EL Yana Nuna Muku Inda Yake Duhu, Amma Ba Me yasa ba: Dala Hudu na Kayan Aikin Binciken PV
Teburin Abubuwan Ciki
EL Yana Nuna Muku Inda Yake Duhu, Amma Ba Me Yasa Ba
#PVNotes #EL #PL #AOI #DefectAnalysis
Injiniyan binciken Zhou ya daɗe yana kallon wani yanki mai duhu a hoton EL na tsawon mintuna biyar.
A kan allon kayan aiki, darajar grayscale na wannan yanki ta kasance ƙasa da yankin da ke kewaye. Injiniyan tsari Zhang ya tsaya a bayansa ya tambaya, “Matsalar tana fitowa daga ina?”
Zhou bai juya ba.
“EL ya gaya mini wannan yanki yana da duhu. Amma bai gaya mini ba ko Layer na passivation ya lalace, yawan interface-state ya karu, ko kuma wani oxygen precipitate an riga an binne shi a cikin silicon wafer.”
Zhang ya buɗe bakinsa amma bai san yadda zai amsa ba.
Wannan shine ɓangaren rashin jin daɗi na kayan aikin bincike na layin samarwa kamar EL: suna gaya maka cewa wani abu ya faru, amma ƙila ba za su gaya maka ainihin abin da ya faru ba.
1. Na Farko, Menene EL A Zahiri Yake Aunawa?
Silicon crystalline yana da bandgap kusan 1.12 eV, wanda yayi daidai da tsawon photon kusan 1,107 nm. Wannan yana cikin kewayon infrared kusa kuma ba za a iya gani da idon mutum ba. Tsarin EL na samarwa don haka suna amfani da na'urori masu gano infrared kusa, gami da kyamarori InGaas, don ɗaukar siginar da aka fitar.
EL na nufin electroluminescence. Ana amfani da forward bias ga hasken rana, yana shigar da ƙananan masu ɗaukar kaya a cikin p-n junction. Lokacin da electrons da holes suka haɗu ta hanyar radiative, wani ɓangare na kuzarinsu yana fitowa a matsayin photons.
A zahiri, Hasken EL yana nuna haɗakar tasirin halayen haɗuwa na gida da rarraba wutar lantarki da aka shigar.
EL na iya bayyana wasu matsaloli na yau da kullun:
Hanyar wutar lantarki da ta katse, kamar yatsa mai karye ko haɗin solder mara kyau, tana bayyana duhu.
Damuwa ta inji wacce ke haifar da ƙananan tsaga ko manyan tsaga tana haifar da wurare masu duhu waɗanda ke warewa ko raunana ta hanyar lantarki.
Kwayar hasken rana mai ƙarancin inganci na iya bayyana duhu a mafi yawan ko duk yankinta.
Tarin lahani masu aiki da haɗuwa a wani yanki na iya bayyana a matsayin tabo mai duhu.
EL kuma yana da iyaka bayyananne:
Ba ya auna ingancin passivation kai tsaye. Yana rikodin amsawar luminescence bayan shigar da masu ɗaukar kaya.
Ba ya auna yawan yanayin interface kai tsaye.
Ba zai iya gano kowane lahani na crystal bulk a fili ba, kamar dislocations, oxygen precipitates, ko concentric-ring defects. Waɗannan na iya bayyana kawai a matsayin bambance-bambancen grayscale marasa tabbas.
Hoton EL guda ɗaya ba zai iya ɗaukar raguwar aiki a kan lokaci ba. Na'urar na iya zama mai karɓuwa a yau amma ta fuskanci raguwar passivation bayan watanni na aiki ko tsufa mai sauri.
A taƙaice, EL yana da kyau sosai wajen nuna ko rarraba wutar lantarki ba ta daidai ba. Ba cikakkiyar ma'aunin ingancin kayan aiki ba ne.
Wannan shine layin rabuwa tsakanin EL da kayan aikin bincike masu zurfi da aka tattauna a ƙasa.
2. Dala mai Matakai Huɗu na Kayan Binciken Photovoltaic
Hanyoyin binciken PV za a iya haɗa su zuwa matakai huɗu bisa ga girman da suke lura da kuma yanayin da ake buƙata don yin ma'auni.
Yayin da kake zurfafa, kana kusantar tushen matsalar. Cinikin yawanci shine tsada mafi girma, gwaji a hankali, shirya samfur mai rikitarwa, ko bincike mai lalacewa.
| Mataki | Kayan aiki na yau da kullun | Babbar tambaya da aka amsa | Yanayin gwaji na yau da kullun | Babban iyaka |
|---|---|---|---|---|
| Matsayin layin samarwa | AOI na gaba, AOI na baya, EL, PL | Ina rashin daidaituwa yake? | Sauri, mara lalacewa, bincike na layi ko kusa da layi | Yawanci yana nuna alamun maimakon tushen dalilai |
| Matsayin mai ɗauka | PL na ci gaba, hoton bakan, gwajin tsawon rayuwar 'yan tsiraru | Shin kayan aiki ne mai aiki, shin rufewa ya isa, kuma ina sake haɗuwa ke faruwa? | Binciken dakin gwaje-gwaje na layi ko samfur | Sakamako ya dogara da matakin allura, daidaitawa, da zato na ƙirar |
| Matsayin ƙananan tsari | SEM, TEM, XRD, Raman, FTIR | Wane lahani na tsari, tsaka-tsaki, crystalline, ko sinadarai yake akwai? | Binciken dakin gwaje-gwaje, wani lokaci mai lalacewa | Mai tsada, jinkiri, kuma ya dogara sosai da shirye-shiryen samfur |
| Matsayin bin diddigin gazawa | Tsufa na UV, jerin LeTID, maimaita gwajin EL/PL/rayuwa/IV | Yaya lahani ke canzawa tare da lokaci da damuwa? | Tsufa mai sauri tare da siffata lokaci-lokaci | Yana buƙatar jerin gwaje-gwaje masu sarrafawa da dogon lokacin lura |
Layer 1: Binciken Layin Samarwa — Saitin Tace Kayan Aiki Hudu
Wannan shine layin farko na kariya. A cikin layin samarwa da aka daidaita yadda ya kamata, kowane tantanin halitta ko module na iya wucewa ta waɗannan matakan bincike.
AOI na gaba da AOI na baya: Injin gani yana magance lahani da za a iya gani ta hanyar gani. Abubuwan da aka fi mayar da hankali sun haɗa da daidaiton rufi, lahani na ƙarfe da bugu, ingancin haɗin kai, da daidaiton tsari. Binciken gaba da baya daban ya rufe babban jigon gani na saman biyu.
EL: EL yana kimanta rarraba halin yanzu. Matsaloli masu duhu, yatsu masu karye, ƙananan tsagewa, wuraren da ba su aiki, da wasu lahani na haɗin kai suna bayyana.
PL: PL na iya ba da bayanai game da ingancin passivation da tsawon rayuwa. Ana iya amfani da shi ga wafers masu shigowa, sel da aka sarrafa, da tsarin da aka yi passivation kafin a kafa cikakkiyar na'urar lantarki. Idan aka haɗa shi da kyau a cikin samarwa, yana taimakawa cire wafers ko sel masu raunin passivation ko ƙarancin rayuwa kafin a ƙara ƙarin darajar aiki.
Ƙarfin da aka raba na waɗannan hanyoyin bincike guda huɗu a bayyane yake: ba su da lalacewa, suna da sauri, kuma sun dace da dubawa mai faɗi.
Iyakarsu kuma a bayyane take. Suna aiki ne a matakin alama. Suna gaya wa ƙungiyar aiki wane samfurin ba daidai ba ne, amma tushen dalilin yana iya buƙatar bincike a waje.
Infrared thermography ya fi zama ruwan dare a matakin module fiye da cikakken binciken sel guda ɗaya. Yana da amfani don gano wurare masu zafi, tasirin inuwa na gida, dumama haɗin kai, matsalolin bypass-diode, da gazawar akwatin haɗi.
Layer 2: Binciken Matakin Carrier — Daga Ɗaukar Hoto zuwa Rarraba Ƙididdiga
Ana iya amfani da PL don gwajin samarwa, amma aikace-aikacensa mafi ƙarfi suna cikin dakunan gwaje-gwaje. Ana iya amfani da hoton spectral, PL mai dogaro da motsawa, da ƙirar haɗe-haɗe don raba tsawon rayuwar masu ƙarancin rinjaye, dogaro da allura, halayen sake haɗuwa, da hulɗar tsakanin yadudduka na na'ura ko ƙananan sel.
Gwajin tsawon rayuwar masu ƙarancin rinjaye kuma ana yin shi akai-akai a waje ko ta hanyar samfur. Misali na yau da kullun shine Sinton WCT-120, wanda ke amfani da hanyoyin wucewa ko kusa-tsaye na photoconductance. Ana haskaka samfurin, ana auna amsawar conductivity, kuma ana lissafta ingantaccen tsawon rayuwar masu ƙarancin rinjaye, τ_eff.
Tare da ingantattun samfura da ma'aunai masu tallafi, injiniyoyi za su iya bincika gudummawar tsawon rayuwar jiki da sake haɗuwar saman.
Gwajin matakin mai ɗaukar kaya yana amsa tambayoyi uku masu amfani: Shin kayan yana aiki da lantarki? Shin isasshen kariya ne? Ina sake haɗuwa ke iyakance aiki?
PL na samarwa sau da yawa yana ba da siginar wucewa-ko-ƙasa mai sauri. Halayen dakin gwaje-gwaje an yi niyya ne don bayyana dalilin da yasa siginar ta canza da kuma nawa.
Layer 3: Binciken Microstructural — Duba Cikin Crystal
A wannan matakin, binciken ya wuce hotunan luminescence kuma ya fara nazarin tsarin jiki.
SEM, ko scanning electron microscopy: Ana amfani da shi don lura da yanayin saman da sassan giciye daga ma'aunin micrometer zuwa ma'aunin nanometer, dangane da kayan aiki da samfurin.
TEM, ko transmission electron microscopy: Ana amfani da shi don lura da dislocations, stacking faults, thin films, da interfaces a babban ƙuduri. Ga a-Si/c-Si interface a cikin HJT cells ko polysilicon/oxide interface a cikin TOPCon structures, TEM yana ɗaya daga cikin kayan aiki mafi kai tsaye don duba ko interface da layer stack suna da tsabta da daidaito.
XRD, ko X-ray diffraction: Ana amfani da shi don nazarin tsarin crystal, residual stress, phase composition, da texture.
Raman spectroscopy: Ana amfani da shi don nazarin damuwa, matakan kayan, yanayin haɗin gwiwa, da crystallinity.
FTIR, ko Fourier-transform infrared spectroscopy: Ana amfani da shi don gano haɗin sinadarai da tsarin haɗin gwiwa. A cikin nazarin silicon nitride mai arzikin silicon, alal misali, ana iya haɗa siffofi na FTIR tare da shaidar XRD da TEM don tabbatar da hazo ko samuwar nanocrystals na silicon.
Kayan silicon da kansa na iya ƙunsar tsarin lahani mai wahala. Wani bincike na Wang Pengfei da abokan aiki sun rarraba lahani na monocrystalline-silicon zuwa nau'ikan ma'auni guda uku kuma sun ba da shawarar ƙananan lahani mai yawa a ƙasa da 40 lahani/mm² da kuma ɗaukar oxygen-precipitate a ƙasa da 0.5 a matsayin ma'aunin tantancewa don manyan wafers.
Lahani na zobe mai da'ira a cikin n-type Czochralski silicon na iya zama bayyanar macroscopic da ke da alaƙa da hazo oxygen. A cikin hoton EL, suna iya bayyana kawai a matsayin rauni ko ɓoye bambancin launin toka. Ana buƙatar kayan aikin nazarin microstructural ko kayan aiki don gano ainihin asalinsu.
Layer 4: Gano Kasawa — Yin Aiki da Lokaci, Ba Wuri Kawai ba
Mafi zurfin Layer ba wai kawai game da lura da ƙananan siffofi na sarari ba. Yana game da bin diddigin yadda aiki ke canzawa akan lokaci.
Lalacewar da ke haifar da UV, ko UVID, yana da alaƙa da martanin dogon lokaci na sel, kayan rufewa, musaya, da kayayyaki a ƙarƙashin hasken ultraviolet. Hoto guda ɗaya na EL ba zai iya tabbatar da tsarin lalacewa ba. Injiniyoyi suna buƙatar jerin tsufa mai sarrafawa, ma'auni maimaitawa, da kayan aikin bincike waɗanda za su iya kwatanta na'urar kafin, lokacin, da bayan fallasa.
LeTID yana bin wannan tunani. Lalacewar da ke haifar da haske da zafin jiki shine ci gaban rayuwar mai ɗaukar kaya da aikin na'urar a ƙarƙashin takamaiman yanayin aiki ko tsufa mai sauri. Ba za a iya bayyana shi gaba ɗaya ta hoto guda ɗaya mai tsaye ba.
Ma'auni da ake amfani da su a cikin jerin gano gazawar na iya haɗawa da:
Hotunan EL da PL da aka ɗauka a ƙayyadaddun tazara tsufa
Ma'aunin rayuwar mai ɗaukar kaya marasa rinjaye
Gwajin aikin IV
Ma'aunin amsawar bakan ko ingancin ƙididdiga
Halayen kayan aiki da musaya kafin da bayan tsufa
Fallasar UV, zafin jiki, zafi, halin yanzu, ko haske mai sarrafawa
Matashi na huɗu ba kayan aiki ɗaya ba ne. Hanya ce da aka gina a kan gwaje-gwajen tsufa, ma'aunai masu maimaitawa, da kuma tabbatar da shaidu.
3. Binciken Lalacewa Mai Aiki: Yi Amfani da Kawarwa, Ba Hasashe Ba
Manufar dala mai hawa huɗu ba shine siyan kowane kayan aiki da ake da su ba. Manufar ita ce sanin yadda ake kawar da yiwuwar abubuwa a cikin tsari daidai.
Binciken lalacewa na gaske yawanci yana motsawa daga saman dala zuwa ƙasa:
Fara da cikakken gwajin layin samarwa. Yi amfani da AOI na gaba da baya, EL, da PL don gano samfuran da ba su da kyau da sauri. Kudin binciken gefe yana da rahusa da zarar an haɗa tsarin cikin layin.
Gudanar da gwajin PL ko tsawon rayuwar masu ɗaukar kaya kan samfuran da ba su da kyau a EL. Wannan yana taimakawa raba matsalolin passivation ko tsawon rayuwar jiki daga matsalolin hanyar yanzu da tsarin.
Idan dalilin bai bayyana ba, matsa zuwa SEM, TEM, XRD, Raman, ko FTIR. Zaɓi kayan aiki bisa ga ko abin da ake zargi ya shafi mu'amala, lahani na crystal, lokaci na kayan, damuwa, ko haɗin sinadarai.
Idan dogon lokaci mai dogaro ya shiga, kafa jerin tsufa. Yi amfani da sarrafa UV, haske, zafin jiki, ko wasu yanayin damuwa kuma kwatanta samfurin a tazara da aka ƙayyade.
Kowane Layer yana amfani da mafi arha kuma mafi sauri hanyar da ta dace don kawar da babban saitin dama. Kayan aiki masu tsada ana ajiye su don takamaiman wuri da tabbatarwa.
Yana kama da binciken likita: fara da gwaje-gwaje na yau da kullun, matsa zuwa hoto, kuma yi amfani da biopsy kawai lokacin da shaidar da ta gabata ba za ta iya amsa tambayar ba.
Da zarar kun fahimci abin da kowane Layer zai iya gani kuma ba zai iya gani ba, kuna daina ɓata sa'o'i don warware matsalar mu'amala tare da inline EL kadai. Hakanan kuna iya zama ƙasa da yarda da karɓar rahoton PL mai tsabta a matsayin hujjar cewa an cire duk wani haɗarin abu da tsari.
Wucewar binciken PL baya nufin kai tsaye cewa ingancin na'urar ƙarshe zai yi girma. Hakanan baya tabbatar da cewa samfurin ba shi da lahani na microstructural.
4. Kuskure Uku na Gama-gari
Kuskure na 1: “EL Zai Iya Auna Lalacewa”
EL yana nuna haske na yanzu da rarraba sake haɗuwa na na'urar a ƙarƙashin zaɓaɓɓun yanayin lantarki. Lalacewa a hankali, gami da canje-canjen passivation da ke da alaƙa da UV da LeTID, tsari ne mai dogaro da lokaci.
Hoton EL guda ɗaya na iya nuna cewa akwai yanki da ya lalace, amma shi kaɗai ba zai iya tabbatar da hanyar lalacewa ba. Ana buƙatar ma'aunin rayuwa, jerin tsufa, da kuma siffantawa akai-akai.
Rashin fahimta 2: “PL da EL Kusan IrƊaya Ne, Don Haka Siyan Duka Biyu Ba Dole Ba Ne”
Hanyoyin motsa su sun bambanta.
PL yana amfani da motsa haske. Ba ya buƙatar cikakken tsarin lantarki kuma ana iya amfani da shi don bincika wafers, samfuran da aka yi passivation, da sel da aka sarrafa wani ɓangare.
EL yana amfani da allurar lantarki. Yana buƙatar hanyar lantarki mai aiki, tsarin na'urar da ta dace, da kuma matsa lamba da aka yi amfani da shi. Yana da amfani musamman don lura da rarraba yanzu da wuraren da ba su aiki a ƙarƙashin yanayin allura mai kama da aiki.
PL da EL hanyoyi ne masu haɗin gwiwa. Ɗaya ba ya maye gurbin ɗayan kawai.
Rashin fahimta 3: “Manyan Masana'antu Ne Kaɗai Ke Bukatar Kayan Aikin Microstructural”
Ainihin darasin ba shine kowane masana'anta ya sayi cikakken dakin gwaje-gwaje na SEM, TEM, XRD, Raman, da FTIR ba.
Muhimmin bangare shine fahimtar wace tambaya kowace na'ura zata iya amsawa. Da zarar an bayyana iyakar kayan aikin layi, ana iya aika samfurori zuwa dakin gwaje-gwaje na uku mai cancanta, makaman jami'a, ko cibiyar nazari ta musamman.
Wannan ilimin kuma yana taimaka wa ƙungiyoyin injiniya su tantance ko bayanan mai siyarwa suna goyan bayan sakamakon da aka yi iƙirari.
5. Bayani na Karshe
Ba kwa buƙatar mallakar kowane kayan aikin dubawa. Haka kuma ba kwa buƙatar fahimtar kowane lahani a ma'aunin atomic.
Amma idan EL ta gaya maka, “Wannan yanki ya yi duhu,” kana buƙatar sanin abin da za ka tambaya na gaba:
Me yasa ya yi duhu, kuma wane Layer na dala dubawa ya kamata ya bincika shi?
Wannan shine nisa tsakanin kawai karanta hoton EL da ainihin fahimtar lahani na photovoltaic.
Ra'ayin Ooitech
Yankin EL mai duhu ya kamata a ɗauke shi a matsayin farkon bincike, ba ganewar asali na ƙarshe ba. A kan layin samarwa, mafi kyawun sakamako yana zuwa daga haɗa tsarin EL tare da AOI, PL, rikodin tsari, da bayanan gwajin lantarki kafin a aika zaɓaɓɓun samfura don nazarin microstructural mai tsada. Ƙimar gaske ba ita ce samun ƙarin kayan aikin dubawa ba; ita ce gina hanyar yanke shawara mai iya ganowa wacce ke haɗa kowane alamar lahani zuwa gwajin da ya dace na gaba.
