La Metrologia Di Superficie di Precisione Permette al Rendimento Aumentato ed al Costo di Produzione Globale Più Basso delle Pile Solari

:: Articolo di AZoNanotechnology

Argomenti Coperti

Introduzione
Caratterizzazione di Rugosità per Controllo dei Processi
Traccia e Riga Misure di Larghezza
Ricerca dei Materiali Avanzati
Ottimizzazione e Controllo di Strumentazione Trattata
Spessore di Pellicola
Conclusione

Introduzione

Corrente, le tecnologie fotovoltaiche multiple sono in competizione per la condivisione nel servizio solare crescente. Le pile solari Tradizionali sono fatte di silicio cristallino e rimangono la massa di produzione mondiale. Le pellicole Amorfe del silicio, che possono produrre più leggero, celle più configurabili, ma generalmente meno più efficienti, stanno guadagnando la condivisione per produzione delle pile solari. Inoltre, i nuovi materiali stanno usandi per creare le pile solari ad alta efficienza più a basso costo (quali₂ CuInGaSe o i CIGS) e (composti di III/V) che le celle solari cristalline tradizionali di PV. Ciascuna di queste tecnologie presenta i vantaggi e gli svantaggi sopra gli altri, ma tutta la condivisione l'esigenza della metrologia della superficie di precisione per controllo di qualità. Le soluzioni rapide, accurate e versatili della metrologia offerte dallo stilo e dai profilatori ottici stanno utilizzande da molti produttori della pila solare per aumentare il rendimento e più basso il costo di produzione globale delle pile solari con quantificazione, la qualificazione, o il video dei punti trattati vari.

Caratterizzazione di Rugosità per Controllo dei Processi

Sia i profilatori dello stilo che i profilatori ottici godono di esteso uso nelle applicazioni di misura della rugosità. Con i tempi di risoluzione verticale e di misura di sotto-nanometro di non più di alcuni secondi, i profilatori ottici sono uno agli degli strumenti basati a area più comuni per la misura della rugosità nella produzione e nei laboratori di assicurazione di qualità. Figura 1 mostra la caratterizzazione di una pila solare, in cui la forma, la micro-rugosità ed il pendio di vari graffia il presente sulla superficie possono tutti essere valutati con grande accuratezza dalla stessa misura.

Figura 1. (a) rugosità di superficie e forma Globali, con soltanto inclinazione rimossa dal risultato di misura; (b) La stessa misura con il cilindro di migliore misura anche rimosso, ora mostrando rugosità meglio come pure i graffi;. (c) un calcolo del pendio sulla regione graffiata della stessa misura, di modo che il pendio dei difetti può essere calcolato esattamente.

I profilatori dello Stilo sono egualmente comunemente usati in queste applicazioni fornire la caratterizzazione rapida della rugosità attraverso le tracce lunghe. Con le lunghezze di scansione fino a 200 millimetri, la rugosità attraverso le grandi regioni di superfici possono essere ottenuti, ancora con risoluzione verticale di sotto-nanometro. Le Singole tracce possono combinarsi per formare le grandi, alle misure basate a area pure. Figura 2 mostra una scansione del profilatore dello stilo attraverso un substrato di vetro e l'analisi successiva attraverso il pacchetto di programmi della Visione, che può analizzare sia lo stilo che i risultati ottici di misura. la rugosità di Sotto-Nanometro è ispezionata facilmente questa traccia da 1 millimetro. La qualità del Substrato può essere passata/non riuscita automaticamente in un database facendo uso dei calcoli di base della rugosità, le informazioni dell'altezza, analisi delle frequenze spaziale dell'istogramma per individuare i segni di lucidatura e con molti altri calcoli potenziali. Questa flessibilità permette che i parametri del controllo dei processi più critici siano determinati, misurati e siano riferiti per gli aumenti di massimo e di controllo di qualità del risparmio di temi e del rendimento.

Figura 2. Una scansione dello stilo di 1mm attraverso un substrato di vetro mostra la rugosità di sotto-nanometro con l'analisi del software della Visione.

Traccia e Riga Misure di Larghezza

Il software della Visione può calcolare automaticamente la riga le larghezze, le interline, le profondità, i volumi, roughnesses all'interno della traccia e sul substrato come pure registra tutti i parametri al database con la capacità venire a mancare/del passaggio per controllo della produzione. Figura 3 mostra un contrassegno misura da un pannello solare di sottili pellicole, rivelante la riga larghezza, la rugosità e la profondità della funzionalità tracciata. Queste analisi possono essere eseguite sulle superfici con una a diverse centinaia funzionalità critiche all'interno della misura.

Figura 3. 3D e visualizzazione di regione multipla di un contrassegno su un pannello solare di sottili pellicole, mostrante rugosità globale, rugosità all'interno dell'area tracciata, riga larghezza e profondità del contrassegno.

Ricerca dei Materiali Avanzati

I profilatori Ottici egualmente sono utilizzati spesso per caratterizzare i beni di superficie dei materiali nelle circostanze varianti. Il Servizio tecnico di Scienza e Dei Materiali dell'Università dell'Illinois utilizza un profilatore ottico per caratterizzare gli effetti di limite di granulo sulla crescita e sul risparmio di temi optoelettronico nei bicristalli di CIGS. Figura 4 mostra ad una regione di limite dove gli orientamenti di cristallo differenti del substrato hanno pregiudicato la crescita dei CIGS materiali. Quantificando questi ed altre interazioni rapido ed ai profilatori di alta risoluzione e ottici aiuti i ricercatori universalmente a migliorare la prestazione della pila solare.

La Figura 4. regione di limite di CIGS come misurata da un profilatore ottico mostra le strutture di granuli differenti su entrambi i lati del limite. Cortesia A. Hall/A. Rockett, Servizio di Dati di Scienza dei Materiali & di Assistenza Tecnica, Università dell'Illinois.

Ottimizzazione e Controllo di Strumentazione Trattata

Lo Stilo ed i sistemi ottici egualmente sono utilizzati per controllo di qualità e miglioramento per la strumentazione trattata utilizzata nella fabbricazione solare. Incissione All'acquaforte e le tariffe di deposito possono essere calcolate rapido attraverso il wafer facendo uso delle capacità di automazione avanzata dei profilatori dello stilo o ottici. Le Altezze delle funzionalità sono misurate rapidamente alle varie posizioni attraverso il substrato. Questi dati permettono che gli adeguamenti siano procedere a sia agli allineamenti per la migliore uniformità come pure ai tempi di lavorazione richiesti assicurare gli spessori desiderati sono raggiunti. Per esempio, Figura 5 mostra la variazione dell'altezza di una funzionalità fatta un passo attraverso un wafer a 8 pollici durante lo sviluppo trattato del deposito. Le Misure sono state catturate automaticamente ed analizzato state attraverso tutte le posizioni. I dati poi sono usato stati per migliorare l'uniformità e l'altezza media delle funzionalità critiche.

Figura 5. variazione di Altezza di una funzionalità fatta un passo attraverso un wafer a 8 pollici.

I profilatori Ottici egualmente comprendono una serie di funzionalità che le fanno adatte idealmente per rilevazione e l'analisi quantitative di difetto. Le soglie di altezza e/o del Volume possono essere impostate dall'utente ed il software identificherà automaticamente i difetti e può riferire su tali funzionalità come l'altezza, il diametro, il volume e le dimensioni di massimo di Y e di X. Figura 6 mostra una misura di superficie di un wafer fotovoltaico in cui i difetti sono presenti sulla superficie. Quantificandoli, gli utenti di sistema possono determinare dove nel trattamento nascono e lavorano per ottimizzare l'impostazione trattata per eliminarli.

Figura 6. rilevazione e quantificazione di Difetto su un wafer fotovoltaico.

Spessore di Pellicola

Lo spessore dei livelli varianti del substrato, sia trasparenti che opachi, ha bisogno della caratterizzazione adeguata, specialmente per le unità di CIGS. Il metodo del contatto utilizzato dai profilatori dello stilo fornisce le misure molto rapide ed accurate di spessore di pellicola dove c'è un limite, identificanti prontamente la distanza del pellicola--substrato. Con le sue forze molto basse del contatto, i profilatori di superficie possono fare questo senza danno, anche sui polimeri molli. Più d'importanza, come tecnica del contatto, il profilatore dello stilo è insensibile alle differenze dei beni materiali che possono creare le stampe offset nelle tecniche ottiche se i materiali sono troppo sottili o avere assorbimento differente. Figura 7 mostra la misura di un punto di 2 micron per verificare il trattamento del deposito. Qui, le piccole quantità di contaminazione possono essere vedute come punte nel gruppo di dati, oltre ad un rapporto dell'altezza globale di punto. Poiché questi informazioni sono ottenibili soltanto in alcuni secondi, diventano pratiche per eseguire i frequenti assegni sulla qualità trattata.

Figura 7. Un punto di 2µm è caratterizzato per verificare il trattamento del deposito, rivelante le piccole quantità di contaminazione, vedute come punte nel gruppo di dati.

dovuto il loro rispettivo stilo e profilatori ottici delle capacità sono impiegati spesso comunemente in tandem per controllo di spessore di pellicola. Per esempio, i profilatori ottici complementano le misure dello stilo per la caratterizzazione della pellicola in parecchi modi chiave. I maggiori circa 2 micron della pellicola Trasparente di spessore possono essere misurati attraverso l'intera superficie del campione. Il sistema ottico consegna alle le misure basate a area più veloci, ma se le stampe offset di altezza dai beni ottici sono presenti, il profilatore di superficie può essere utilizzato per calibrare rapidamente la pellicola. Poi il software di analisi di SureVision™ può applicare automaticamente le stampe offset alle misure ottiche future. Ulteriormente, i profilatori ottici possono fornire esclusivamente le informazioni sulla rugosità di superficie ed i difetti per le facce inferiori superiori e delle pellicole, di modo che i beni conformi della pellicola possono essere analizzati. Quindi, i due sistemi funzionano bene insieme per assicurare che sia lo spessore di pellicola che le qualità di superficie siano caratterizzati adeguatamente per migliorare e mantenere la prestazione di punta.

Conclusione

Le varie tecnologie usate per fabbricazione della pila solare stanno avanzando rapido mentre i ricercatori e le società per azioni lavorano per migliorare il risparmio di temi e determinare i costi più in basso. La metrologia di superficie Accurata delle caratteristiche fondamentali è una parte critica di questo trattamento. Sia i profilatori ottici che i profilatori dello stilo, che permettono alla metrologia rapida di spessore e della superficie a risoluzione di sotto-nanometro, complementano uno un altro per fornire i dati necessari per migliorare lo sviluppo e la produzione della pila solare. La Rugosità, le altezze di punto, le larghezze della traccia, le larghezze dello scrivano, lo spessore di pellicola e la rilevazione tutta di difetto assistono le righe di fabbricazione. Nel Frattempo, i ricercatori possono studiare gli effetti materiali, attacco ambientale e la fatica come pure eseguire la caratterizzazione specializzata dei cambiamenti di effetto nella strumentazione trattata può avere sui prodotti finiti.

Questi informazioni sono state originarie, esaminate ed adattate dai materiali forniti da Bruker AXS.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego Bruker AXS.