La Métrologie Extérieure de Précision Active le Plus Grand Rendement et le Coût De Production Général Inférieur des Piles Solaires

Sujets Couverts

Introduction
Caractérisation de Rugosité pour le Contrôle du Processus
Trace et Ligne Mesures de Largeur
Recherche de Matériaux Avancés
Optimisation et Contrôle de Matériel De Processus
Épaisseur de Film
Conclusion

Introduction

Actuel, les technologies photovoltaïques multiples concurrencent pour la part sur le marché solaire croissant. Des piles solaires Traditionnelles sont faites de silicium cristallin, et restent la partie de production mondiale. Les films Amorphes de silicium, qui peuvent produire plus léger, des cellules plus configurables, mais généralement moins plus efficaces, gagnent la part pour la production des piles solaires. En Outre, des matériaux neufs sont employés pour produire les piles solaires à un rendement plus peu coûteux (comme₂ CuInGaSe ou CLOPES) et plus élevé (composés d'III/V) que les cellules solaires cristallines traditionnelles de PICOVOLTE. Chacune de ces technologies a des avantages et des inconvénients au-dessus des autres, mais tous partagent le besoin de métrologie de surface de précision pour le contrôle qualité. Les solutions rapides, précises, et versatiles de métrologie offertes par le stylet et les profileurs optiques sont employées par beaucoup de constructeurs de pile solaire pour augmenter le rendement et inférieur le coût de production général des piles solaires par la quantification, la qualification, ou la surveillance des phases de processus variées.

Caractérisation de Rugosité pour le Contrôle du Processus

Les profileurs de stylet et les profileurs optiques apprécient la vaste utilisation dans des applications de mesure de rugosité. Avec des temps de définition verticale et de mesure de sous-nanomètre pas de plus que quelques secondes, les profileurs optiques sont l'un des outils zone-basés les plus communs pour mesurer la rugosité dans la production et dans des laboratoires de quality assurance. Le Schéma 1 affiche la caractérisation d'une pile solaire, où la forme, la micro-rugosité, et la pente de plusieurs raye le présent sur la surface peuvent tout être évaluées avec l'exactitude grande de la même mesure.

Le Schéma 1. (a) aspérité et forme Générales, seulement l'inclinaison étant coupée du résultat de mesure ; (b) La même mesure le cylindre de l'ajustement normal également étant coupé, maintenant affichant la rugosité mieux ainsi que les brouillons ;. (c) un calcul de pente sur la région rayée de la même mesure, de sorte que la pente des défauts puisse être exactement prévue.

Les profileurs de Stylet sont également utilisés généralement dans ces applications pour fournir la caractérisation rapide de rugosité en travers de longues traces. Avec des longueurs d'échographie jusqu'à 200 mm, rugosité en travers de grandes régions des surfaces peuvent être obtenus, de nouveau avec la définition verticale de sous-nanomètre. Des traces Uniques peuvent être combinées pour former de grandes, zone-basées mesures aussi bien. Le Schéma 2 affiche une échographie de profileur de stylet en travers d'un substrat en verre, et l'analyse ultérieure par le progiciel de Visibilité, qui peut analyser le stylet et les résultats optiques de mesure. la rugosité de Sous-Nanomètre est facilement vue au-dessus de cette trace de 1 mm. La qualité de Substrat peut être automatiquement réussie/échouée dans une base de données utilisant des calculs de base de rugosité, l'information d'histogramme de la hauteur, analyse de fréquence spatiale pour trouver les notes de polissage, et avec beaucoup d'autres calculs potentiels. Cette souplesse permet aux paramètres à régulation de processus les plus critiques d'être déterminés, mesurés, et enregistrés pour le contrôle qualité et le maximum de gains dans l'efficience et le rendement.

Le Schéma 2. Une échographie de stylet de 1mm en travers d'un substrat en verre affiche la rugosité de sous-nanomètre par l'analyse de logiciel de Visibilité.

Trace et Ligne Mesures de Largeur

Le logiciel de Visibilité peut automatiquement prévoir la ligne largeurs, interlignages, profondeurs, les volumes, roughnesses dans la trace et sur le substrat, ainsi qu'enregistre tous les paramètres à la base de données avec la capacité de passage/défaillir pour le contrôle de production. Le Schéma 3 affiche une ligne de tracement mesure d'un panneau solaire en couche mince, indiquant la ligne largeur, la rugosité, et la profondeur de la caractéristique technique marquée. Ces analyses peuvent être exécutées sur des surfaces avec une à plusieurs centaines de caractéristiques techniques critiques dans la mesure.

Le Schéma 3. 3D et affichage de région multiple d'une ligne de tracement sur un panneau solaire en couche mince, affichant la rugosité générale, la rugosité dans la zone marquée, la ligne largeur, et la profondeur de la ligne de tracement.

Recherche de Matériaux Avancés

Des profileurs Optiques également sont utilisés souvent pour caractériser les propriétés extérieures des matériaux dans des conditions variables. Le service Matériel de Scientifique et Technique de l'Université de l'Illinois emploient un profileur optique pour caractériser des effets de joint de grain sur l'accroissement et l'efficience optoélectronique dans des bicristaux de CLOPES. Le Schéma 4 affiche à une région de borne où les orientations en cristal différentes de substrat ont affecté l'accroissement des CLOPES matériels. En mesurant ces derniers et d'autres interactions rapidement et aux profileurs de haute résolution et optiques aidez les chercheurs mondiaux à améliorer la performance de pile solaire.

Le Schéma 4. région de borne de CLOPES comme mesurée par un profileur optique affiche différentes structures granulaires des deux côtés de la borne. Accueil A. Hall/A. Rockett, Service de Données de Science Des Matériaux Et de Bureau D'études, Université de l'Illinois.

Optimisation et Contrôle de Matériel De Processus

Le Stylet et les systèmes optiques sont également utilisés pour le contrôle qualité et l'amélioration pour le matériel de processus utilisé à la fabrication solaire. Gravure À L'eau Forte et des tarifs de dépôt peuvent être rapidement prévus en travers du disque utilisant les capacités d'automatisation avancée des profileurs optiques ou de stylet. Des Hauteurs des caractéristiques techniques sont rapidement mesurées aux emplacements variés en travers du substrat. Ces données permettent à des réglages d'être effectués aux cadrages pour une meilleure uniformité, ainsi qu'aux temps de traitement requis d'assurer les épaisseurs désirées sont réalisés. Par exemple, le Schéma 5 affiche la variation dans la hauteur d'une caractéristique technique faite un pas en travers d'un disque de 8 pouces pendant le développement de processus de dépôt. Des Mesures ont été prises et analysées automatiquement en travers de toutes les positions. Les données ont été alors employées pour améliorer l'uniformité et la hauteur moyenne des caractéristiques techniques critiques.

Le Schéma 5. variation de Hauteur d'une caractéristique technique faite un pas en travers d'un disque de 8 pouces.

Les profileurs Optiques comportent également un certain nombre de caractéristiques techniques qui les effectuent idéalement adaptées au dépistage et à l'analyse quantitatifs de défaut. Des seuils de Volume et/ou de hauteur peuvent être réglés par l'utilisateur, et le logiciel recensera automatiquement des défauts et peut rendre compte des caractéristiques techniques telles que la hauteur, le diamètre, le volume, et maximum ampleur de X et de Y. Le Schéma 6 affiche une mesure extérieure d'un disque photovoltaïque où les défauts sont présents sur la surface. En les mesurant, les utilisateurs du système peuvent déterminer où dans le procédé ils commencent et travaillent pour optimiser l'installation de processus pour les éliminer.

Le Schéma 6. dépistage et quantification de Défaut sur un disque photovoltaïque.

Épaisseur de Film

L'épaisseur des couches variables de substrat, transparentes et opaques, a besoin de la caractérisation correcte, en particulier pour des dispositifs de CLOPES. La méthode de contact employée par des profileurs de stylet fournit des mesures très rapides et précises d'épaisseur de film où il y a une borne, recensant promptement la distance de film-à-substrat. Avec ses forces très faibles de contact, les profileurs extérieurs peuvent faire ceci sans dégâts, même sur les polymères mous. D'une manière primordiale, comme technique de contact, le profileur de stylet est peu sensible aux différences de propriété matérielle qui peuvent produire des décalages dans des techniques optiques si les matériaux sont trop minces ou avoir l'absorption différente. Le Schéma 7 affiche que la mesure d'une phase de 2 microns vérifiait le procédé de dépôt. Ici, des petites quantités de contamination peuvent être vues comme épis dans l'ensemble de données, en plus d'un état de la hauteur générale de phase. Puisque cette information est accessible en seulement quelques secondes, elle devient pratique pour exécuter les contrôles fréquents sur la qualité de processus.

Le Schéma 7. Une phase de 2µm est caractérisée pour vérifier le procédé de dépôt, indiquant des petites quantités de contamination, vues comme épis dans l'ensemble de données.

En Raison de leur stylet respectif et profileurs optiques de capacités souvent sont généralement utilisés en tandem pour le contrôle d'épaisseur de film. Par exemple, les profileurs optiques complètent des mesures de stylet pour la caractérisation de film de plusieurs voies principales. Microns plus grands de film Transparent des qu'environ 2 d'épaisseur peuvent être mesurés en travers de la surface entière témoin. Le système optique fournit des mesures zone-basées plus rapides, mais si les décalages de hauteur des propriétés optiques sont présents, le profileur extérieur peut être utilisé pour étalonner rapidement le film. Alors le logiciel d'analyse de SureVision™ peut automatiquement appliquer les décalages à de futures mesures optiques. Supplémentaire, les profileurs optiques peuvent fournir l'information sur l'aspérité et des défauts pour les surfaces de haut et bas des films séparé, de sorte que les propriétés conformées du film puissent s'analyser. Ainsi, les deux systèmes fonctionnent bien ensemble pour s'assurer que des qualités d'épaisseur de film et extérieures sont convenablement caractérisées pour améliorer et mettre à jour des performances de pointe.

Conclusion

Les technologies variées utilisées pour la fabrication de pile solaire avancent rapidement pendant que les chercheurs et les sociétés travaillent pour améliorer l'efficience et pour piloter des coûts plus bas. La métrologie extérieure Précise des fonctionnalités clé est une partie critique de ce procédé. Les profileurs optiques et les profileurs de stylet, qui activent la métrologie rapide de surface et d'épaisseur à la définition de sous-nanomètre, complètent un un un autre pour fournir les données nécessaires pour améliorer le développement et la production de pile solaire. La Rugosité, les hauteurs de phase, les largeurs de trace, les largeurs de tracement, l'épaisseur de film, et le dépistage tous de défaut aident des lignes de fabrication. En Attendant, les chercheurs peuvent étudier des effets matériels, crise environnementale et fatigue ainsi qu'exécuter la caractérisation sophistiquée des changements d'effet du matériel de processus peut avoir sur les produits finis.

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