專利名稱：利用發(fā)光成像測試間接帶隙半導體器件的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及利用發(fā)光成像的半導體測試，并且更具體地說涉及間 接帶隙半導體器件例如硅太陽能電池的測試。
背景技術：
太陽能電池的生產從棵露的半導體晶片例如硅晶片開始。在生產期 間，通常通過絲網印刷或掩埋接觸工藝將金屬圖案或柵格施加到晶片。 所述金屬圖案或柵格的目的是收集響應于通過外部照明源對太陽能電 池的半導體結構的激發(fā)而產生的電流。所述金屬柵格通常包括電連接到 一條或多條母線的多個指狀物。
因為效率原因， 一方面，期望使太陽能電池的光收集面積最大。這規(guī) 定了所述指狀物應當薄、窄并且間隔寬以減小光收集面積的陰影。也因 為效率原因，另一方面，期望金屬指狀物在最小電損耗的情況下傳輸電 流。這規(guī)定了金屬指狀物應當厚、寬并且間隔緊密以使電阻損耗最小。 因此太陽能電池設計的主要部分是實現這些對立要求之間的合適折衷。
光電太陽能電池制造通常由未能滿足所需效率規(guī)格的設備的顯著廢 品率來表征，并且常規(guī)測試方法通常不能確定太陽能電池顯示出低效率 的原因。
優(yōu)良的光電設備的區(qū)域通過低的串聯電阻橫向并聯連接。光電設備失 效的一個特有模式是光電設備中的一些區(qū)域變得與所述光電設備中的 其它區(qū)域電隔離或連接不良。例如，金屬指狀物在太陽能電池的制造期 間，尤其是在由非常薄的指狀物來表征的最佳設計的絲網印刷期間斷 裂。在該情形下，在鄰近斷裂的指狀物附近產生的電流不能被有效收集， 其導致了太陽能電池的效率損失。另一個失效模式由具有增強的接觸電 阻的太陽能電池內的高接觸電阻或特定區(qū)域引起。從半導體的本體到金
12屬接觸的電流引起電壓降，所述電壓降由接觸電阻確定。局部增強的接觸電阻降低了太陽能電池的效率。在工業(yè)制造的太陽能電池中存在各種這種局部增強的接觸電阻的電勢源。
因此需要能夠識別間接帶隙半導體器件中的不良連接或電隔離區(qū)域的方法和系統(tǒng)。也需要能夠識別太陽能電池中斷裂的金屬指狀物、母線以及指狀物和母線之間的連接的方法和系統(tǒng)，其是工業(yè)太陽能電池中出現的共同問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的各個方面涉及用來識別或確定間接帶隙半導體器件的空間
分辨特性(spatially resolved property)的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的第 一 方面提供用來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性的方法。所述方法包括的步驟為從外部激發(fā)間接帶隙半導體器件以使所述間接帶隙半導體器件發(fā)光、捕獲響應于外部激發(fā)從間接帶隙半導體器件發(fā)出的光的圖像、以及根據對兩個或更多個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性。
確定空間分辨特性的步驟可以包括空間分辨間接帶隙半導體器件中的電隔離或不良連接區(qū)域。
確定空間分辨特性的步驟可以包括比較一個發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與至少一個另外的發(fā)光圖像中的相應區(qū)域之間的強度比。
確定空間分辨特性的步驟可以包括比較至少兩個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度，所述至少兩個發(fā)光圖像可以從發(fā)光圖像組中選擇，所述發(fā)光圖像組包括通過利用電信號激發(fā)間接帶隙半導體器件所產生的電致發(fā)光圖像；當間接帶隙半導體器件的接觸端保持開路狀態(tài)時通過利用適
壓電平所產生的光致發(fā)光圖像。
在一個實施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導體器件的步驟可以包括下列步驟中的至少一個利用適于在間接帶隙半導體器件中引起光致發(fā)光的光照射間接帶隙半導體器件；以及施加電信號到間接帶隙半導體器件的接觸端以在間接帶隙半導體器件中引起電致發(fā)光?？梢酝ㄟ^比較光致發(fā)光圖像和電致發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度來確定空間分辨特性。在沒有相對于光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域改變了強度的相應區(qū)域的情況下，電隔離或不良連接區(qū)域可以與相對于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域對應。
在一個實施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導體器件的步驟可以包括利用
器件并且所述;法可以^括同時相對于開路值改變、跨越間接;隙半導體器件的接觸端的電壓的另一個步驟?？梢酝ㄟ^比較在沒有相對于開路值改變跨越間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的情況下的至少一個光致發(fā)光圖像和在相對于開路值改變跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的情況下的至少一個光致發(fā)光圖像中的對應區(qū)域的強度來確定空間分辨特性。同時相對于開路值改變跨越間接帶隙半導體器件
的接觸端的電壓的步驟可以包括從以下步驟選擇的步驟跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加外部偏置；跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加負栽；在所述間接帶隙半導體器件的接觸端兩端應用短路；跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加電壓；將電流注入到間接帶隙半導體器件的接觸端中；以及從間接帶隙半導體器件的接觸端抽取電流。同時相對于開路值改變跨越間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的步驟可以包括相對于開路值減小接觸端兩端的電壓。在沒有相對于在接觸端兩端具有開路電壓值的光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域改變了強度的相應區(qū)域的情況下，電隔離或不良連接區(qū)域可以與相對于在接觸端兩端具有降低電壓的光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較高強度的區(qū)域對應。
在一個實施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導體器件的步驟可以包括通過施加至少一個電激發(fā)信號到間接帶隙半導體器件的接觸端來電激發(fā)間接帶隙半導體器件以電致發(fā)光。確定空間分辨特性的步驟可以包括比較至少兩個電致發(fā)光圖像中的對應區(qū)域的強度，電致發(fā)光圖像中的每一個對應于電激發(fā)信號的不同電平。電隔離或不良連接區(qū)域可以對應于相對于利用第一電平的電激發(fā)信號產生的第一電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域而不對應于相對于利用第二電平的電激發(fā)信號產生的第二電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域，其中所述第一電平電激發(fā)信號高于所述第二電平電激發(fā)信號。
在一個實施例中，外部激發(fā)間接帶隙半導體器件的步驟可以包括下列步驟施加電信號到間接帶隙半導體器件的接觸端以在間接帶隙半導體器件中引起電致發(fā)光；以及利用適于在間接帶隙半導體器件中引起光致發(fā)光的光照射間接帶隙半導體器件并且同時相對于開路值改變跨越間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓電平。確定空間分辨特性的步驟可以包括在相對于開路值改變跨越間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的情況下比較至少一個電致發(fā)光圖像和至少一個光致發(fā)光圖像中的相應區(qū)域的強度。同時相對于開路值改變跨越間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的步驟可以包括從步驟組選擇的步驟，所述步驟組包括跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加外部偏置；跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加負載；在所述間接帶隙半導體器件的接觸端兩端應用短路；跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加電壓；將電流注入到間接帶隙半導體器件的接觸端中；以及從間接帶隙半導體器件的接觸端抽取電流。
驟可以包括相對于開路值減小接觸端兩端的電壓。電隔離或不良連接區(qū)域可以與相對于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域以及相對于在接觸端兩端具有降低的電壓的光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較高強度的區(qū)域對應。
本發(fā)明的另 一方面提供用來識別太陽能電池中的電隔離或不良連接區(qū)域的方法，所述太陽能電池包括間接帶隙半導體晶片的一部分，所述間接帶隙半導體晶片具有至少一個設置在其表面上的金屬圖案。所述方法包括的步驟為激發(fā)太陽能電池發(fā)光、捕獲所發(fā)射的光的至少一個圖像、以及處理所述至少一個發(fā)光圖像以根據所述至少一個發(fā)光圖像中的區(qū)域的強度的比較來識別金屬圖案中的斷裂。金屬圖案可以包括包含多個電連接到至少一條母線的并聯指狀物的柵格，并且其中電隔離區(qū)域包括一個或多個選自組的項中的斷裂，所述組包括指狀物、母線、以及指狀物和母線之間的連接。
在一個實施例中，可以利用電信號激發(fā)太陽能電池以引起電致發(fā)光的發(fā)射?？梢愿鶕﹄娭掳l(fā)光圖像中強度相對較低區(qū)域的檢測來識別斷裂的指狀物。強度相對較低的區(qū)域可以包括接近指狀物的一部分的伸長區(qū)域。
在一個實施例中，可以通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光照射太陽能電池并且同時相對于開路值改變跨越太陽能電池的接觸端的電壓電
15平來激發(fā)太陽能電池發(fā)光。同時改變跨越太陽能電池的接觸端的電壓電
平可以包括跨越太陽能電池的接觸端施加外部偏置；跨越太陽能電池的接觸端施加負栽；在所迷太陽能電池的接觸端兩端應用短路；跨越太陽能電池的接觸端施加電壓；將電流注入到太陽能電池的接觸端中；或從太陽能電池的接觸端抽取電流?？梢愿鶕姸认鄬^高的區(qū)域的檢測識別斷裂的指狀物。強度相對較高的區(qū)域可以包括接近指狀物的一部分的伸長區(qū)域。
處理至少一個發(fā)光圖像的步驟可以包括根據至少兩個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來識別金屬圖案中的斷裂。所述至少兩個發(fā)光圖像可以包括從發(fā)光圖像組選擇的發(fā)光圖像，所述發(fā)光圖像組包括通過利用電信號激發(fā)太陽能電池所產生的電致發(fā)光圖像；當太陽能電池的接
電池所產生的光致發(fā)光圖像；以及通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)太陽能電池并且同時相對于開路值改變跨越太陽能電池的接觸端的電壓電平所產生的光致發(fā)光圖像。所述處理步驟可以包括比較在一個發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與在至少一個另外的發(fā)光圖像中的對應區(qū)域之間的強度比。
本發(fā)明的另 一方面提供用來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性的儀器。所述儀器包括用來激發(fā)間接帶隙半導體器件發(fā)光的激發(fā)裝置、用來捕獲由間接帶隙半導體器件發(fā)出的光的圖像的圖像捕獲裝置、以及用來處理發(fā)光圖像以根椐在兩個或更多個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性的處理裝置。
本發(fā)明的另一方面提供用來識別太陽能電池中的電隔離或不良連接區(qū)域的儀器，所述太陽能電池包括間接帶隙半導體晶片的一部分，所述間接帶隙半導體晶片具有至少一個設置在其表面上的金屬圖案。所述儀器包括用來激發(fā)太陽能電池發(fā)光的激發(fā)裝置、用來捕獲所發(fā)射的光的至少 一個圖像的圖像捕獲裝置、以及用來處理所述至少 一個發(fā)光圖像以根據所述至少一個發(fā)光圖像中的區(qū)域的強度的比較來識別金屬圖案中的斷裂的處理裝置。
下文將參考附圖僅以實例的形式來描迷少量實施例，其中
16圖1是根據本發(fā)明的實施例的用來確定間接帶隙半導體器件的空間分
辨特性的方法的流程圖2a、 2b和2c是有缺陷的太陽能電池的發(fā)光圖像；
圖3是根據本發(fā)明的實施例的用來識別太陽能電池中的電隔離或不良
連接區(qū)域的方法的流程圖4a和4b是有缺陷的太陽能電池的發(fā)光圖像；以及
圖5是根椐本發(fā)明的實施例的用來確定間接帶隙半導體器件例如太陽
能電池的空間分辨特性的儀器的方塊圖。
具體實施例方式
法和系統(tǒng)的實施例。盡管具體參考太陽能電池描述了某些實施例，但并不旨在使本發(fā)明局限于這種設備，因為本發(fā)明的原理對光電設備和/或半導體器件和結構具有一般適用性，其可以全部或部分地被處理。
在本說明書的內容中，對電隔離或不良連接區(qū)域的參考旨在包括在預期涵義范圍內的部分電隔離區(qū)域。例如，電隔離或不良連接區(qū)域包括電阻性地耦合到其它區(qū)域的區(qū)域。
用來光檢查或測試間接帶隙半導體器件例如光電設備和太陽能電池的方法在設備的激發(fā)方式上不同。在電致發(fā)光成像中，外部電信號或正向偏置(電壓或電流)被施加到太陽能電池的接觸端并且響應于施加的正向偏置而發(fā)射的光被觀測和/或記錄。該方法一般適用于完整的設備?？梢岳檬袌錾峡少I到的CCD照相機在大約1秒內獲得典型工業(yè)太陽能電池的具有優(yōu)良空間分辨率的電致發(fā)光圖像。
在光致發(fā)光成像過程中，通過適于引起光致發(fā)光的外部照射激發(fā)半導體晶片或完整的太陽能電池并且觀測和/或記錄所發(fā)出的光。
圖1是用來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性的方法的流程圖。這種空間分辨特性包括例如間接帶隙半導體器件的電隔離和不良連接區(qū)域。
參考圖1，在步驟110間接帶隙半導體器件被外部激發(fā)以發(fā)光。這種
導;器件^;或將電信號(例如電壓或電流)施加到間:帶隙半導^器件的接觸端以引起電致發(fā)光的發(fā)射。在某些情況下，可以相對于開路值
17(響應于照射而產生)改變跨越間接舉隙半導體器件的接觸端的電壓電像。例如可以通過將外部偏置、負栽、短路或電壓中的任何一個施加到
體器件的:接觸端的R電壓?？商?灸地，可以將電流注'入到間接帶隙^導體器件的接觸端或從間接帶隙半導體器件的接觸端被抽出。在步驟120，由間接帶隙半導體器件響應于外部激發(fā)而發(fā)射的光的圖
像被捕獲。這種圖像可以包括下列中的任何一個
' 通過利用電信號激發(fā)間接帶隙半導體器件所產生的電致發(fā)光圖
像；
& 當間接帶隙半導體，件的接:觸端保，開路狀態(tài)時通過利用'適于引以及
平所產生的光致發(fā)光圖像。
在步驟130，發(fā)光圖像被處理以根據在兩個或更多個發(fā)光圖像中的區(qū)
域的相對強度的比較來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性?？梢酝ㄟ^比較在一個發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與在一個或多個另外的發(fā)光圖像中的對應區(qū)域之間的強度比來確定空間分辨特性。比較發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度
在圖1的方法的一個實施例中，在以下圖像之間進行區(qū)域的相對強度
的比較
(i )通過跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加電激發(fā)信號所產生的電致發(fā)光圖像；以及
(ii )間接帶隙半導體器件的接觸端處于開路條件所產生的光致發(fā)光圖像。
在電致發(fā)光圖像中具有較低相對強度(即相對于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域較暗)但是在光致發(fā)光圖像中不顯示任何強度變化的區(qū)域表示電隔離或不良連接區(qū)域。
在圖1的方法的另一個實施例中，在以下圖像之間進行區(qū)域的相對強度的比較
18(i )在跨越間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓電平相對于開路值減小的情況下所產生的光致發(fā)光圖像；以及
(ii)間接帶隙半導體器件的接觸端處于開路條件所產生的光致發(fā)光圖像。
在減小電壓電平的光致發(fā)光圖像中具有較高相對強度(即相對于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域較亮)但是在開路光致發(fā)光圖像中不顯示任何強度變化的區(qū)域表示電隔離或不良連接區(qū)域。
在圖1的方法的另一個實施例中，在以下圖像之間進行區(qū)域的相對強度的比較
(i )通過跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加電激發(fā)信號所產生的電致發(fā)光圖像；以及
(ii )在跨越間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓電平相對于開路值減小的情況下所產生的光致發(fā)光圖像。
在電致發(fā)光圖像中具有較低相對強度(即相對于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域較暗)但是在光致發(fā)光圖像中具有較高相對強度的區(qū)域表示電隔離或不良連接區(qū)域。
在圖1的方法的又一個實施例中，在以下圖像之間進行區(qū)域的相對強度的比4交
(i )通過跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加第一電平的電激發(fā)信號所產生的第一電致發(fā)光圖像；以及
(ii )通過跨越間接帶隙半導體器件的接觸端施加第二電平的電激發(fā)
信號所產生的第二電致發(fā)光圖像。
第一電平的電激發(fā)信號高于第二電平的電激發(fā)信號(例如第一電壓高于第二電壓)。在第一電致發(fā)光圖像中具有較低相對強度(即相對于電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域較暗)但是在第二電致發(fā)光圖像中不具有較低相對強度的區(qū)域表示電隔離或不良連接區(qū)域。在替換實施例中，可以在2個以上的電致發(fā)光圖像之間進行區(qū)域的相對強度的比較。
利用電致發(fā)光和光致發(fā)光圖像的實例
圖2a到2c是有缺陷的太陽能電池產生的電致發(fā)光和光致發(fā)光圖像的實際實例。圖像顯示垂直(即從圖像的頂部到底部)設置的兩條母線和跨越所述母線水平(即跨越所述圖像從左到右)設置的多個薄指狀物。
圖2a示出有缺陷的太陽能電池的電致發(fā)光圖像。所述圖像通過跨越
19太陽能電池的接觸端施加電激發(fā)信號并且捕獲或記錄響應于所述電激
發(fā)信號從太陽能電池發(fā)射的電致發(fā)光而獲得。所述電激發(fā)信號具有25 mA/cm2的電流密度。
在圖2a的圖像中心的相對較暗的區(qū)域210是與圖像中其它相鄰區(qū)域 相比強度相對較低的區(qū)域。區(qū)域210可以是由于以下原因中的任何 一 個
半導體襯底材料中的缺陷(例如污染物)，所述缺陷很可能導致 太陽能電池使用壽命降低；或
太陽能電池結構中的電隔離區(qū)域，與強度相對較高的區(qū)域相比其 中流動的電流相對壽交小。
圖2b示出與圖2a的主體相同的缺陷太陽能電池的光致發(fā)光圖像。通 過利用約等效于一個太陽的照明照射太陽能電池同時保持太陽能電池 的接觸端兩端開路、并且捕獲或記錄響應于所迷照射從太陽能電池發(fā)出 的光致發(fā)光來獲得圖2b的圖像。
在圖2a的電致發(fā)光圖像中看起來相對較暗的那些區(qū)域210在圖2b的
圖像中沒有看見明顯相對較暗或較亮的區(qū)域。
圖2c示出與圖2a和2b的主體相同的缺陷太陽能電池的光致發(fā)光圖 像。通過利用適于引起光致發(fā)光的光照射太陽能電池、同時在太陽能電 池的接觸端兩端應用短路、并且捕獲或記錄響應于所迷照射從太陽能電 池發(fā)出的光致發(fā)光來獲得圖2c的圖像。電激發(fā)信號是25mA/ci^的電流 密度。相對于開路值，短路的作用是降低跨越太陽能電池的接觸端的電 壓電平。結果，響應于照射產生的載流子被從太陽能電池抽出，從而導 致太陽能電池的較暗的圖像。應當注意的是，可以替換地將其它負載條 件、外部電壓或外部電流施加到太陽能電池的接觸端來代替短路以達到 相同或類似的效杲。
在圖2c的圖像的中心可觀察到相對較亮的區(qū)域2 30(即強度相對較高 的區(qū)域)。與其它區(qū)域對比發(fā)光強度較高的區(qū)域230可以是由于以下原 因中的任何一個
太陽能電池的增加的壽命，或
太陽能電池結構中的電隔離區(qū)域，與強度相對較低的區(qū)域相比其 中流動的電流相對較小。
如上所述，在圖2a和2c的中心區(qū)域中的強度相對較低的區(qū)域210和 強度相對較高的區(qū)域2 3 0分別表示以下任何一個 材料質量(即局部少數栽流子壽命)的變化；或
*太陽能電池結構中的電隔離區(qū)域，與強度相對較低的區(qū)域相比其 中流動的電流相對較小。
因此，當單獨考慮圖2a的電致發(fā)光圖像或圖2c的光致發(fā)光圖像時， 各自的圖像未能分別提供關于圖2a和2c的中心區(qū)域中的強度相對較低 的區(qū)域210和強度相對較高的區(qū)域230的原因的充分確鑿的信息。
然而，當圖2a的電致發(fā)光圖像與圖2b或圖2c的光致發(fā)光圖像相比 時，可以確定強度相對較低或較高的區(qū)域的原因。也可以通過比較圖2b 和圖2c的光致發(fā)光圖像來確定強度相對較低或較高的區(qū)域的原因。
參考圖2b的光致發(fā)光圖像，在中心沒有強度相對較低的區(qū)域表示太 陽能電池的中心區(qū)域中的半導體材料沒有退化。因此，圖2b與圖2a或 圖2c的比較顯示出，在中心的強度相對較低或較高的區(qū)域分別表現出 太陽能電池中電隔離或局部連接區(qū)域以及沒有表現出在該區(qū)域中的降 低的少數載流子壽命。
參考圖2a的電致發(fā)光圖像和圖2c的光致發(fā)光圖像，相對于該電致發(fā) 光圖像內的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域的存在以及在具有減小的外部 電壓的光致發(fā)光圖像中的相對較高的強度的中心存在相應的區(qū)域顯示 出，在太陽能電池中心區(qū)域中的半導體材料與電池的其余部分連接不良 或電隔離。這種在所述兩個發(fā)光圖像的對比中的變化不能由少數載流子 壽命的變化引起。圖2a中減小的發(fā)光強度是越過串聯電阻的電壓降的 結果，使中心區(qū)域處于較低電壓。在圖2c中較高發(fā)光強度的區(qū)域也是 由越過串聯電阻的電壓降引起，使中心區(qū)域處于較高電壓，其表示為較 高的發(fā)光強度。
圖3是用來識別太陽能電池中的電隔離或不良連接區(qū)域的方法的流程
圖，所述太陽能電池包括間接帶隙半導體晶片的一部分，所述間接帶隙 半導體晶片具有至少一個設置在其表面上的金屬圖案。所迷金屬圖案可
以包括包含多個電連接到至少一條母線的指狀物的柵格。指狀物通常但 并不是必須被設置得基本上彼此平行。電隔離或不良連接區(qū)域可以包括 指狀物、母線、或指狀物和母線之間的連接中的斷裂(即電中斷)。 參考圖3，在步驟31G太陽能電池被激發(fā)發(fā)光。這種激發(fā)可以包括 *施加電信號或正向偏置(例如電壓或電流)到太陽能電池的接觸 端以引起電致發(fā)光的發(fā)射；和/或
21 利用適于引起光致發(fā)光的發(fā)射的光照射太陽能電池并且同時在照 射太陽能電池的時候相對于開路值改變跨越太陽能電池的接觸端的電 壓電平。
例如可以通過將外部偏置、負栽、短路或電壓中的任一個施加到太陽 能電池的接觸端來相對于開路值改變跨越太陽能電池的接觸端的電壓。 替換地，可以將電流注入到太陽能電池的接觸端或從太陽能電池的接觸 端#皮抽出。
在步驟320，記錄或捕獲至少一個響應于激發(fā)從太陽能電池發(fā)出的發(fā) 光圖像。這種圖像可以包括下列圖像中的任何一個
通過利用電信號或正向偏置激發(fā)太陽能電池所產生的電致發(fā)光圖 像，如上文中所述；以及
*通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)太陽能電池并且同時相 對于開路值改變跨越太陽能電池的接觸端的電壓電平所產生的光致發(fā) 光圖像。通過跨越太陽能電池的接觸端施加外部偏置、負栽、短路或電 壓來執(zhí)行跨越太陽能電池的接觸端的電壓電平相對于開路值的改變。替 換地，電流可以被注入到太陽能電池的接觸端或從太陽能電池的接觸端 #皮抽出。
在步驟330，處理所述至少一個發(fā)光圖像以根據所述至少一個發(fā)光圖 像中的區(qū)域的強度的比較來識別金屬圖案中的斷裂。處理步驟可以包括 比較一個發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與至少一個另外的發(fā)光 圖像中的相應區(qū)域之間的強度比。
可以根據一個或多個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來識別太 陽能電池的金屬圖案中的斷裂。例如，可以根據單個電致發(fā)光圖像中強 度相對較低的區(qū)域的檢測來識別斷裂的指狀物。替換地，可以根據單個 光致發(fā)光圖像中強度相對較高的區(qū)域的檢測利用跨越太陽能電池的接 觸端的電壓電平相對于開路值的同時變化來識別斷裂的指狀物。這種有 相對較高或較低強度的區(qū)域通常在形狀上被伸長并且緊接著斷裂指狀 物的一部分出現。
當利用兩個或更多個發(fā)光圖像來識別太陽能電池中的電隔離或不良 連接區(qū)域時，所述發(fā)光圖像可以包括
通過利用電信號激發(fā)太陽能電池所產生的電致發(fā)光圖像；
*當太陽能電池的接觸端保持開路狀態(tài)時通過利用適于引起光致發(fā)
22光的入射光激發(fā)太陽能電池所產生的光致發(fā)光圖像；以及
通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)太陽能電池并且同時相 對于開路值改變跨越太陽能電池的接觸端的電壓電平所產生的光致發(fā) 光圖像。
圖4a和4b是有缺陷的太陽能電池產生的電致發(fā)光和光致發(fā)光圖像的 實際實例。所述圖像示出兩條垂直設置(即從圖像的頂部到底部)的母 線和多個跨越母線水平設置(即跨越圖像從左到右)的薄指狀物。
圖4a示出有缺陷的太陽能電池利用電致發(fā)光成像產生的圖像。通過 將外部偏置(25 mA/ci^的電流密度)施加到太陽能電池的接觸端并且 捕獲或記錄響應于外部偏置電壓的激發(fā)從太陽能電池發(fā)出的光致發(fā)光 來獲得所述圖像。
圖4a的檢查顯示緊接指狀物的一部分的強度相對較低(即相對較暗) 的伸長區(qū)域410、 420、 430和440。在光學顯微鏡下對相同的受損太陽 能電池進行的檢查證實強度相對較低(即通常比相鄰區(qū)域暗)的伸長區(qū) 域410、 420、 430和440表示太陽能電池中對應位置處的斷裂金屬指狀 物。指狀物中的斷裂通常位于相應伸長區(qū)域的一端。
因此在太陽能電池的電致發(fā)光圖像中強度相對較低的區(qū)域與該太陽 能電池中斷裂金屬指狀物的位置之間有直接關系。
用來識別太陽能電池中的斷裂的金屬指狀物的可替換方法利用光致 發(fā)光成像并且同時相對于開路值改變跨越太陽能電池的接觸端的電壓 電平。斷裂的金屬指狀物的作用是電隔離(部分或完全)緊鄰斷裂的金 屬指狀物的區(qū)域與太陽能電池的其余部分。相對于開路值降低跨越太陽 能電池的接觸端的電壓電平導致跨越太陽能電池電連接良好的所有區(qū) 域的電壓急劇下降。不良地電連接到太陽能電池的其余部分的區(qū)域例如 斷裂的金屬指狀物表示光致發(fā)光圖像中強度相對較高的區(qū)域(即較亮的 區(qū)域)。
圖4b示出作為圖4a的主體的缺陷太陽能電池的圖像，利用光致發(fā)光 成像同時相對于開路值降低跨越太陽能電池的接觸端的電壓電平來產 生所述圖像。更具體地說，跨越太陽能電池的接觸端施加短路同時利用 等效于大約一個太陽能的照明照射所述太陽能電池。短路的作用是，由 于照射太陽能電池而產生的載流子從太陽能電池被抽出。載流子抽取導 致太陽能電池的較暗的圖像。因此，圖4b中緊鄰指狀物部分的強度相對較高(即通常比相鄰區(qū)域亮)的伸長區(qū)域450、 460、 470和480表示 從太陽能電池抽取栽流子的較低水平。在光學顯微鏡下對相同的受損太 陽能電池的檢查證實強度相對較高的伸長區(qū)域450、 460、 470和480表 示太陽能電池中相應位置處的斷裂金屬指狀物。指狀物中的斷裂通常位 于相應伸長區(qū)域的一端。
因此在太陽能電池的光致發(fā)光圖像中強度相對較高的區(qū)域與該太陽 能電池中斷裂金屬指狀物的位置之間有直接關系。
圖5是用來識別或確定間接帶隙半導體器件例如太陽能電池中的空間 分辨特性的儀器500的方塊圖。
儀器50D包括光源510、可選短通濾波器(short-pass filter )單元 514、圖像捕獲設備522和偏置裝置560。所述短通濾波器單元514可以 包括一個或多個短通濾波器。短通濾波器透過激發(fā)光并且吸收或反射不 必要的長波長發(fā)射。短通濾波器的實例包括彩色濾波器和介質干涉濾波 器?？商鎿Q地，可以使用介質鏡(例如在45度之下)，所述介質鏡反 射該部分將要使用的光并且透射所述不必要的長波長光。短通濾波器單 元也可以包括短通濾波器和介質鏡的組合。所述儀器也可以包括準直器 512和/或均化器516，所述均化器516是用來將具有不均勻強度的準直 光束轉化成垂直入射到準直束的平面均勻照明區(qū)的設備。實例包括一個 (或多個)十字柱面透鏡陣列和微型透鏡陣列。準直器可以是多種透鏡。
可以利用圖5的儀器500執(zhí)行光致發(fā)光成像同時相對于開路電壓(由 光致發(fā)光產生)改變跨越間接帶隙半導體器件540的接觸端的電壓。電 壓改變裝置560被耦合到間接帶隙半導體器件540用來相對于開路電壓 改變跨越間接帶隙半導體器件540的接觸端的電壓。所述電壓改變裝置 可以包括外部偏置裝置、電壓源、電流源、電流吸收器(current sink)、 負載、短路、或電工學領域已知的任何其它合適的電壓改變裝置。相對 于開路電壓降低跨越間接帶隙半導體器件540的電接觸的電壓使載流子 通過間接帶隙半導體器件540的電接觸從間接帶隙半導體器件540被抽 取到較低的電勢點，否則在開路條件下所述載流子將在所述間接帶隙半 導體器件540內重新結合。這種載流子抽取的結果是所述間接帶隙半導 體器件540發(fā)光減小。被抽取的栽流子的數目以及因而由所述間接帶隙
接觸端^電壓電平相對于開路值的變化量。
、；' '
24在圖5的實施例中，儀器500的元件被設置如下光源510面向間接 帶隙半導體器件540,準直器512、短通濾波器單元514、以及均化器 516以該順序光學對準。在另一個實施例中，準直器512和短通濾波器 單元514的次序可以對換。可以在均化器和間接帶隙半導體器件540之 間使用物鏡(未示出)。這些元件遠離間接帶隙半導體器件540使得大 面積的間接帶隙半導體器件540可以被照射。
光源510產生適于在間接帶隙半導體器件540中引起光致發(fā)光的光。 所產生的光的總光功率可以超過1. 0瓦。較高功率的光源能夠更迅速和 強烈地引起間接帶隙半導體器件540中的光致發(fā)光。光源510可以產生 單色光或基本單色的光=光源510可以是至少一個激光器。例如，808 nm 的二極管激光器可以用來產生單色光。兩個或更多個具有不同主波長的 激光器也可以實施。另一個光源510可以包括與合適的濾波結合以提供 部分濾波的光的廣譜光源(例如閃光燈) 還有另一個光源510可以是 高功率發(fā)光二極管(LED)。又一個光源510可以包括發(fā)光二極管(LED) 的陣列。例如，這種LED陣列可以包括在具有散熱器的小型陣列中的大 量(例如60個)LED。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以實施 其它高功率光源。
來自光源510的光被準直器或準直器單元512準直成平行光束，所述 準直器單元512可以包括一個以上的元件。短通濾波;故應用于所產生的 光。這可以利用包括一個或多個濾波器元件的干涉短通濾波器單元514 來完成。對產生的光進行短通濾波可以減少高于規(guī)定發(fā)射峰的長波長 光。短通濾波器514可以將所產生的光的長波長尾部中的總光子通量減 小大約因子為IO或以上。所述長波長尾部可以開始于比光源510的最 長的波長發(fā)射峰高達約百分之十(10% )的波長。例如，所述濾波可以 除去不必要的光譜成分例如具有在900 nm到1800 nm范圍內或該范圍 的子范圍內的波長的紅外成分?？梢允褂枚鄠€短通濾波器，因為一個濾 波器它本身可能不足以除去或減少不必要的光譜成分。短通濾波器可以 被實現在光源510和間接帶隙半導體器件540之間的光學元件的全部組 合中的許多不同位置處。如果使用一個以上的短通濾波器，則所述濾波 器中的一個或多個可以如此設置使得它們逆著準直束的光軸以某一角 度傾斜以避免反射光的多次反射。然后可以通過均化器516使短通濾波 和準直光均勻以均勻地照射大面積間接帶隙半導體器件540。然而，步驟的次序可以改變。間接帶隙半導體器件540的照射面積可以大于或等 于大約1. 0 cm2。均化器516跨越間接帶隙半導體器件540的表面均勻 地分布所述準直束。
入射到間接帶隙半導體器件540的表面上的照明足以在間接帶隙半導 體器件540中引起光致發(fā)光。該光致發(fā)光在圖5中由從間接帶隙半導體 器件540的平坦表面發(fā)出的箭頭或射線表示。硅的外部光致發(fā)光量子效 率可能非常低(約為< 10")。圖像捕獲設備530捕獲在間接帶隙半導 體器件540中引起的光致發(fā)光的圖像。短通濾波器單元514減少或除去 來自光源510的入射光，被圖像捕獲設備530接收。光源尾部輻射可以 是大約l(T4的源峰，與間接帶隙半導體例如AlGaAs的光致發(fā)光效率(約 為< 1(T2)對比，其可以大大超過硅的光致發(fā)光效率(約為< 10")。為 了阻止反射的激發(fā)光起作用于測量信號，可以結合圖像捕獲設備530使 用可選的長通(long pass)濾波器單元518。
圖像捕獲設備530包括聚焦元件520 (例如一個或多個透鏡)和光敏 電子元件的焦平面陣列522。在該實施例中，光敏電子元件的焦平面陣 列522包括電荷耦合器件(CCD)的陣列。焦平面陣列可以由硅制成并 且可以被冷卻。冷卻改善這種焦平面陣列的信噪比。例如，圖像捕獲設
像的通信的數字接口 (例如USB或Firewire)或存儲介質(例如DV帶 或存儲條)。替換地，光敏電子元件的焦平面陣列522可以由InGaAs 制成。
圖像處理技術可以應用于光致發(fā)光圖像以量化間接帶隙半導體器件 540的規(guī)定電子特性。光致發(fā)光強度的空間變化被檢查和識別。如圖5 中所示，通用計算機550可以通過通信信道552獲得和分析由圖像捕獲 設備530記錄的光致發(fā)光圖像，其可以包括合適的通信接口和/或存儲 設備?？梢栽谲浖⒂布?、或兩者的結合中執(zhí)行圖像處理技術。成像不 同于光致發(fā)光制圖(photoluminescence mapping),所述光致發(fā)光制 圖緩慢并且因此不適合工業(yè)應用作為內嵌(inline)生產的測試工具和 光致發(fā)光的光語測試，所迷光致發(fā)光的光譜測試通常涉及測試小面積半 導體。根據本發(fā)明的該實施例的系統(tǒng)可以被用來識別間接帶隙半導體器 件540的有缺陷的區(qū)域。
可以通過利用電壓改變裝置560或電氣領域已知的另外的合適正向偏
26置產生裝置將正向偏置(即電壓或電流)施加到間接帶隙半導體器件540 的接觸端兩端來執(zhí)行電致發(fā)光成像。以類似于上文中參考光致發(fā)光成像 所描述的方式，可以利用圖像捕獲設備530捕獲電致發(fā)光圖像并且利用 通用計算機550對電致發(fā)光圖像進行處理。然而，在電致發(fā)光成像的情 況下不使用光源510、準直器512、干涉短通濾波器514和均化器516。 前面的描述僅提供了示范性實施例，并且并不旨在限制本發(fā)明的范 圍、可應用性或配置。相反，該示范性實施例的描述給本領域技術人員 提供用來實施本發(fā)明的實施例的啟用描述。在不脫離以下權利要求中闡 述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在元件的功能和設置中進行多 種改變，
在這里涉及的特定特征、元件和步驟具有本發(fā)明涉及的領域中的已知 等效的情況下，這種已知等效被認為將在此被并入，好像個別地闡述一 樣。此外，如果沒有相反地規(guī)定，相對于特定實施例涉及的特征、元件 和步驟可以隨意地形成其它實施例中的任何一個的一部分。
正如這里所用的，術語"包括"旨在具有開放式、非排斥性含義。例 如，所述術語旨在表示"主要包括，但不一定是獨有地，，并且不表示 "基本包括"或"僅包括"。術語"包括"的變化型式例如"包含"、 "含有"和"由……構成"具有相應的含義。
2權利要求
1. 一種用來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性的方法，所述方法包括步驟從外部激發(fā)所述間接帶隙半導體器件以使所述間接帶隙半導體器件發(fā)光；捕獲響應于所述外部激發(fā)從所述間接帶隙半導體器件發(fā)出的光的圖像；以及根據對兩個或更多個所述發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來確定所述間接帶隙半導體器件的空間分辨特性。
2. 根據權利要求1的方法，其中確定空間分辨特性的所迷步驟包括 空間分辨所述間接帶隙半導體器件中的電隔離或不良連接區(qū)域的步驟。
3. 根據權利要求1的方法，其中確定空間分辨特性的所述步驟包括 比較一個所述發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與至少一個另外的 所述發(fā)光圖像中的相應區(qū)域之間的強度比的步驟。
4. 根據權利要求1的方法，其中確定空間分辨特性的所述步驟包括 比較至少兩個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的步驟，所述發(fā)光圖像從發(fā) 光圖像組中選擇，所示發(fā)光圖像組包括通過利用電信號激發(fā)所述間接帶隙半導體器件所產生的電致發(fā)光圖 像；光圖像；以及電壓電平所產生的光致發(fā)光圖像。
5. 根據權利要求2的方法，其中在外部激發(fā)所述間接帶隙半導體器 件的步驟包括下列步驟組中的至少一個，所述步驟組包括間接帶隙半導體器^;以及" " > 、、'、、"、、''施加電信號到所述間接帶隙半導體器件的接觸端以在所迷間接帶隙 半導體器件中引起電致發(fā)光。
6. 根據權利要求5的方法，其中確定空間分辨特性的所迷步驟包括比較光致發(fā)光圖像和電致發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的步驟。
7. 根據權利要求6的方法，其中在沒有相對于所述光致發(fā)光圖像中 的其它區(qū)域改變了強度的相應區(qū)域的情況下所述電隔離或不良連接區(qū) 域與相對于所述電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域對應。
8. 根據權利要求2的方法，其中述間接帶隙半導體器件中引起光致發(fā)光的光照射所述間接帶隙半導體 器件的步驟，并且的接觸端的電壓的另一個步驟。
9.根據權利要求8的方法，其中確定空間分辨特性的所述步驟包括的電壓的情況下的至少一個光致發(fā)光圖像和在相對于開路值改變跨越 所述間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的情況下的至少一個光致發(fā) 光圖像中的對應區(qū)域的強度的步驟。
10. 根據權利要求8或權利要求9的方法，其中同時相對于開路值改 變跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的所述步驟包括從以 下步驟組選擇的步驟，所述步驟組包括跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端施加外部偏置；跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端施加負載；在所述間接帶隙半導體器件的接觸端兩端應用短路；跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端施加電壓；將電流注入到所述間接帶隙半導體器件的接觸端中；以及從所述間接帶隙半導體器件的接觸端抽取電流。
11. 根據權利要求8或權利要求9的方法，其中同時相對于開路值改 變跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的所述步驟包括相對 于開路值減小所述接觸端兩端的所述電壓的步驟。
12. 根據權利要求11的方法，其中在沒有相對于在所述接觸端兩端 具有開路電壓值的所迷光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域改變了強度的相應 區(qū)域的情況下，所述電隔離或不良連接區(qū)域與相對于在所述接觸端兩端 具有降低的電壓的所述光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較高強度的區(qū)域 對應。3
13.根據權利要求2的方法，其中外部激發(fā)所述間接帶隙半導體器件 的所述步驟包括通過施加至少一個電激發(fā)信號到所述間接帶隙半導體
14. 根據權利要求13的方法，其中確定空間分辨特性的所述步驟包 括比較至少兩個電致發(fā)光圖像中的對應區(qū)域的強度的步驟，所述電致發(fā) 光圖像中的每一個對應于電激發(fā)信號的不同電平。
15. 根據權利要求14的方法，其中所述電隔離或不良連接區(qū)域對應 于相對于利用第一電平的電激發(fā)信號產生的第一電致發(fā)光圖像中的其 它區(qū)域有較低強度的區(qū)域但是不對應于相對于利用第二電平的電激發(fā) 信號產生的第二電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域，其中所 述第一電平電激發(fā)信號高于所述第二電平電激發(fā)信號。
16. 根據權利要求2的方法，其中外部激發(fā)所述間接帶晚:半導體器件 的步驟包括步驟施加電信號到所述間接帶隙半導體器件的接觸端以在所述間接帶隙 半導體器件中引起電致發(fā)光；以及間接帶隙半導體器件并且同:時相對^開路值改變跨越所述間:帶隙半 導體器件的接觸端的電壓電平。
17. 根據權利要求16的方法，其中確定空間分辨特性的所述步驟包的情況下比較至少一個電致發(fā)光圖像和至少一個光致發(fā)光圖像中的相 應區(qū)域的強度的步驟。
18. 根據權利要求16或權利要求17的方法，其中同時相對于開路值 改變跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的所述步驟包括從 步驟組選擇的步驟，所述步驟組包括跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端施加外部偏置；跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端施加負栽；在所述間接帶隙半導體器件的接觸端兩端應用短路；跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端施加電壓；將電流注入到所述間接帶隙半導體器件的接觸端中；以及從所述間接帶隙半導體器件的接觸端抽取電流。
19. 根據權利要求16或權利要求17的方法，其中同時相對于開路值改變跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的所述步驟包括相 對于開路值減小所述接觸端兩端的所述電壓的步驟。
20. 根據權利要求19的方法，其中所述電隔離或不良連接區(qū)域與相 對于所述電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域以及相對于在 所迷接觸端兩端具有降低的電壓的所述光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有 較高強度的區(qū)域對應。
21. 根據權利要求1到20中的任何一個的方法，其中所述間接帶隙 半導體器件包括硅設備、光電設備和太陽能電池中的 一個或多個。
22. —種用來識別太陽能電池中的電隔離或不良連接區(qū)域的方法，所 述太陽能電池包括間接帶隙半導體晶片的一部分，所述間接帶隙半導體 晶片具有至少一個設置在其表面上的金屬圖案，所述方法包括步驟激發(fā)所述太陽能電池發(fā)光； 捕獲所發(fā)射的光的至少一個圖像；以及處理所述至少一個發(fā)光圖像以根據所述至少一個發(fā)光圖像中的區(qū)域 的強度的比較來識別所述金屬圖案中的斷裂。
23. 根據權利要求22的方法，其中所述金屬圖案包括包含多個電連 接到至少一條母線的平行指狀物的柵格，并且其中所述電隔離區(qū)域包括 在一個或多個選自下列組的項中的斷裂，所述組包括指狀物； 母線；以及指狀物和母線之間的連接。 -
24. 根據權利要求23的方法，其中激發(fā)所迷太陽能電池發(fā)光的所述 步驟包括利用電信號激發(fā)所述太陽能電池以引起電致發(fā)光的發(fā)射的步 驟。
25. 根據權利要求24的方法，其中根據對所述電致發(fā)光圖像中強度 相對較低的區(qū)域的檢測來識別斷裂的指狀物。 '
26. 根據權利要求25的方法，其中強度相對較低的所述區(qū)域包括緊 鄰指狀物的一部分的伸長區(qū)域。
27. 根據權利要求23的方法，其中激發(fā)所述太陽能電池發(fā)光的所述 步驟包括下列子步驟-.利用適于引起光致發(fā)光的入射光照射所述太陽能電池；以及 同時相對于開路值改變跨越所述太陽能電池的接觸端的電壓電平。
28. 根據權利要求27的方法，其中同時改變跨越所迷太陽能電池的 接觸端的電壓電平的所述子步驟包括選自下列步驟組的步驟，所述步驟 組包括跨越所述太陽能電池的接觸端施加外部偏置； 跨越所述太陽能電池的接觸端施加負載； 在所述太陽能電池的接觸端兩端應用短路； 跨越所述太陽能電池的接觸端施加電壓； 將電流注入到所述太陽能電池的接觸端中；以及 從所述太陽能電池的接觸端抽取電流。
29. 根據權利要求27的方法，其中根據對強度相對較高的區(qū)域的檢 測來識別斷裂的指狀物。
30. 根據權利要求29的方法，其中強度相對較高的所述區(qū)域包括緊 鄰指狀物的一部分的伸長區(qū)域。
31. 根據權利要求22的方法，其中處理所述至少一個發(fā)光圖像的所 述步驟包括根據至少兩個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來識別 所述金屬圖案中的斷裂的步驟。
32. 根據權利要求31的方法，其中所述至少兩個發(fā)光圖像包括從發(fā) 光圖像組選擇的發(fā)光圖像，所述發(fā)光圖像組包括通過利用電信號激發(fā)所述太陽能電池所產生的電致發(fā)光圖像； 當所述太陽能電池的接觸端保持開路狀態(tài)時通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)所述太陽能電池所產生的光致發(fā)光圖像；以及通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)所述太陽能電池并且同時相對于開路值改變跨越所述太陽能電池的接觸端的電壓電平所產生的光致發(fā)光圖像。
33. 根據權利要求32的方法，其中所述處理步驟包括比較在一個所 述發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與在至少一個另外的所述發(fā)光 圖像中的對應區(qū)域之間的強度比的步驟。
34. —種用來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性的儀器，所述 儀器包括用來激發(fā)所述間接帶隙半導體器件發(fā)光的激發(fā)裝置； 用來捕獲由所述間接帶隙半導體器件發(fā)出的光的圖像的圖像捕獲裝 置；以及用來處理所述發(fā)光圖像以根據在兩個或更多個所述發(fā)光圖像中的區(qū) 域的相對強度的比較來確定所述間接帶隙半導體器件的空間分辨特性 的處理裝置。
35. 根據權利要求34的儀器，其中所述空間分辨特性包括所述間接 帶隙半導體器件中的電隔離或不良連接區(qū)域。
36. 根據權利要求34的儀器，其中所述處理裝置適于比較在一個所 述發(fā)光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與在至少一個另外的所述圖像 中的相應區(qū)域之間的強度比。
37. 根據權利要求34的儀器，其中所述處理裝置適于比較在至少兩 個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度，所述發(fā)光圖像選自下列發(fā)光圖像組， 所述發(fā)光圖像組包括通過利用電信號激發(fā)所述間接帶隙半導體器件所產生的電致發(fā)光圖 像；當所述間接帶隙半導體器件的接觸端保持開路狀態(tài)時通過利用適于 光圖像；以及g.并且同時相對于開路值改變跨越所述間接帶隙半導體器件的接觸端的 電壓電平所產生的光致發(fā)光圖像。
38. 根據權利要求35的儀器，其中所述激發(fā)裝置包括激發(fā)裝置組中 的至少一個，所述激發(fā)裝置組包括間接帶隙半導體器件的照射^置；以^ "'、'、'、、'、'用來將電信號施加到所述間接帶隙半導體器件的接觸端以在所述間 接帶隙半導體器件中引起電致發(fā)光的電信號產生裝置。
39. 根據權利要求38的儀器，其中所述處理裝置適于比較光致發(fā)光 圖像和電致發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度。
40. 根據權利要求39的儀器，其中在沒有相對于所述光致發(fā)光圖像 中的其它區(qū)域改變了強度的相應區(qū)域的情況下所述電隔離或不良連接 區(qū)域與相對于所述電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域對應。
41. 根據權利要求35的儀器，進一步包括用來相對于開路值改變跨 越所述間接帶隙半導體器件的接觸端的電壓電平的電壓改變裝置。
42. 根據權利要求41的儀器，其中所述處理裝置適于比較在沒有相下的至少一個光致發(fā)光圖像和在^對于開^值改變跨越所述間接帶;承 半導體器件的接觸端的電壓的情況下的至少一個光致發(fā)光圖像中的對 應區(qū)域的強度。
43. 根椐權利要求42的儀器，其中所述電壓改變裝置包括選自下列 組的電壓改變裝置，所述組包括外部偏置裝置；負載；短路； 電壓源； 電流源；以及 電流吸收器。
44. 根據權利要求41或權利要求42的儀器，其中所述電壓改變裝置 相對于開路值減小跨越所述接觸端的所述電壓。
45. 根據權利要求44的儀器，其中在沒有相對于在所迷接觸端兩端 具有開路電壓值的所迷光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域改變了強度的相應 區(qū)域的情況下，所迷電隔離或不良連接區(qū)域與相對于在所述接觸端兩端 具有降低的電壓的所迷光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較高強度的區(qū)域 對應。
46. 根據權利要求35的儀器，其中所述激發(fā)裝置包括用來將電信號件中引起電ll發(fā)光的、電信號產生裝置。 B "
47. 根據權利要求46的儀器，其中所述處理裝置適于比較在至少兩 個電致發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度，所述電致發(fā)光圖像中的每一個對 應于不同電平的電激發(fā)信號。
48. 根據權利要求47的儀器，其中所述電隔離或不良連接區(qū)域對應 于相對于利用第一電平的電激發(fā)信號產生的第一電致發(fā)光圖像中的其 它區(qū)域有較低強度的區(qū)域但是不對應于相對于利用第二電平的電激發(fā) 信號產生的第二電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)城有較低強度的區(qū)域，其中所 述第一電平電激發(fā)信號高于所述笫二電平電激發(fā)信號。
49. 根據權利要求35的儀器，其中所述激發(fā)裝置包括用來施加電信號到所述間接帶隙半導體器件的接觸端以在所述間接帶隙半導體器件中引起電致發(fā)光的電信號產生裝置；利用適于在所述間接帶隙半導體器件中引起光致發(fā)光的光照射所述 間接帶隙半導體器件的照射裝置，以及壓電平的電壓改變裝置。
50. 根據權利要求49的儀器，其中在相對于開路值改變跨越所述間 接帶隙半導體器件的接觸端的電壓的情況下所述處理裝置適于比較至 少一個電致發(fā)光圖像和至少一個光致發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度。
51. 根據權利要求49或權利要求50的儀器，其中所述電壓改變裝置 包括選自下列組的電壓改變裝置，所迷組包括外部偏置裝置； 負載；短路； 電壓源； 電流源；以及 電流吸收器。
52. 根據權利要求49或權利要求50的儀器，其中所述電壓改變裝置 相對于開路值減小所述接觸端兩端的所述電壓。
53. 根據權利要求52的儀器，其中所述電隔離或不良連接區(qū)域與相 對于所述電致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有較低強度的區(qū)域以及相對于在 所述接觸端兩端具有降低的電壓的所述光致發(fā)光圖像中的其它區(qū)域有 較高強度的區(qū)域對應。
54. 根據權利要求34到53中的任何一個的儀器，其中所迷間接帶隙 半導體器件包括硅設備、光電設備和太陽能電池中的一個或多個。
55. —種用來識別太陽能電池中的電隔離或不良連接區(qū)域的儀器，所 述太陽能電池包括間接帶隙半導體晶片的一部分，所述間接帶隙半導體 晶片具有至少一個設置在其表面上的金屬圖案，所迷儀器包括用來激發(fā)所述太陽能電池發(fā)光的激發(fā)裝置； 用來捕獲所發(fā)射的光的至少一個圖像的圖像捕獲裝置；以及 用來處理所述至少一個發(fā)光圖像以根椐所述至少一個發(fā)光圖像中的 區(qū)域的強度的比較來識別所述金屬圖案中的斷裂的處理裝置。
56. 根據權利要求55的儀器，其中所迷金屬圖案包括包含多個電連 接到至少一條母線的平行指狀物的柵格，并且其中所述電隔離區(qū)域包括 在一個或多個選自下列組的項中的斷裂，所述組包括指狀物； 母線；以及指狀物和母線之間的連接。
57. 根據權利要求56的儀器，其中所述激發(fā)裝置包括用來施加電信 號到所述太陽能電池的接觸端以在所述太陽能電池中引起電致發(fā)光的 電信號產生裝置。
58. 根據權利要求57的儀器，其中所述處理裝置適于根據對所述電 致發(fā)光圖像中強度相對較低的區(qū)域的檢測來識別斷裂的指狀物或指狀 物和母線之間的斷裂的連接。
59. 根據權利要求58的儀器，其中強度相對較低的所述區(qū)域包括緊 鄰指狀物的一部分的伸長區(qū)域。
60. 根據權利要求56的儀器，其中所述激發(fā)裝置包括 用來利用適于在所述太陽能電池中引起光致發(fā)光的光照射所述太陽能電池的照射裝置；以及用來相對于開路值改變跨越所述太陽能電池的接觸端的電壓電平的 電壓改變裝置。
61. 根據權利要求60的儀器，其中所述電壓改變裝置包括選自下列 組的電壓改變裝置，所述組包括外部偏置裝置；負載； 短路； 電壓源； 電流源；以及 電流吸收器。
62. 根據權利要求60的儀器，其中所述處理裝置適于根據對強度相 對較高的區(qū)域的檢測來識別斷裂的指狀物或指狀物和母線之間的斷裂 的連接。
63. 根據權利要求62的儀器，其中強度相對較高的所述區(qū)域包括緊 鄰指狀物的一部分的伸長區(qū)域。
64. 根據權利要求56的儀器，其中所述處理裝置適合根據至少兩個 發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較來識別所述金屬圖案中的斷裂。
65. 根據權利要求64的儀器，其中所述至少兩個發(fā)光圖像包括從發(fā) 光圖像組選擇的發(fā)光圖像，所述發(fā)光圖像組包括通過利用電信號激發(fā)所述太陽能電池所產生的電致發(fā)光圖像； 當所述太陽能電池的接觸端保持開路狀態(tài)時通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)所述太陽能電池所產生的光致發(fā)光圖像；以及通過利用適于引起光致發(fā)光的入射光激發(fā)所述太陽能電池并且同時相對于開路值改變跨越所述太陽能電池的接觸端的電壓電平所產生的光致發(fā)光圖像。
66. 根據權利要求65的儀器，其中所述處理裝置比較在一個所述發(fā) 光圖像中的不同區(qū)域之間的強度比與在至少一個另外的所述發(fā)光圖像 中的對應區(qū)域之間的強度比。
全文摘要
描述了用來識別或確定間接帶隙半導體器件例如太陽能電池中的空間分辨特性的方法和系統(tǒng)的實施例。在一個實施例中，通過從外部激發(fā)間接帶隙半導體器件以使所述間接帶隙半導體器件發(fā)光(110)、捕獲響應于所述外部激發(fā)從間接帶隙半導體器件發(fā)出的光的圖像(120)、以及根據在一個或多個發(fā)光圖像中的區(qū)域的相對強度的比較確定所述間接帶隙半導體器件的空間分辨特性(130)來確定間接帶隙半導體器件的空間分辨特性。
文檔編號G01J1/00GK101490517SQ200780025426
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月4日 優(yōu)先權日2006年5月5日
發(fā)明者R·A·巴多斯, T·特魯科 申請人:Bt成像股份有限公司