Метрология Точности Поверхностная Включает Увеличенный Выход и более Низкую Цену Общего Уровня Производства Фотоэлементов

:: Статья AZoNanotechnology

Покрытые Темы

Введение
Характеризация Шершавости для Управления Производственным Процессом
След и Линия Измерения Ширины
Исследование Предварительных Материалов
Оптимизирование и Управление Технологического Оборудования
Толщина Фильма
Заключение

Введение

В Настоящее Время, множественные фотовольтайческие технологии состязаются для доли в растущем солнечном рынке. Традиционные фотоэлементы сделаны из кристаллического кремния, и остают большим частью всемирной продукции. Аморфические фильмы кремния, которые могут произвести светлую, более конфигурируемые, но вообще более менее менее эффективные клетки, приобретают долю для продукции фотоэлементов. Также, новые материалы используются для того чтобы создать фотоэлементы на недорогом (как CuInGaSe₂ или CIGS) и более высокая эффективность (смесях III/V) чем традиционные кристаллические солнечные клетки PV. Каждая из этих технологий имеет преимущества и недостатки над другими, но все делят потребность для метрологии поверхности точности для проверки качества. Быстрые, точные, и разносторонние разрешения метрологии предложенные грифелем и оптически profilers используются много изготовлений фотоэлемента для того чтобы увеличить выход и низко цена общего уровня производства фотоэлементов через квантификацию, квалификацию, или контролировать различных отростчатых шагов.

Характеризация Шершавости для Управления Производственным Процессом

И profilers грифеля и оптически profilers наслаждаются обширной пользой в применениях измерения шершавости. С временами разложения в вертикальном направлении и измерения sub-нанометра не больше чем немного секунд, оптически profilers один из самых общих зон-основанных инструментов для квантифицировать шершавость в продукции и в лабораториях проверки качества. На Диаграмму 1 показано характеризацию фотоэлемента, где форму, микро--шершавость, и наклон несколько царапают настоящий момент на поверхности можно все оценить с большой точностью от такого же измерения.

Диаграмма 1. (a) Общие поверхностная шершавость и форма, при только наклон, котор извлекли от результата измерения; (b) Такое же измерение при также, котор извлекли цилиндр наиболее пригодный, теперь показывающ шершавость более лучше так же, как скресты;. (c) вычисление наклона на поцарапанной зоне такого же измерения, так, что наклон дефектов можно точно высчитать.

Profilers Грифеля также обыкновенно использованы в этих применениях для того чтобы обеспечить быструю характеризацию шершавости через длинние следы. С длинами развертки до 200 миллиметров, шершавость через большие зоны поверхностей можно получить, снова с разложением в вертикальном направлении sub-нанометра. Одиночные следы можно совместить для того чтобы сформировать большие, зон-основанные измерения также. На Диаграмму 2 показано развертку profiler грифеля через стеклянный субстрат, и последующий анализ через пакет программ Зрения, который может проанализировать и грифель и оптически результаты измерения. шершавость Sub-Нанометра легко увидена над этим следом 1 миллиметра. Качество Субстрата можно автоматически пройти/не суметь в базе данных используя основные вычисления шершавости, данных по высоты, анализе гистограммы пространственной частоты для того чтобы обнаружить полируя метки, и с много других потенциальных вычислений. Эта гибкость позволяет самому критическому подлежащему определению параметров управления производственным процессом, измеренная, и сообщенная для увеличений проверки качества и максимума в эффективности и выходе.

Диаграмма 2. Развертка грифеля 1mm через стеклянный субстрат показывает шершавость sub-нанометра через анализ ПО Зрения.

След и Линия Измерения Ширины

ПО Зрения может автоматически высчитать линию ширины, интервалы между строками, глубины, томы, roughnesses внутри след и на субстрате, так же, как вносит все параметры в журнал к базе данных с возможностью пропуска/терпеть неудачу для контроля над производством. На Диаграмму 3 показано линию подьячей измерение от тонкопленочной панели солнечных батарей, показывая линию ширину, шершавость, и глубину размеченной характеристики. Эти анализы можно выполнить на поверхностях с одним до нескольк 100 критических характеристик в пределах измерения.

Диаграмма 3. 3D и дисплей множественной зоны линии подьячей на тонкопленочной панели солнечных батарей, показывая общую шершавость, шершавость в пределах размеченной области, линию ширину, и глубину линии подьячей.

Исследование Предварительных Материалов

Оптически profilers также использованы часто для того чтобы характеризовать поверхностные свойства материалов под меняя условиями. Материальная Наука и Инженерный отдел Университета Иллинойсаа используют оптически profiler для того чтобы характеризовать влияния границы между зернами на росте и электронно-оптический эффективности в бикристаллах CIGS. На Диаграмму 4 показано зоне границы где отличая ориентировки кристаллов субстрата повлияли на рост CIGS материальных. Путем квантифицировать эти и другие взаимодействия быстро и на высоком разрешении, оптически profilers помогают исследователям всемирно улучшить представление фотоэлемента.

На Диаграмму 4. зону границы CIGS как измерено оптически profiler показано различные структуры зерен с обеих сторон границы. A. Hall/A. Rockett учтивости Данных, Dept. Науки Материалов & Инджиниринг, Университет Иллинойсаа.

Оптимизирование и Управление Технологического Оборудования

Грифель и оптические системы также использованы для проверки качества и улучшения для технологического оборудования используемого в солнечном изготавливании. Etch и тарифы низложения можно быстро высчитать через вафлю используя возможности предварительной автоматизации profilers оптически или грифеля. Высоты характеристик быстро измерены на различных положениях через субстрат. Эти данные позволяют регулировкам быть сделанным и к выравниваниям для более лучшего единообразия, так же, как к необходимым длительностям процесса обеспечить пожеланные толщины достигните. На пример, на Диаграмму 5 показано изменение в высоте шагнутой характеристики через вафлю 8 дюймов во время развития низложения отростчатого. Измеренияя были сделаны и были проанализированы автоматически через все положения. Данные после этого были использованы для того чтобы улучшить единообразие и среднюю высоту критических характеристик.

Диаграмма 5. изменение Высоты шагнутой характеристики через вафлю 8 дюймов.

Оптически profilers также включают несколько характеристик которые делают их идеально одетые для количественных обнаружения и анализа дефекта. Пороги Тома и/или высоты могут быть установлены пользователем, и ПО автоматически определит дефекты и может отчет о такие характеристики как высота, диаметр, том, и максимум X и Y размер. На Диаграмму 6 показано поверхностное измерение фотовольтайческой вафли где дефекты присутствовал на поверхности. Путем квантифицировать их, пользователи системы могут определить где в процессе они возникают и работают для того чтобы оптимизировать отростчатое настроение для того чтобы исключить их.

Диаграмма 6. обнаружение и квантификация Дефекта на фотовольтайческой вафле.

Толщина Фильма

Толщине меняя слоев субстрата, и прозрачных и опаковых, нужна правильная характеризация, в частности для приборов CIGS. Метод контакта использованный profilers грифеля предусматривает очень быстрые и точные измерения толщины фильма где граница, охотно определяя расстояние фильм-к-субстрата. С своими очень низкими усилиями контакта, поверхностные profilers могл сделать это без повреждения, даже на мягких полимерах. Более важно, как метод контакта, profiler грифеля нечувствителен к разницам в материального свойства которые могут создать смещения в оптически методах если материалы слишком тонки или иметь отличая абсорбциу. На Диаграмму 7 показано измерение шага 2 микронов для проверки процесса низложения. Здесь, небольшие количества загрязнения можно увидеть как спайки в наборе данных, в дополнение к рапорту общей высоты шага. В Виду Того Что эта информация достижима в только немного секунд, она будут, что практически выполняет частые проверки на отростчатом качестве.

Диаграмма 7. Шаг 2µm охарактеризован для проверки процесса низложения, показывая небольшие количества загрязнения, увиденные как спайки в наборе данных.

Должно к их соответственно грифелю и оптически profilers возможностей часто обыкновенно используйте в тандеме для управления толщины фильма. Например, оптически profilers комплектуют измерения грифеля для характеризации фильма в нескольких ключевых путей. Микрона Прозрачного фильма большие чем около 2 в толщине можно измерить через всю поверхность образца. Оптическая система поставляет более быстро зон-основанные измерения, но если смещения высоты от оптически свойств присутствовал, то поверхностный profiler можно использовать быстро для того чтобы откалибрировать фильм. После Этого ПО анализа SureVision™ может автоматически приложить смещения к будущим оптически измерениям. Дополнительно, оптически profilers могут обеспечить информацию на поверхностной шершавости и дефекты для верхних и нижних поверхностей фильмов отдельно, так, что конформные свойства фильма можно проанализировать. Таким Образом, 2 системы работают хорошо совместно для того чтобы обеспечить что и толщина и качества поверхности фильма адекватно охарактеризованы для того чтобы улучшить и поддержать пиковое представление.

Заключение

Различные технологии используемые для изготавливания фотоэлемента выдвигаются быстро по мере того как исследователя и корпорации работают для того чтобы улучшить эффективность и управить цены более низко. Точная поверхностная метрология главных особенностей ответственная часть этого процесса. И оптически profilers и profilers грифеля, которые включают быструю метрологию поверхности и толщины к разрешению sub-нанометра, комплектуют одно другое для того чтобы обеспечить данные необходимые, что улучшила развитие и продукцию фотоэлемента. Шершавость, высоты шага, ширины следа, ширины подьячей, толщина фильма, и обнаружение все дефекта помогают линиям изготавливания. Между Тем, исследователя могут изучить материальные влияния, относящое к окружающей среде нападение и усталость так же, как выполнить изощренную характеризацию изменений влияния в технологическом оборудовании может иметь на конечной продукции.

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных Bruker AXS.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Bruker AXS.