案。既然如此重要，那必然要了解一下它的原理。

　　通常利用特定波長(zhǎng)的激光作為激發(fā)光源，提供一定能量的光子，電池片中處于基態(tài)的電子在吸收這些光子后而進(jìn)入激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的電子屬于亞穩(wěn)態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)回到基態(tài)，并發(fā)出1150 nm(硅片電池為例)左右的紅外光為波峰的熒光。利用高靈敏高分辨率的照相機(jī)進(jìn)行感光，然后將圖像通過(guò)通過(guò)軟件進(jìn)行分析。

　　發(fā)光的強(qiáng)度與本位置的非平衡少數(shù)載流子的濃度成正比，而缺陷將是少數(shù)載流子的強(qiáng)復(fù)合中心，因此該區(qū)域的少數(shù)載流子濃度變小導(dǎo)致熒光效應(yīng)減弱，在圖像上表現(xiàn)出來(lái)就成為暗色的點(diǎn)、線，或一定的區(qū)域，而在樣片內(nèi)復(fù)合較少的區(qū)域則表現(xiàn)為比較亮的區(qū)域。因此，可通過(guò)觀察光致發(fā)光成像，來(lái)判斷樣片是否存在缺陷，雜質(zhì)等等最終影響電池效率的因素。

　　四、 光伏電池PL測(cè)試儀的分析結(jié)果

　　1. EL檢測(cè)分析

　　PL光致發(fā)光的系統(tǒng)中的EL模塊，可以清楚檢測(cè)到電池片中包括隱裂在內(nèi)的各種缺陷，可以完全取代專門的EL檢測(cè)設(shè)備。

　　2.完整的在線檢測(cè)分析。

　　PL光致發(fā)光檢測(cè)系統(tǒng)可對(duì)電池生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工藝進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行問題的精準(zhǔn)分析。是獨(dú)一無(wú)二的可整體檢測(cè)的系統(tǒng)，并且可以真正實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，檢測(cè)速度非?？欤科瑱z測(cè)時(shí)間小于1秒。通過(guò)PL系統(tǒng)分析，可精確定位到擴(kuò)散這一步有問題，擴(kuò)散厚度不均，滾輪損壞等;后續(xù)的工藝乃至最后的電池片結(jié)果說(shuō)明，厚度不均的問題在之后的環(huán)節(jié)對(duì)晶體進(jìn)行了優(yōu)化，最后不會(huì)明顯減低電池片效率，而滾輪的損壞影響到之后所有的環(huán)節(jié)，并最終影響到電池片效率。

　　3. 少子壽命的分析

　　PL系統(tǒng)可以分析整個(gè)面及內(nèi)部指定位置的少子壽命，并可以分析不同壽命的原因。

　　4. PL系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果與其他設(shè)備對(duì)比

　　曜華激光的PL檢測(cè)儀不僅可準(zhǔn)確計(jì)算出少子，并且可通過(guò)各種結(jié)果來(lái)分析少子壽命降低的原因。這是其他設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

　　五、 總結(jié)

　　曜華激光的PL檢測(cè)儀能夠適用于單晶硅片及電池、多晶硅片及電池、薄膜電池、化合物電池等幾乎所用的太陽(yáng)能電池。能夠檢測(cè)少子壽命、串聯(lián)電阻、進(jìn)行硅片分類、檢測(cè)各種缺陷等完整的一系列參數(shù)。檢測(cè)速度快，時(shí)間小于1秒，精度高，能實(shí)時(shí)找到每個(gè)致效率降低的缺陷和原因，真正實(shí)現(xiàn)了在線的準(zhǔn)確快速檢測(cè)，是減低生產(chǎn)成本，提高電池品質(zhì)，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力革命性增長(zhǎng)的必不可少的檢測(cè)設(shè)備。