專利名稱：利用空間分解發(fā)光成像進(jìn)行器件測(cè)定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及光伏器件的測(cè)定，特別是對(duì)局部二極管特性的依賴度較低的測(cè) 量空間分解串聯(lián)電阻的非破壞性方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池量產(chǎn)中的優(yōu)化和工藝控制要求對(duì)各種電特性進(jìn)行測(cè)量。在貫穿整個(gè) 電池區(qū)域上進(jìn)行的空間分解測(cè)量尤其有吸引力，這是因?yàn)檫@將得到被測(cè)電池?cái)?shù)據(jù)隨位置 的變化的有關(guān)信息。這種空間信息對(duì)于追蹤諸如不均勻的材料質(zhì)量、錯(cuò)誤或非優(yōu)化構(gòu)造 的制造設(shè)備、或電池布局設(shè)計(jì)中的缺陷等問(wèn)題是至關(guān)重要的。為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池量產(chǎn) 中的工藝控制，理想的測(cè)定方法應(yīng)當(dāng)是非破壞性并且快速的。串聯(lián)電阻&是太陽(yáng)能電池的主要電特性之一，其對(duì)電池效率具有直接影響。通 常，串聯(lián)電阻會(huì)在太陽(yáng)能電池區(qū)域各處具有變化，并且通常需要了解電池上位置i處的局 部電流密度J1(或其變化(AJ1))以精確地確定局部串聯(lián)電阻Rs, l0在被照射的太陽(yáng)能電池中，J1 = Jllght-Jd, 1；其中Jllght是近似與光照強(qiáng)度成線性關(guān) 系的光生電流，Jd,,是位置i處的局部二極管暗電流強(qiáng)度。Jd,,取決于位置i處的局部二 極管電壓(V1)以及一些其它參數(shù)，這些參數(shù)包括局部二極管飽和電流以及局部理想系數(shù) (ideality factor)，這些參數(shù)一般以某種未知的方式在電池區(qū)域各處具有變化。雖然已知一些方法能夠測(cè)量貫穿太陽(yáng)能電池的空間分解串聯(lián)電阻，然而這些 方法均需要數(shù)分鐘乃至數(shù)小時(shí)的測(cè)量時(shí)間和/或具有破壞性。例如，接觸電阻掃描 (“Corescan")方法(A.S.H.van der Heideet al Sol.Energy Mater.Sol.Cells 74 (2002) 43)需 要使針劃過(guò)電池的鈍化層。基于發(fā)光成像的方法具有克服長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間和破壞性的局限的潛力。例如， T.Trupke等人報(bào)告了 一種基于光致發(fā)光成像的方法(” Spatially resolved series resistance of silicon solar cells obtainedfrom luminescence imaging (根據(jù)光致發(fā)光成像獲取的硅太陽(yáng)能電 池的空間分解串聯(lián)電阻)”，AppLPhys丄ett.90 (2007) 093506)，D.Hinken 等人(” Series resistance imaging of solar cells by voltage dependentelectroluminescence (通過(guò)取決于電壓 的電發(fā)光進(jìn)行的太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻成像)”，Appl.Phys丄ett.91(2007) 182104)和 K.Ramspeck 等人(” Recombination current and series resistance imaging of solarcells by combined luminescence and lock-in thermography (通過(guò)發(fā)光和鎖相熱成像的結(jié)合進(jìn)行的太 陽(yáng)能電池的復(fù)合電流及串聯(lián)電阻成像)”，Appl.Phys.Lett.90 (2007) 153502)報(bào)告了基于電 發(fā)光成像的方法。這些方法的一個(gè)基本問(wèn)題是對(duì)未知的局部二極管特性進(jìn)行整體估計(jì)， 由于局部二極管特性(如Jd,在整體上不是均勻的而是貫穿裝置區(qū)域具有實(shí)質(zhì)變化的， 因此這種整體估計(jì)會(huì)導(dǎo)致不精確。說(shuō)明書通篇中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的任何討論都不應(yīng)被認(rèn)為承認(rèn)了這些現(xiàn)有技術(shù)廣為人 知或者構(gòu)成該領(lǐng)域中一般公知常識(shí)的部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是以優(yōu)選的形式提供一種對(duì)空間分解串聯(lián)電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì) 的方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種對(duì)二極管器件區(qū)域處的串聯(lián)電阻進(jìn)行估計(jì) 的方法，該方法包括如下步驟使用初始光照強(qiáng)度和端子電壓來(lái)測(cè)量器件區(qū)域的第一 發(fā)光強(qiáng)度A；使用變化的光照強(qiáng)度或者變化的端子電壓來(lái)測(cè)量所述區(qū)域的第二發(fā)光強(qiáng)度 B1 ；測(cè)量其中至少一個(gè)參數(shù)相對(duì)第二校正發(fā)光強(qiáng)度B1的測(cè)量發(fā)生變化的所述區(qū)域處的第 三發(fā)光強(qiáng)度B2,其中所述參數(shù)是端子電壓和光照強(qiáng)度；內(nèi)插或者外插第二發(fā)光強(qiáng)度B1和 第三發(fā)光強(qiáng)度B2的光照強(qiáng)度值，以確定能夠產(chǎn)生第一發(fā)光強(qiáng)度A的參數(shù)值；以及使用所 確定的參數(shù)值來(lái)估計(jì)所述區(qū)域處的串聯(lián)電阻。優(yōu)選地，所述區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光圖像中的一個(gè)或多個(gè)像素。在一些實(shí)施例中，至 少一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度是在零光照強(qiáng)度下產(chǎn)生的。優(yōu)選地，如果在非零光照強(qiáng)度下產(chǎn)生了發(fā)光 強(qiáng)度，則通過(guò)確定所述區(qū)域的最小發(fā)光強(qiáng)度的反向偏置或者零偏置狀態(tài)，來(lái)針對(duì)包括所 述器件的材料的受擴(kuò)散限制的少數(shù)載流子壽命對(duì)發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行校正。在一些實(shí)施例中，在第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值A(chǔ)和第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值B1之間光照 強(qiáng)度發(fā)生變化，而端子電壓保持基本恒定。優(yōu)選地，在一些實(shí)施例中，在第一發(fā)光強(qiáng)度 測(cè)量值A(chǔ)和第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值B1之間端子電壓發(fā)生變化，而光照強(qiáng)度保持基本恒定。 在一些實(shí)施例中，在第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值B1和第三發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值B2之間端子電壓發(fā)生 變化，而光照強(qiáng)度保持基本恒定。在其它實(shí)施例中，在第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值B1和第三發(fā) 光強(qiáng)度測(cè)量值B2之間光照強(qiáng)度發(fā)生變化，端子電壓保持基本恒定。優(yōu)選地，在一些實(shí)施例中，在第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量A之后執(zhí)行三次或更多發(fā)光強(qiáng) 度測(cè)量(Bp B2, B3……)，在執(zhí)行所述三次或更多發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量時(shí)，端子電壓在第二發(fā) 光強(qiáng)度測(cè)量B1和后續(xù)的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量之間發(fā)生變化，光照強(qiáng)度保持基本恒定。優(yōu)選地，在一些實(shí)施例中，在第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量A之后執(zhí)行三次或更多發(fā)光強(qiáng) 度測(cè)量(Bp B2, B3……)，在執(zhí)行所述三次或更多發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量時(shí)，光照強(qiáng)度在第二發(fā) 光強(qiáng)度測(cè)量B1和后續(xù)的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量之間發(fā)生變化，端子電壓保持基本恒定。在一些實(shí) 施例中，對(duì)二極管器件多個(gè)區(qū)域處的串聯(lián)電阻進(jìn)行估計(jì)，以確定所述器件上串聯(lián)電阻的 空間變化。在一些實(shí)施例中，在端子電壓處于開(kāi)路時(shí)測(cè)量第一發(fā)光強(qiáng)度A。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種確定二極管器件區(qū)域處的串聯(lián)電阻是否超 過(guò)預(yù)定值的方法，該方法包括如下步驟使用初始光照強(qiáng)度和端子電壓來(lái)測(cè)量器件區(qū)域 的第一發(fā)光強(qiáng)度；使用變化的光照強(qiáng)度或者變化的端子電壓來(lái)測(cè)量所述區(qū)域的第二發(fā)光 強(qiáng)度；以及根據(jù)第一和第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量來(lái)確定所述器件區(qū)域的串聯(lián)電阻是否超過(guò)預(yù)定 值。優(yōu)選地，如果在非零光照強(qiáng)度下產(chǎn)生了發(fā)光強(qiáng)度，則通過(guò)確定所述區(qū)域的最小發(fā)光 強(qiáng)度的反向偏置或者零偏置狀態(tài)，來(lái)針對(duì)包括所述器件的材料的受擴(kuò)散限制的少數(shù)載流 子壽命對(duì)發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行校正。本發(fā)明的方法非常適用于光伏器件的應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對(duì)二極管器件第一區(qū)域處的串聯(lián)電阻 進(jìn)行估計(jì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)光檢測(cè)器，其使用初始光照強(qiáng)度和端子電壓來(lái)測(cè)量器 件第一區(qū)域的第一發(fā)光強(qiáng)度A，使用變化的光照強(qiáng)度或者變化的端子電壓來(lái)測(cè)量所述區(qū)域第一區(qū)域的第二發(fā)光強(qiáng)度B1,并且使用另一變化的光照強(qiáng)度或者另一變化的端子電壓 來(lái)測(cè)量所述器件第一區(qū)域的第三發(fā)光強(qiáng)度B2 ；以及處理器，所述處理器與所述發(fā)光檢測(cè) 器相互連接，所述處理器用于內(nèi)插或者外插第二發(fā)光強(qiáng)度B1和第三發(fā)光強(qiáng)度B2的光照強(qiáng) 度值，以確定能夠產(chǎn)生與第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值A(chǔ)相同的發(fā)光信號(hào)的光照強(qiáng)度值和端子電 壓值；以及所述處理器還用于根據(jù)所確定的發(fā)光強(qiáng)度值和端子電壓值來(lái)計(jì)算器件第一區(qū) 域的串聯(lián)電阻Rs。優(yōu)選地，所述處理器還適用于針對(duì)包括所述器件的材料的受擴(kuò)散限制的少數(shù)載 流子壽命來(lái)對(duì)第一、第二和第三發(fā)光強(qiáng)度中的至少一個(gè)進(jìn)行校正。


通過(guò)下述僅以示例形式作出的說(shuō)明并結(jié)合附圖，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠 更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示出了適用于優(yōu)選實(shí)施例的光致發(fā)光成像設(shè)置的示意圖。圖2示意性地示出了相機(jī)的傳感器陣列及其分成小傳感器像素的分段。每個(gè)相 機(jī)像素都具有由索引i表示的序列號(hào)，并且對(duì)太陽(yáng)能電池的一個(gè)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行成像。因此 電池被分割成多個(gè)小區(qū)域，這些小區(qū)域的尺寸對(duì)應(yīng)于每個(gè)相機(jī)像素能夠映射的尺寸，這 取決于相機(jī)傳感器陣列和成像光學(xué)裝置的分辨率。因此，同一索引i代表太陽(yáng)能電池的一 個(gè)相應(yīng)區(qū)域，于是圖2例示了相機(jī)傳感器陣列和太陽(yáng)能電池兩者的分段。圖3例示了太陽(yáng)能電池部分i在等于7mA/cm2的短路電流強(qiáng)度的光照強(qiáng)度下的 兩個(gè)電流/電壓曲線。虛線31表示作為端子電壓Vtemmal的函數(shù)而繪制的電流強(qiáng)度，虛 線31包括串聯(lián)電阻Rs(假設(shè)為ΙΟΩαη2)的影響。實(shí)線32表示作為二極管Vi上的電壓 的函數(shù)而繪制的電流強(qiáng)度，其不受串聯(lián)電阻的影響。圖3中的箭頭示出了特定的端子電 壓Vtommal, Α(豎直箭頭34的尖端)和局部二極管電壓V1, Α(水平箭頭35的尖端)如何彼 此相關(guān)。豎直短劃線36表示二極管電壓V1的恒定值。圖4例示了兩個(gè)不同光照強(qiáng)度41、42下電流強(qiáng)度相對(duì)于二極管電壓的曲線圖。 曲線之間的距離是恒定的并且等于短路電流之差。圖5和圖6例示了在兩個(gè)不同的光照強(qiáng)度20mW/cm2 (A)和100mW/cm2 (B)下、
作為端子電壓的函數(shù)(虛線)和作為二極管電壓的函數(shù)(實(shí)線)的電流強(qiáng)度的曲線圖，兩 個(gè)不同的光照強(qiáng)度20mW/cm2(A)和100mW/cm2(B)分別對(duì)應(yīng)于短路電流強(qiáng)度7mA/cm2 和36mA/cm2。圖5包括兩個(gè)指向?qū)?yīng)于同一二極管電壓的兩個(gè)端子電壓的豎直繪制箭 頭，表明對(duì)于每個(gè)端子電壓Vtommal,八都存在對(duì)應(yīng)于相同二極管電壓的剛好一個(gè)特定端子 電壓Vtommal, B。在圖6中，豎直繪制的箭頭61、62指向兩個(gè)工作點(diǎn)Bl和B2，其中端子 電壓Vtemmal,見(jiàn)和Vtommal, B2對(duì)應(yīng)于分別大于和小于二極管電壓V1, A66的二極管電壓V1, 則65和 V1, B264。圖7例示了其中端子電壓在系列B中改變、光照強(qiáng)度在圖像A和系列B之間改變 但在系列B中測(cè)量的圖像之間保持恒定的特殊情況。將圖像中像素i的測(cè)量數(shù)據(jù)示為點(diǎn)。 如實(shí)線71所示，對(duì)系列B的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插和外插?？梢栽诟鶕?jù)圖像B導(dǎo)出的內(nèi)插曲 線(水平虛線)上得到發(fā)光強(qiáng)度I。_ra, A,工(即圖像A的像素i處的強(qiáng)度)。由Δ Vterminal, ΒΑ來(lái)表示需要在像素i處產(chǎn)生相同發(fā)光強(qiáng)度并用于計(jì)算局部串聯(lián)電阻的端子電壓之差。測(cè)量點(diǎn)與圖5和圖6所示的測(cè)量點(diǎn)不同。圖8例示了與圖7類似的曲線，但是表示將來(lái)自系列B的像素i的發(fā)光值繪制成 (AVtommal, ba/Δ Jllght, αβ)的函數(shù)這種更一般的情況，其中(Δ Vt_nal, ΒΑ/Δ Jllght, ΑΒ)等于局 部串聯(lián)電阻。在此情況下，端子電壓和光照強(qiáng)度均在圖像A和系列B中的圖像之間以及 在系列B中的圖像之間變化。(AVtommal, ba/Δ Jlight, ΑΒ)的每個(gè)值表示一個(gè)可能的局部串 聯(lián)電阻值，其中框出的串聯(lián)電阻對(duì)應(yīng)于正確值。圖9表示優(yōu)選實(shí)施例方法的計(jì)算過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式在后文的說(shuō)明中，表述“局部結(jié)電壓”和“局部二極管電壓”等同并由Vi表 示，術(shù)語(yǔ)“端子電壓”和“偏置”等同。為了測(cè)量諸如光伏器件和太陽(yáng)能電池等二極管器件的空間分解串聯(lián)電阻，需 要針對(duì)發(fā)光成像的實(shí)驗(yàn)設(shè)置。對(duì)于光致發(fā)光成像的一種適當(dāng)?shù)脑O(shè)置形式(如圖1所示 意’性 列不)，在標(biāo)題為"Method andSystem for Testing Indirect Bandgap Semiconductor Devicesusing Luminescence Imaging(用于利用發(fā)光成像來(lái)測(cè)試間接帶隙半導(dǎo)體器件的方法 和系統(tǒng))”的PCT公開(kāi)W02007/128060中進(jìn)行了描述，其內(nèi)容通過(guò)交叉引用并入本文。通常，太陽(yáng)能電池及其分段的電流密度由下式給出J1 = Jllght-Jd, ,(V1)其中Jllght是光生電流，在大多數(shù)情況下等于外部光照強(qiáng)度下的電池的短路電流并 且呈線性，因此光照強(qiáng)度中明確定義的變化導(dǎo)致Jllght的明確定義的變化。在均勻光照的 條件下，Jllght可以被認(rèn)為在樣本電池上是均勻的。二極管暗電流Jd,工是二極管電壓乂的 函數(shù)；精確函數(shù)Jd, Jv1)很復(fù)雜并且取決于多個(gè)一般未知的參數(shù)，這些參數(shù)均在電池區(qū)域 上變化。在發(fā)光圖像中測(cè)量電池上的局部發(fā)光強(qiáng)度，并且能夠與局部二極管電壓相關(guān) 聯(lián)。對(duì)于通過(guò)光激勵(lì)產(chǎn)生的發(fā)光(即光致發(fā)光)，局部發(fā)光強(qiáng)度I。_ra,,包括兩個(gè)分量， 其中一個(gè)指數(shù)性地依賴于局部二極管電壓V1,另一個(gè)依賴于光照強(qiáng)度但獨(dú)立于二極管電 壓
_] I_era, . = C1- —V/kTHCo^, , (1)其中kT即所謂的熱電壓，C1是校正常數(shù)。對(duì)于電產(chǎn)生的發(fā)光(即電致發(fā)光)，
偏置C
off-set， 丄為零。對(duì)于已有的空間分解串聯(lián)電阻測(cè)量方法，使用等式(1)來(lái)獲得局部二極管電壓 V,。重要的是要注意到，常數(shù)C1在電池區(qū)域上(即在不同的像素之間)會(huì)發(fā)生明顯的變 化；此外，由于少數(shù)載流子的壽命和擴(kuò)散長(zhǎng)度會(huì)隨著工作條件而變化，因此在單個(gè)像素 上C1也可能發(fā)生變化。需要獲取并考慮這些依賴關(guān)系，以精確地解釋發(fā)光信號(hào)。分量Cfset,工在特定的光照條件下為常量，并且由少數(shù)載流子壽命的所 謂擴(kuò)散限制所導(dǎo)致，這是組成電池的材料的屬性。如T.Trapke等人在Appl.Phys. Lett.90 (2007) 093506中討論的，必須針對(duì)分量Ct^set,,來(lái)校正測(cè)得的相機(jī)信號(hào)。實(shí)際上， 從電池處在短路或者反向端子電壓條件下的相機(jī)信號(hào)中得到Cfsrt, ΙΟ通過(guò)將光照強(qiáng)度保持為恒定、并將端子電壓降低至足夠低的值，來(lái)測(cè)量針對(duì)給
7定光照強(qiáng)度的偏置值Cm ΙΟ “足夠低”意味著局部二極管電壓必須足夠小以至于對(duì)全 部發(fā)光發(fā)射的貢獻(xiàn)可以忽略，即等式(1)中右手側(cè)的指數(shù)項(xiàng)必須接近零或者至少遠(yuǎn)小于 Ctjfl^p為此，使電池工作在短路狀態(tài)下通常是足夠的。不過(guò)在極高的局部串聯(lián)電阻的 情況下，短路條件無(wú)法提供足夠低的局部二極管電壓，這使得二極管對(duì)整個(gè)發(fā)光信號(hào)產(chǎn) 生了不可忽略的貢獻(xiàn)。在這種情況下可以應(yīng)用下面的處理對(duì)于選定的外部光強(qiáng)度，使太陽(yáng)能電池初始工作在短路狀態(tài)(Vtemmal = OV),并 通過(guò)相機(jī)拍攝發(fā)光圖像。在反向端子電壓(例如Vtommal = -(UV)下拍攝后續(xù)圖像，并且 在兩幅圖像之間比較每個(gè)相機(jī)傳感器像素i處的發(fā)光強(qiáng)度。如果一個(gè)像素處的強(qiáng)度I。_ra,
工在反向偏置條件下較低，則拍攝具有較大反向偏置(如-0.2V)的另一圖像，重復(fù)此過(guò)程 直到每個(gè)I。_ra,,都到達(dá)其最小值或者可接受的低值。記錄I。_ra,,的全部單個(gè)最小值。 判定二極管分量是否達(dá)到可忽略的程度的典型標(biāo)準(zhǔn)是例如當(dāng)反向端子電壓增加(朝負(fù)值 反向)0.1 V時(shí)像素是否變化超過(guò)10%。校正后的發(fā)光圖像由在任何給定工作點(diǎn)測(cè)量得到的發(fā)光圖像減去“校正發(fā)光圖 像”構(gòu)成，所述“校正發(fā)光圖像”是使用相同的光照強(qiáng)度和測(cè)量參數(shù)、但是使電池工作 在短路或者反向偏置條件下(即具有可忽略的二極管分量)所測(cè)量得到。因此，每個(gè)像 素的校正發(fā)光強(qiáng)度僅由等式(1)右手側(cè)的第一項(xiàng)構(gòu)成，即純二極管分量。如上所述，電 致發(fā)光圖像不必按照這種方式校正。為了進(jìn)行后面的討論，如果有必要，對(duì)所有發(fā)光圖 像進(jìn)行如上文所述的“校正”。這樣，術(shù)語(yǔ)“發(fā)光圖像”或“發(fā)光強(qiáng)度”或“相機(jī)信 號(hào)”描述了相應(yīng)的量，它們已按需針對(duì)受擴(kuò)散限制的少數(shù)載流子壽命進(jìn)行了校正。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的基本思想是找出樣本太陽(yáng)能電池的對(duì)應(yīng)于同一局部發(fā)光 信號(hào)的兩個(gè)不同的工作條件A和B (具有不同的端子電壓和不同的光照強(qiáng)度)，并使用此 信息來(lái)計(jì)算作為電池上位置的函數(shù)的串聯(lián)電阻。優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)關(guān)鍵方面是，由于相等的發(fā)光信號(hào)意味著相等的局部二極管 電壓Vi以及相等的局部二極管暗電流強(qiáng)度Jd, 因此可以從分析中排除未知、復(fù)雜并且橫 向變化的局部電流-電壓特性；所需確定的只是工作條件A和B下的二極管電流相同。如果在兩個(gè)不同的操作條件A和B下局部發(fā)光強(qiáng)度相同，則可以通過(guò)對(duì)光生電 流強(qiáng)度Jllght, A和Jllgh, B以及端子電壓Vtommal, Α和Vtommal, 理論分析來(lái)量化局部串聯(lián)電 阻民，，。這些量值中的一個(gè)或多個(gè)可以通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或外插來(lái)得到，如下文 所述。對(duì)于太陽(yáng)能電池的兩個(gè)不同的工作條件，有如下兩個(gè)等式Vterminal, A — Vi，A-Ji, A · Rs, i — Vi，A~ flight, i, A~Jd, i, A) ·民，iVterminal, β — Vi, B~Ji, B · Rs, i — Vi，B_(Jlight，i, B~Jd, i, B) ·民，i可以重寫成Vterminal, A_Vterminal，B — Χ,B+{(Jlight，i, B~Jd, i, β) ~ flight, i, A~Jd, i，A) } ·民，i先前的基于發(fā)光的Rs成像方法具有無(wú)法精確確定電流密度之差的缺點(diǎn)，這是由 于未知的、且空間變化的二極管特性。此外，校正常數(shù)C1對(duì)電池工作條件的依賴性也被 忽略，這會(huì)導(dǎo)致額外的錯(cuò)誤。對(duì)于給定的像素i，所述方法如下進(jìn)行。如果兩個(gè)工作條件A和B產(chǎn)生了相同 的發(fā)光強(qiáng)度，即I。_ra, ,, Λ = Icamer, , Β，則根據(jù)等式⑴有V1, Α = V1, Β(記住校正光致發(fā)光圖像中的Cm ,是可忽略的或者為零)，因此Jd, L A = Jd, , Β。這兩個(gè)關(guān)系允許上述 等式簡(jiǎn)化重置為下式
權(quán)利要求
1.一種對(duì)二極管器件的區(qū)域處的串聯(lián)電阻進(jìn)行估計(jì)的方法，該方法包括步驟(a)使用初始光照強(qiáng)度和端子電壓來(lái)測(cè)量所述器件的所述區(qū)域的第一發(fā)光強(qiáng)度A；(b)使用變化的光照強(qiáng)度或者變化的端子電壓來(lái)測(cè)量所述區(qū)域的第二發(fā)光強(qiáng)度B1； (C)測(cè)量其中至少一個(gè)參數(shù)相對(duì)第二校正發(fā)光強(qiáng)度B1的測(cè)量發(fā)生變化的所述區(qū)域處的第三發(fā)光強(qiáng)度B2,其中所述參數(shù)是端子電壓和光照強(qiáng)度；(d)內(nèi)插或者外插第二發(fā)光強(qiáng)度B1和第三發(fā)光強(qiáng)度B2的光照強(qiáng)度值，以確定能夠產(chǎn) 生第一發(fā)光強(qiáng)度A的所述參數(shù)的值；以及(e)使用所確定的參數(shù)值來(lái)估計(jì)所述區(qū)域處的串聯(lián)電阻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光圖像中的一個(gè)或多個(gè)像素。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中至少一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度是在零光照強(qiáng)度下產(chǎn)生的。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中如果在非零光照強(qiáng)度下產(chǎn)生了發(fā)光強(qiáng)度， 則通過(guò)確定所述區(qū)域的最小發(fā)光強(qiáng)度的反向偏置或者零偏置狀態(tài)，來(lái)針對(duì)包括所述器件 的材料的受擴(kuò)散限制的少數(shù)載流子壽命對(duì)發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行校正。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中光照強(qiáng)度在第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值A(chǔ)和第二 發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值B1之間發(fā)生變化，而端子電壓保持基本恒定。
6.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的方法，其中端子電壓在第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值A(chǔ) 和第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值B1之間發(fā)生變化，而光照強(qiáng)度保持基本恒定。
7.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中端子電壓在第二發(fā)光強(qiáng)度值B1和第三發(fā)光 強(qiáng)度值B2之間發(fā)生變化，而光照強(qiáng)度保持基本恒定。
8.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的方法，其中光照強(qiáng)度在第二發(fā)光強(qiáng)度值B1和 第三發(fā)光強(qiáng)度值B2之間發(fā)生變化，而端子電壓保持基本恒定。
9.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中在第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量A之后執(zhí)行三次或更 多發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量(Bp B2, B3……)，在執(zhí)行所述三次或更多發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量時(shí)，端子電壓 在第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量B1和后續(xù)的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量之間發(fā)生變化，光照強(qiáng)度保持基本恒定。
10.如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的方法，其中在第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量A之后執(zhí)行 三次或更多發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量(Bp B2, B3……)，在執(zhí)行所述三次或更多發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量時(shí)， 光照強(qiáng)度在第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量B1和后續(xù)的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量之間發(fā)生變化，端子電壓保持基 本恒定。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中對(duì)所述二極管器件的多個(gè)區(qū)域處的串聯(lián)電 阻進(jìn)行估計(jì)，以確定所述器件上串聯(lián)電阻的空間變化。
12.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中在端子電壓處于開(kāi)路時(shí)測(cè)量第一發(fā)光強(qiáng)度A。
13.一種用于確定二極管器件的區(qū)域處的串聯(lián)電阻是否超過(guò)預(yù)定值的方法，該方法包 括步驟(a)使用初始光照強(qiáng)度和端子電壓來(lái)測(cè)量所述器件的所述區(qū)域的第一發(fā)光強(qiáng)度；(b)使用變化的光照強(qiáng)度或者變化的端子電壓來(lái)測(cè)量所述區(qū)域的第二發(fā)光強(qiáng)度；以及(c)根據(jù)第一和第二發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量來(lái)確定所述器件的所述區(qū)域的串聯(lián)電阻是否超過(guò)預(yù)定值。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述區(qū)域?qū)?yīng)于發(fā)光圖像中的一個(gè)或多個(gè)像素。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中至少一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度是在零光照強(qiáng)度下產(chǎn)生的。
16.如權(quán)利要求13至15中任意一項(xiàng)所述的方法，其中如果在非零光照強(qiáng)度下產(chǎn)生了 發(fā)光強(qiáng)度，則通過(guò)確定所述區(qū)域的最小發(fā)光強(qiáng)度的反向偏置或者零偏置狀態(tài)，來(lái)針對(duì)包 括所述器件的材料的受擴(kuò)散限制的少數(shù)載流子壽命對(duì)發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行校正。
17.如權(quán)利要求13至16中任意一項(xiàng)所述的方法，其中在端子電壓處于開(kāi)路時(shí)測(cè)量第一發(fā)光強(qiáng)度A。
18.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述器件是光伏器件。
19.一種用于對(duì)二極管器件的第一區(qū)域處的串聯(lián)電阻進(jìn)行估計(jì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 發(fā)光檢測(cè)器，其使用初始光照強(qiáng)度和端子電壓來(lái)測(cè)量器件的第一區(qū)域的第一發(fā)光強(qiáng)度A，使用變化的光照強(qiáng)度或者變化的端子電壓來(lái)測(cè)量器件的所述第一區(qū)域的第二發(fā)光 強(qiáng)度B1 ；并且使用另一變化的光照強(qiáng)度或者另一變化的端子電壓來(lái)測(cè)量所述器件的所述 第一區(qū)域的第三發(fā)光強(qiáng)度B2;以及處理器，所述處理器與所述發(fā)光檢測(cè)器相互連接，所述處理器用于內(nèi)插或者外插第 二發(fā)光強(qiáng)度B1和第三發(fā)光強(qiáng)度B2的光照強(qiáng)度值，以確定能夠產(chǎn)生與第一發(fā)光強(qiáng)度測(cè)量值 A相同的發(fā)光信號(hào)的光照強(qiáng)度值和端子電壓值；以及所述處理器還用于根據(jù)所確定的發(fā) 光強(qiáng)度值和端子電壓值來(lái)計(jì)算所述器件的所述第一區(qū)域的串聯(lián)電阻Rs。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還適用于針對(duì)包括所述器件的材料的 受擴(kuò)散限制的少數(shù)載流子壽命來(lái)對(duì)第一、第二和第三發(fā)光強(qiáng)度中的至少一個(gè)進(jìn)行校正。
21.—種估計(jì)光伏二極管器件的第一區(qū)域上的近似串聯(lián)電阻的方法，實(shí)質(zhì)上如文中參 照附圖和/或示例中所示的本發(fā)明任一實(shí)施例所述。
22.一種用于估計(jì)二極管器件區(qū)域上的串聯(lián)電阻的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求1 至18中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
使用發(fā)光成像來(lái)測(cè)量光伏器件的空間分解串聯(lián)電阻的方法。該方法包括步驟使用初始光照強(qiáng)度和端子電壓來(lái)測(cè)量所述器件的區(qū)域的第一發(fā)光強(qiáng)度，使用變化的光照強(qiáng)度或者變化的端子電壓來(lái)測(cè)量所述器件的所述區(qū)域的第二發(fā)光強(qiáng)度，以及測(cè)量其中至少一個(gè)參數(shù)相對(duì)第二校正發(fā)光強(qiáng)度的測(cè)量發(fā)生變化的所述區(qū)域處的第三發(fā)光強(qiáng)度，其中所述參數(shù)是端子電壓和光照強(qiáng)度。內(nèi)插或者外插第二發(fā)光強(qiáng)度和第三發(fā)光強(qiáng)度，以確定能夠產(chǎn)生所述第一發(fā)光強(qiáng)度的端子電壓和光照強(qiáng)度的值，其中使用所確定的值來(lái)估計(jì)器件的所述區(qū)域處的串聯(lián)電阻。
文檔編號(hào)H01L21/66GK102017116SQ200980114220
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者于爾根·韋伯, 亨納·坎普韋特, 托爾斯滕·特魯普克 申請(qǐng)人:Bt成像股份有限公司