:: AZoNanotechnology-Artikel
Themen Umfaßt
Einleitung
Rauheit Kennzeichnung für Prozesskontrolliertes
Spurn-und Linienbreite-Maße
Forschung des Fortgeschrittenen Werkstoffs
Optimierung und Regelung der Prozessausrüstung
Dicke
Schlussfolgerung
Einleitung
Die Solarenergieindustrie erfährt das schnelle Wachstum wegen vieler Faktoren, einschließlich Rekordölpreise und den weltweiten Wunsch, Treibhausgasemissionen zu verringern. Energie der Welten-Verbrauch wird erwartet, um sich bis 2050 zu verdoppeln, und Produktion von Solarzellen steigt aktuell an mehr als 40% jährlich. Wie mit jeder möglicher Industrie, ist der Schlüsseltreiber für Handelserfolg die Gesamtkosten zum Verbraucher. Für Solarzellenhersteller ist dieser Schlüsseltreiber die Kosten pro Kilowattstunde für Strom. Diese Kosten gehen nur unten, wenn materielle Qualität und Leistungsfähigkeit der Solarzelle fortfährt zu entwickeln.
Aktuell konkurrieren mehrfache photo-voltaische Technologien für Anteil am wachsenden Solarmarkt. Traditionelle Solarzellen werden vom kristallenen Silikon gemacht und bleiben die Masse der weltweiten Produktion. Formlose Silikonfilme, die helleres produzieren können, konfigurierbarere, aber im Allgemeinen weniger effizientere Zellen, gewinnen Anteil für Produktion von Solarzellen. Auch neue Materialien werden verwendet, um Solarzellen an der preiswerteren (wie CuInGaSe oder2 CIGS) und höheren Leistungsfähigkeit (III-/Vmittel) als traditionelle kristallene Solar-PV-Zellen zu erstellen. Jede dieser Technologien hat Vorteile und Nachteile über den anderen, aber alle teilen den Bedarf an der Präzisionsoberflächenmetrologie für Qualitätskontrolle. Die schnellen, genauen und vielseitigen Metrologielösungen, die durch Stift und optische Auswerteprogramme angeboten werden, werden durch viele Solarzellenhersteller verwendet, um Ertrag zu erhöhen und niedriger die Gesamtproduktionskosten von Solarzellen durch Quantifikation, Qualifikation oder das Überwachen von verschiedenen Prozessschritten.
Rauheit Kennzeichnung für Prozesskontrolliertes
Rauheit ist einer der kritischen Oberflächenparameter, die Solarzellen-Leistungsfähigkeit beeinflussen. Solarmaterialien, die etwas raue Falle mehr Leuchte als tadellos glatte Oberflächen sind, so erzielen sie größere Ausgabe in den ähnlichen hellen Bedingungen. Jedoch können Oberflächen, die zu rau sind, Leistungsfähigkeit durch das übermäßige Zerstreuen und weniger Absorption verlieren. Andererseits wird das Glas oder Plastik, die Materialien einkapselt, so glatt gemacht, wie möglich, damit ein Mindestbetrag Leuchte an den Schnittstellen absorbiert und zerstreut wird.
Genießen Stiftauswerteprogramme und optische Auswerteprogramme umfangreichen Gebrauch in den Rauheitsmaßanwendungen. Mit Unternm Zeiten vertikaler Auflösung und Maßes von nicht mehr als einige Sekunden, sind optische Auswerteprogramme eins der geläufigsten Bereich-basierten Hilfsmittel für das Mengenmäßig bestimmen von Rauheit in der Produktion und in den Qualitätssicherungslabors. Abbildung 1 zeigt Kennzeichnung einer Solarzelle, in der Form, Mikrorauheit und die Steigung von mehreren Geschenk auf der Oberfläche können alle mit großer Genauigkeit vom gleichen Maß ausgewertet werden löscht.
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Abbildung 1. (a) Gesamtoberflächenrauigkeit und Form, wenn die nur Neigung vom Maßergebnis gelöscht ist; (b) Das gleiche Maß mit dem Beste sitz Zylinder auch gelöscht, Rauheit sowie Kratzer jetzt besser zeigend;. (c) eine Steigungsberechnung auf der gelöschten Region des gleichen Maßes, damit Steigung der Defekte genau berechnet werden kann.
Stiftauswerteprogramme sind auch in diesen Anwendungen allgemein verwendet, schnelle Rauheitskennzeichnung über langen Spuren zur Verfügung zu stellen. Mit Scan-Längen können bis 200 mm, Rauheit über großen Regionen von Oberflächen, wieder mit Unternm vertikaler Auflösung erhalten werden. Einzelne Spuren können kombiniert werden, um die großen, Bereich-basierten Maße auch zu bilden. Abbildung 2 zeigt einen Stiftauswerteprogrammscan über einer Glassubstratfläche und nachfolgende Analyse durch das VisionsAnwendungspaket, das Stift und optische Maßergebnisse analysieren kann. Unter-Nm Rauheit wird leicht über dieser 1-mm-Spur gesehen. Substratflächenqualität kann automatisch geführt werden/in einer Datenbank unter Verwendung der grundlegenden Rauheitsberechnungen, Histogramminformationen der Höhe, räumliche Fourier-Analyse Polierkennzeichen entdecken nicht gekonnt werden und mit vielen anderen möglichen Berechnungen. Diese Flexibilität erlaubt, die kritischsten prozesskontrollierten Parameter werden, für Qualitätskontrolle und Maximumproduktivitätssteigerungen und -ertrag bestimmt zu werden, gemessen zu werden und berichtet.
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Abbildung 2. Ein 1mm Stiftscan über einer Glassubstratfläche zeigt Unternm Rauheit durch Visionssoftware-Analyse.
Spurn-und Linienbreite-Maße
Zusätzlich zur ausgezeichneten vertikalen Auflösung und zu den schnellen Maßzeiten haben optische und Stiftauswerteprogramme auch Daten, Fähigkeiten für die Bewertung von kritischen Eigenschaften auf verschiedenen Niveaus einer Beispieloberfläche zu segmentieren. Für Solaranwendungen ist dieses für Spurn- und Linienbreitemaße allgemein verwendet. Die Qualität des Silbers oder anderer leitfähiger Spuren, die in der Solarzellenproduktion verwendet werden, benötigt vorsichtige Regelung, richtige Leistung der Panels sicherzustellen und dass ein Minimum Bereich durch nicht-photo-voltaisches Material abgedeckt wird. Darüber hinaus bereitet Markierungslinien, besonders im Dünnfilm, werden gefüllt später mit teuren leitfähigen Tinten auf, die die verschiedenen Beschriftungsbereiche anschließen. Wenn die Markierungslinien zu flach oder tief sind, kann die falsche Breite oder in den falschen Plätzen, die Leistung des Panels nachteilig beeinflußt werden. Das Kennzeichnen solcher Defekte vor Tintenabsetzung erlaubt, dass Material verschrottet wird, bevor zu viel Wert hinzugefügt worden ist.
Visionssoftware kann Linienbreiten, Zeilenabstände, Tiefen, Volumen, roughnesses automatisch berechnen innerhalb der Spur und auf der Substratfläche sowie protokolliert alle Parameter in der Datenbank mit Durchlauf-/Ausfallungsfähigkeit zur Fertigungssteuerung. Abbildung 3 zeigt eine Markierungslinie Maß von einem Dünnschichtsonnenkollektor, von einer aufschlussreichen Linienbreite, von einer Rauheit und von einer Tiefe des angerissenen Merkmals. Diese Analysen können an den Oberflächen mit einer zu mehreren hundert kritischen Merkmalen innerhalb des Maßes durchgeführt werden.
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Abbildung 3. 3D und Bildschirmanzeige der mehrfachen Region einer Markierungslinie auf einem Dünnschichtsonnenkollektor, Gesamtrauheit, Rauheit innerhalb des angerissenen Bereiches, Linienbreite und Tiefe der Markierungslinie zeigend.
Forschung des Fortgeschrittenen Werkstoffs
Optische Auswerteprogramme auch werden häufig verwendet, um Oberflächeneigenschaften von Materialien unter unterschiedlichen Bedingungen zu kennzeichnen. Die Materialkunde und die Technische Abteilung der Universität von Illinois verwenden ein optisches Auswerteprogramm, um Kristallgrenzeneffekte auf das Wachstum und die optoelektronische Leistungsfähigkeit in CIGS Bikristallen zu kennzeichnen. Abbildung 4 zeigt einer Grenzregion, wo UnterscheidungsKristallrichtungen der substratfläche das Wachstum der materiellen CIGS beeinflußten. Indem sie schnell diese und andere Interaktionen und an der hohen Auflösung mengenmäßig bestimmen, helfen optische Auswerteprogramme Forschern weltweit, Solarzellenleistung zu verbessern.
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Abbildung 4. CIGS-Grenzregion, wie durch ein optisches Auswerteprogramm gemessen zeigt verschiedene Kornzellen auf jeder Seite der Grenze. Datenhöflichkeit A. Hall/A. Rockett, Abt. der Material-Wissenschaft u. der Technik, Universität von Illinois.
Optimierung und Regelung der Prozessausrüstung
Stift und optische Anlagen werden auch für Qualitätskontrolle und Verbesserung für die Prozessausrüstung verwendet, die in der Solarherstellung verwendet wird. Ätzung und Absetzungskinetik können über dem Wafer unter Verwendung der Fähigkeiten der hoch entwickelten Automatisierung der optischen oder Stiftauswerteprogramme schnell berechnet werden. Höhen von Merkmalen werden schnell an den verschiedenen Einbauorten über der Substratfläche gemessen. Diese Daten erlauben, dass Einstellungen zu den Ausrichtungen für bessere Einheitlichkeit eingestellt werden, sowie zu erforderlichen Verarbeitungszeiten, die gewünschten Stärken sicherzustellen werden erzielt. Zum Beispiel zeigt Abbildung 5 die Variante in der Höhe eines getretenen Merkmals über einem 8-Zoll- Wafer während der Absetzungsverfahrensentwicklung. Maße wurden automatisch über allen Stellungen genommen und analysiert. Die Daten wurden dann verwendet, um Einheitlichkeit und die durchschnittliche Höhe von kritischen Merkmalen zu verbessern.
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Abbildung 5. Höhenvariante eines getretenen Merkmals über einem 8-Zoll- Wafer.
Optische Auswerteprogramme enthalten auch einige Merkmale, die sie ideal entsprochen für quantitativen Defektbefund und -analyse machen. Volumen- und/oder Höhenschwellwerte werden vom Benutzer eingestellt möglicherweise, und die Software kennzeichnet automatisch Defekte und kann über solche Merkmale wie Höhe, Durchmesser, Volumen und X- und O-Maximumberichten Umfang. Abbildung 6 zeigt ein Oberflächenmaß eines photo-voltaischen Wafers, in dem die Defekte auf der Oberfläche anwesend sind. Indem sie sie mengenmäßig bestimmen, können die Anlagenbenutzer bestimmen, wo im Prozess sie entstehen und arbeiten, um die Prozessinstallation zu optimieren, um sie zu beseitigen.
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Abbildung 6. Defektbefund und -quantifikation auf einem photo-voltaischen Wafer.
Dicke
Die Stärke von den unterschiedlichen Substratflächenschichten, transparent und undurchsichtig, benötigt richtige Kennzeichnung, besonders für CIGS-Einheiten. Die Kontaktmethode, die durch Stiftauswerteprogramme verwendet wird, liefert die sehr schnellen und genauen Dickenmaße, in denen es eine Grenze gibt und betriebsbereit kennzeichnet den Film-zusubstratfläche Abstand. Mit seinen sehr niedrigen Kontaktkräften sind Oberflächenauswerteprogramme in der Lage, dies ohne Schaden, sogar auf weichen Polymeren zu tun. Wichtiger, als Kontakttechnik, ist das Stiftauswerteprogramm zu den Materialeigenschaftsunterschieden unempfindlich, die Ausgleich in den optischen Techniken erstellen, wenn die Materialien zu dünn sind oder Unterscheidungsabsorption haben können. Abbildung 7 zeigt das Maß eines 2-Mikron-Schrittes, um den Absetzungsprozeß zu überprüfen. Hier können kleine Mengen Verunreinigung als Spitzen im Datensatz, zusätzlich zu einem Bericht der Gesamtschritthöhe gesehen werden. Da diese Informationen in nur einige Sekunden erreichbar sind, wird sie praktisch, um häufige Checks auf der Prozessqualität durchzuführen.
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Abbildung 7. Ein 2µm Schritt wird gekennzeichnet, um den Absetzungsprozeß zu überprüfen und deckt die kleinen Mengen Verunreinigung auf, gesehen als Spitzen im Datensatz.
Wegen ihres jeweiligen Stiftes und optischen Auswerteprogramme der Fähigkeiten häufig werden geläufig im Tandem zur Dickenregelung beschäftigt. Zum Beispiel nzen optische Auswerteprogramme Stiftmaße für Filmkennzeichnung auf einige Schlüsselkanäle ergä. Größere als ungefähr 2 Mikrons der Transparenten Folie in der Stärke können über der gesamten Beispieloberfläche gemessen werden. Die optische Anlage entbindet schnellere Bereich-basierte Maße, aber, wenn Höhenausgleich von den optischen Eigenschaften anwesend betragen, kann das Oberflächenauswerteprogramm verwendet werden, um den Film schnell zu kalibrieren. Dann kann SureVision™-Analysesoftware die Ausgleich zu den zukünftigen optischen Maßen automatisch anwenden. Zusätzlich können die optischen Auswerteprogramme Informationen auf der Oberflächenrauigkeit und Defekte separat zur Verfügung stellen für die Spitzen- und Grundflächen der Filme, damit die konformen Eigenschaften des Filmes analysiert werden können. So funktionieren die zwei Anlagen gut zusammen, um sicherzustellen, dass Dicke und Oberflächenbeschaffenheit ausreichend gekennzeichnet wird, um Höchstleistung zu verbessern und beizubehalten.
Schlussfolgerung
Die verschiedenen Technologien, die für Solarzellenherstellung eingesetzt werden, bringen schnell voran, während Forscher und Gesellschaften arbeiten, um Leistungsfähigkeit zu verbessern und Kosten niedriger zu treiben. Genaue Oberflächenmetrologie von Hauptmerkmalen ist ein kritisches Teil dieses Prozesses. Nzen sich optische Auswerteprogramme und Stiftauswerteprogramme, die schnelle Oberflächen- und Stärkemetrologie zu Unternm Auflösung aktivieren, ergä, um die Daten zur Verfügung zu stellen, die notwendig sind, Solarzellenentwicklung und -produktion zu verbessern. Rauheit, Schritthöhen, Spurnbreiten, Schreiberbreiten, Dicke und Defektalle Befund unterstützen Herstellungszeilen. Unterdessen können Forscher materielle Effekte, Umweltangriff studieren und Ermüdung sowie hoch entwickelte Kennzeichnung der Effektänderungen in der Prozessausrüstung durchzuführen kann auf den Endprodukten haben.
Diese Informationen sind Ursprungs- angepasst gewesen, wiederholt und von den Materialien, die von Bruker AXS bereitgestellt werden.
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