一種晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，它包括用于連接中央處理單元的光電耦合器和能夠發(fā)出波長為400nm以上光線的光源，所述光源和光電耦合器分設(shè)于待檢測硅片的兩側(cè)，所述光電耦合器的感光口和所述光源的出光口相對，所述光源照射所述硅片的一側(cè)面，所述光電耦合器接收來自硅片另一側(cè)面的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出以便對該電信號進(jìn)行處理和分析，從而獲得缺陷數(shù)據(jù)。本發(fā)明既可檢測硅片外形尺寸，又可有效檢測硅片的孔洞缺陷，能夠大大減少電池電極短路的現(xiàn)象，從而大幅度提高電池的轉(zhuǎn)換效率，而且檢測效率也大大提高。
【專利說明】—種晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能光伏領(lǐng)域的檢測技術(shù)，特別涉及一種晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，為了盡可能避免存在缺陷的硅片用于光伏電池的生產(chǎn)，針對原始硅片各方面性能參數(shù)檢測的技術(shù)及設(shè)備逐漸應(yīng)用在硅片和電池的生產(chǎn)過程中，從最初需要測量的硅片厚度、電阻率和碳氧含量，到目前需要測量的硅片的外形尺寸、光致發(fā)光和紅外，硅片各方面性能參數(shù)檢測項(xiàng)目正逐步增加，覆蓋面也越來越廣，而且測試效率和準(zhǔn)確性也在逐步提高。
[0003]原始硅片在檢測時(shí)，除了厚度和電阻率采用同一檢測模塊測量外，光致發(fā)光作為較為可靠的全面表征技術(shù)，專門用于對硅片中大面積晶體生長缺陷、機(jī)械損傷進(jìn)行檢測，紅外則主要用于有機(jī)物污染、雜質(zhì)顆粒、裂紋的檢測，以上檢測過程均需要一定的停滯時(shí)間，而硅片的外形尺寸還需要額外通過單獨(dú)光學(xué)模塊或機(jī)臺進(jìn)行測定。如圖1所示，是現(xiàn)有晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備中用于測量硅片外形尺寸的測量模塊，它包括相機(jī)I和光源4，檢測時(shí)，娃片2置于相機(jī)I和米用LED3的光源4之間,光源4從娃片2的背面照射,相機(jī)I拍攝硅片2的照片并將其傳送至中央處理單元進(jìn)行分析以獲得硅片的外形尺寸數(shù)據(jù)。
[0004]硅片中的孔洞是硅片缺陷的一種，如果硅片中的孔洞與電池工藝中制作的柵線相重合，就會造成位于孔洞位 置的柵線金屬塌陷，導(dǎo)致電池兩極短路，加大電池片的漏電流，從而影響轉(zhuǎn)換效率。單晶硅片在清洗和高溫之后其上的孔洞可以被發(fā)現(xiàn)，但是，多晶或鑄錠單晶硅片中大量存在肉眼很難發(fā)現(xiàn)的3~10 μ m的微孔，而且受限于相機(jī)分辨率或材料表面復(fù)合速率的差異，采用光致發(fā)光技術(shù)難以分辨如此小的微孔。另外，光致發(fā)光對于微孔缺陷和硅片表面損傷或污染較難區(qū)分，而硅片表面的污染通常并不會導(dǎo)致電池性能的大幅度喪失。
[0005]目前，出現(xiàn)了采用惰性金屬誘導(dǎo)腐蝕擴(kuò)大孔洞范圍的方法，孔洞范圍擴(kuò)大后，可以使用光學(xué)顯微鏡方便地觀察到微孔。但是，該方法在前期需要采用惰性金屬誘導(dǎo)腐蝕擴(kuò)大孔洞范圍，這種條件十分苛刻，而且擴(kuò)大孔洞范圍的這一初始周期比較漫長，因此，這種方法在實(shí)際生產(chǎn)中很難廣泛適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠有效檢測硅片的孔洞缺陷、減少電池電極短路、提高電池轉(zhuǎn)換效率、提高檢測效率的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn)，一種晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:它包括用于連接中央處理單元的光電耦合器和能夠發(fā)出波長為400nm以上光線的光源，所述光源和光電耦合器分設(shè)于待檢測硅片的兩側(cè)，所述光電耦合器的感光口和所述光源的出光口相對，所述光源照射所述硅片的一側(cè)面，所述光電耦合器接收來自硅片另一側(cè)面的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出以便對該電信號進(jìn)行處理和分析，從而獲得缺陷數(shù)據(jù)。
[0008]本發(fā)明的缺陷數(shù)據(jù)包括硅片外形尺寸、邊緣殘缺規(guī)格、孔洞尺寸(孔洞越大，透光強(qiáng)度越高)及數(shù)量信息。
[0009]本發(fā)明采用能夠發(fā)出波長為400nm以上光線的光源，該光源對于硅片具有一定的透光性，光電耦合器接收來自硅片邊緣的光信號(用于檢測硅片外形尺寸)和孔洞的點(diǎn)狀光線信號，點(diǎn)狀光線信號的位置用于計(jì)算孔洞的數(shù)量，點(diǎn)狀光線信號的強(qiáng)度用于表征孔洞的尺寸。因此本發(fā)明既可檢測硅片外形尺寸，又可有效檢測硅片的孔洞缺陷，能夠大大減少電池電極短路的現(xiàn)象，從而大幅度提高電池的轉(zhuǎn)換效率，而且檢測效率也大大提高。
[0010]優(yōu)選地，所述光源發(fā)出的光線為波長600nm以上的紅色可見光。紅光的波長較長，它具有在硅片的孔洞中易發(fā)生衍射和散射而穿過的特點(diǎn)，因此其透光性好，可提高硅片孔洞被發(fā)現(xiàn)的幾率。
[0011]作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述光電耦合器和所述光源均為長條形，它們均與待檢測娃片的傳送方向相垂直，所述光電I禹合器的感光口和光源的出光口的長度至少等于待檢測娃片的覽度。
[0012]本發(fā)明可以有以下實(shí)施方式:
[0013]所述光電耦合器位于待檢測硅片的上方，所述感光口位于所述光電耦合器的底面上，所述光源位于待檢測硅片的下方，所述出光口位于所述光源的頂面上，所述待檢測硅片置于水平的傳送帶上做勻速運(yùn)動(dòng)。
[0014]所述光源主要由長條形燈殼和設(shè)于燈殼中的至少一列LED組成，所述燈殼的頂面開有所述出光口。
[0015]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在所述光源的兩側(cè)且靠近光源分設(shè)一對連接中央處理單元的傳感器，所述傳感器按待檢測硅片的傳送方向前后設(shè)置，前方的傳感器接收待檢測硅片進(jìn)入的位置信息并傳送至中央處理單元以控制光源和光電耦合器同時(shí)開啟以便開始檢測，后方的傳感器接收待檢測硅片離開的位置信息并傳送至中央處理單元以控制光源和光電耦合器同時(shí)關(guān)閉從而完成檢測。本發(fā)明采用傳感器發(fā)出信號至中央處理單元控制光源和光電耦合器同步工作，在不進(jìn)行檢測的閑置期間又可中止本發(fā)明工作，可以減少本發(fā)明連續(xù)工作時(shí)間，降低能耗，延長使用壽命。
[0016]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述光源和光電稱合器之間的距離為5?30mm，所述待檢測硅片處于二者中間位置。若光電耦合器距離硅片較遠(yuǎn)，光源超過硅片邊緣的部分所發(fā)出的光線，入射進(jìn)光電耦合器中，會出現(xiàn)由于硅片邊緣光信號太強(qiáng)而導(dǎo)致難以分辨孔洞缺陷所透過光線的問題。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著的效果:
[0018]⑴本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、檢測效率大大提高，既可檢測硅片的外形尺寸，又可有效檢測硅片的孔洞缺陷，能夠大幅度減少電池電極短路的現(xiàn)象，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0019]⑵本發(fā)明采用紅光作為光源，可提高硅片中孔洞被發(fā)現(xiàn)的幾率。
[0020]⑶本發(fā)明采用傳感器發(fā)出信號至中央處理單元控制光源和光電耦合器同步工作，在不進(jìn)行檢測的閑置期間又可中止本發(fā)明工作，可以減少本發(fā)明連續(xù)工作時(shí)間、降低能耗、延長使用壽命。[0021]⑷本發(fā)明光電耦合器與光源之間的距離有所限制，可以解決由于硅片邊緣光信號太強(qiáng)而導(dǎo)致難以分辨孔洞缺陷所透過光線的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0023]圖1是現(xiàn)有測量模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，是本發(fā)明一種晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，它包括用于連接中央處理單兀的光電稱合器5、光源6和傳感器8,光源6發(fā)出的光線為波長600nm以上的紅色可見光。光源6和光電稱合器5分設(shè)于待檢測娃片2的兩側(cè),光源6和光電率禹合器5之間的距離為8mm,待檢測娃片2處于二者中間位置。光電稱合器5的感光口和光源6的出光口相對，光源6照射硅片2的一側(cè)面，光電耦合器5接收來自硅片2另一側(cè)面的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出至中央處理單元，由中央處理單元對該電信號進(jìn)行處理和分析，從而獲得缺陷數(shù)據(jù)。
[0026]在本實(shí)施例中，光電稱合器5和光源6均為長條形,其中,光電稱合器5具有高分辨率，光電I禹合器5和光源6均與待檢測娃片2的傳送方向A相垂直,光源6主要由長條形燈殼和設(shè)于燈殼中一列均勻排布的LED7組成,燈殼的頂面開有出光口。光電稱合器5位于待檢測娃片2的上方,感光口位于光電稱合器5的底面上,光源6位于待檢測娃片2的下方，出光口位于光源6的頂面上，光電I禹合器5的感光口和光源6的出光口的長度稍長于待檢測硅片2的寬度，待檢測硅片2置于水平的傳送帶上做勻速運(yùn)動(dòng)。
[0027]在光源6的兩側(cè)且靠近光源6分設(shè)一對連接中央處理單元的傳感器8，傳感器8按待檢測硅片的傳送方向A前后設(shè)置，前方的傳感器8接收待檢測硅片2進(jìn)入的位置信息并傳送至中央處理單元以控制光源6和光電耦合器5同時(shí)開啟以便開始檢測，后方的傳感器8接收待檢測硅片2離開的位置信息并傳送至中央處理單元以控制光源6和光電耦合器5同時(shí)關(guān)閉從而完成檢測。可以控制光源和光電耦合器同步工作，在不進(jìn)行檢測的閑置期間又可中止工作，可以減少連續(xù)工作時(shí)間，降低能耗，延長使用壽命。
[0028]本發(fā)明的工作過程是:待檢測硅片置于傳送帶上勻速通過光電耦合器和光源之間的間隙，前方的傳感器檢測到待檢測硅片，向中央處理單元發(fā)送信號，中央處理單元控制光源和光電耦合器開啟，二者同步工作，光源朝向硅片背面照射，光電耦合器掃描硅片邊緣和孔洞，接收來自硅片邊緣的光信號和孔洞的點(diǎn)狀光線信號，硅片邊緣的光信號用于檢測硅片外形尺寸，點(diǎn)狀光線信號的位置用于計(jì)算孔洞的數(shù)量，點(diǎn)狀光線信號的強(qiáng)度用于表征孔洞的尺寸，這樣，就無需硅片在運(yùn)動(dòng)過程中暫?；驕p緩速度；光電耦合器將上述信號傳送至中央處理單元，中央處理單元通過計(jì)算將硅片外形尺寸、邊緣殘缺規(guī)格、孔洞透光強(qiáng)度及數(shù)量信息統(tǒng)計(jì)出來，待檢測硅片完全離開光源和光電耦合器之間，后方的傳感器檢測的信號傳送至中央處理單元，中央處理單元控制光源和光電耦合器關(guān)閉，完成一個(gè)硅片的檢測；此后硅片的檢測按照上述過程循環(huán)進(jìn)行。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明光源和光電耦合器之間的距離為5?30mm ;光源是能夠發(fā)出波長為400nm以上光線的光源；光源中的LED至少為I列，可根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)置LED的列數(shù)和具體排布，而且光源的亮度也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。因此，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:它包括用于連接中央處理單兀的光電I禹合器和能夠發(fā)出波長為400nm以上光線的光源,所述光源和光電I禹合器分設(shè)于待檢測硅片的兩側(cè)，所述光電耦合器的感光口和所述光源的出光口相對，所述光源照射所述硅片的一側(cè)面，所述光電耦合器接收來自硅片另一側(cè)面的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出以便對該電信號進(jìn)行處理和分析，從而獲得缺陷數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:所述缺陷數(shù)據(jù)包括硅片外形尺寸、邊緣殘缺規(guī)格、孔洞尺寸及數(shù)量信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:所述光源發(fā)出的光線為波長600nm以上的紅色可見光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:所述光電稱合器和所述光源均為長條形，它們均與待檢測娃片的傳送方向相垂直，所述光電耦合器的感光口和光源的出光口的長度至少等于待檢測硅片的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:所述光電稱合器位于待檢測娃片的上方，所述感光口位于所述光電稱合器的底面上，所述光源位于待檢測硅片的下方，所述出光口位于所述光源的頂面上，所述待檢測硅片置于水平的傳送帶上做勻速運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:所述光源主要由長條形燈殼和設(shè)于燈殼中的至少一列LED組成，所述燈殼的頂面開有所述出光口。
7.根據(jù)權(quán)利要求 1~6任一項(xiàng)所述的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:在所述光源的兩側(cè)且靠近光源分設(shè)一對連接中央處理單元的傳感器，所述傳感器按待檢測硅片的傳送方向前后設(shè)置，前方的傳感器接收待檢測硅片進(jìn)入的位置信息并傳送至中央處理單元以控制光源和光電耦合器同時(shí)開啟以便開始檢測，后方的傳感器接收待檢測硅片離開的位置信息并傳送至中央處理單元以控制光源和光電耦合器同時(shí)關(guān)閉從而完成檢測。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶硅硅片缺陷檢測設(shè)備的透光性檢測單元，其特征在于:所述光源和光電耦合器之間的距離為5~30mm，所述待檢測硅片處于二者中間位置。
【文檔編號】G01B11/00GK104020178SQ201410191377
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】楊偉強(qiáng), 鄭淑剛, 郭愛軍, 魏紅軍 申請人:晶澳太陽能有限公司