CN102156106A - 太阳能晶圆快速检测系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能晶圆快速检测系统，是一种批次检测太阳能晶圆表面瑕疵与内裂缺陷系统，藉由一前置光源提供一光能照射于待测晶圆，晶圆受光照而反射光由一影像撷取装置将晶圆外表面的影像撷取，并与前置光源时序交错由一背光源照射一可供晶圆吸收的光谱成份波长的光能，利用晶圆吸收光能而至使该晶圆发光的原理，使该晶圆产生一漫射光，再由一滤光片过滤该漫射光使得晶圆区分出有漫射光谱的正常部份及没有漫射光谱的内裂部份，并由影像撷取装置将影像撷取，再由处理装置将内与外层影像资料加以判别出太阳能晶圆内层与外层瑕疵。

Description

太阳能晶圆快速检测系统

【技术领域】

本发明是关于太阳能晶圆快速检测系统，尤其是一种关于太阳能晶圆内层与外层瑕疵快速检测系统。

【背景技术】

洁净能源如太阳能等的需求日增，目前太阳能的主要转换方式是透过太阳能电池将太阳能转换成电能以供使用，随着太阳能电池的普及，在封装成太阳能电池模组前，必须先进行严格的品质检测，太阳能电池的检测也成为业界的重要课题。

太阳能电池的缺陷一般可分为内部缺陷与外部瑕疵，内部缺陷主要是指由于结构些微断裂造成的微隙，虽然此种微隙的裂缝宽度可能甚小，甚至于不是从顶部到底部完整的断裂，但由于微隙会阻断太阳能电池内部光电子的传递，因此会明显降低太阳能电池所生电能的传输效率；至于外部瑕疵，可能是污损、刮伤、或布局偏斜等，将会影响受光面的收光效率或电能传输。

即使内部缺陷尺寸甚微小，仍然可能影响输出电能，使得此种微小结构问题的检测成为业界的困扰，较早期的检测方法，如图1所示，以有经验的操作人员手持太阳能晶圆5轻微摇晃，利用有内裂的太阳能晶圆在摇晃时会产生些许异样声音，纯凭操作人员的耳朵听声辨别。当然，此种检测受限于摇晃的力道并非一致，何谓异常声音也欠缺统一标准，而且人的听力非常有限，一旦摇晃的力道过大，更可能直接损坏受测的太阳能晶圆5导致破裂，因此检测的可信度相当受到质疑。

随后发展出的另一公知检测方式，是对太阳能晶圆照射一可吸收的红外光，使得太阳能晶圆吸收此红外光后受激而发光，由于太阳能晶圆结构中的内部缺陷位置无法如正常结构般地吸收红外光并受激发而发光，故可撷取该太阳能晶圆的影像画面进行判别。然而，目前常用的太阳能晶圆均是多晶硅，在某一晶格排列与另一晶格排列的边界处，即使没有内部缺陷，但在该处光致发光的波长却与正常晶格排列位置所产生波长有所差异，因此如图2所示，所撷取的影像无法轻易判断何处是缺陷而何处是晶格边界，使得自动化判别有其困难，仍然需依赖有经验的操作人员人力鉴识，检测效率因而无法提升，可信度也仍然堪虑。

另方面，外部瑕疵由于暴露在外，目前已经可藉由照射一光束至太阳能晶圆的受光面，使其产生一反射光，撷取其影像并以后端电脑判别该太阳能晶圆的外层瑕疵；但是，受限于内部缺陷无法自动化检测，目前检测太阳能晶圆内部与外层瑕疵，通常是经由不同系统与流程分别进行。因此，如何在检测过程中，排除人力判别的不确定性，透过自动化设备进行较精准的检测，不但能增加检测作业的准确率，也能同步提升其效率，便成为业界的共同需求所在。

【发明内容】

本发明目的之一在于提供一种可将不同站检测设备整合为单站检测的太阳能晶圆快速检测系统。

本发明的另一目的在于提供一种提供太阳能晶圆内外层瑕疵检测、并有效分析出瑕疵所在、使自动化成为可行的太阳能晶圆快速检测系统。

本发明的又一目的在于提供一种整合后，可有效降低设备成本的太阳能晶圆快速检测系统。

依照本发明揭示的太阳能晶圆快速检测系统，是供检测至少一片待测太阳能晶圆，其中该太阳能晶圆具有一个正面及一个背面，并具有一个已知吸收光谱及一个已知放射光谱；该检测系统包括：一个供照射该待测太阳能晶圆该正面的前置光源；一个供朝向该太阳能晶圆背面、与该前置光源时序交错地放射至少具有部分该太阳能晶圆吸收光谱波长成分光能，使该太阳能晶圆吸收该波长成分的光能、并释放该放射光谱至少部分波长成分光能的背光源；及一个可撷取该太阳能晶圆正面反射/漫射光、并可撷取对应该放射光谱上述至少部分波长范围光线的影像撷取装置。

因此透过本发明所揭示的太阳能晶圆快速检测系统，不仅使得可对太阳能晶圆自动化快速检测成为可行，并将多组系统整合以降低制作系统的成本，提升产品的检测效率与精密度，达到上述所有的目的。

【图式简单说明】

图1为检测太阳能晶圆以手持并以摇晃耳朵听声辨别的示意图

图2为撷取太阳能晶圆吸收此外光后受激而发光的影像图；

图3为本发明的较佳实施例太阳能晶圆快速检测系统的仰视图；

图4为图3太阳能晶圆吸收红外光成分后放射光谱的示意图；

图5为图4太阳能晶圆有晶格、晶格边界、及内部缺陷的示意图；

图6为图5太阳能晶圆于不同位置产生不同发光亮度的曲线图；及

图7为图5太阳能晶圆透过滤光片更清楚辨识发光亮度的曲线图。

【主要元件符号说明】

1前置光源         3背光源        5太阳能晶圆

51太阳能晶圆正面  53太阳能晶圆背面

55晶格            57晶格边界

59内部缺陷        61、63、61’、63’曲线

7影像撷取装置     70滤光片

80转换器          9处理装置

【具体实施方式】

本发明太阳能晶圆快速检测系统，是供检测至少一片待测太阳能晶圆是否有表面瑕疵或内裂缺陷，且已知该太阳能晶圆是具有一个吸收光谱及一个放射光谱，并将该太阳能晶圆区分为受光的正面及相对的反面。

本发明的较佳实施例请参阅图3、图4所示，检测系统包括：朝向该待测太阳能晶圆正面51的前置光源1、朝向该太阳能晶圆背面53的背光源3、影像撷取装置7、及处理装置9。在本例中，前置光源1例释为包括一组大致呈环型分布的LED元件，其发光方向集中于供置放待测太阳能晶圆5的位置；至于影像撷取装置7，在本例中是以一设置于前置光源1的半球型顶部位置，同样朝向待测太阳能晶圆5置放位置撷取影像的电耦合元件(CCD)摄影机为例。

在本例中，进行太阳能晶圆5检测作业时，先点亮该前置光源1，使LED元件发出可见光，并照射光能至该太阳能晶圆5的正面51处，并由影像撷取装置7撷取由太阳能晶圆正面51反射的反射光影像画面，并由后续的处理装置9处理该影像画面，获得受光面瑕疵的资料。

由发光波长包含太阳能晶圆吸收光谱中的红外光波长的背光源3，朝该太阳能晶圆背面53方向漫射出具有该红外光成分的光束，由于待测太阳能晶圆5吸收该红外光成分后，会产生光致发光效应而释放出该太阳能晶圆放射光谱的部分波长成分。但如图5所示，因为光致发光的位置位于晶格55中、晶格边界57、以及内部缺陷59的不同，而产生如图6所示的不同发光情况位于整齐排列的晶格中的部分所发光如曲线61所示，波长较短、亮度较强，晶格边界部分发光如曲线63所示，波长稍长且光亮度较弱，内部缺陷则又不同于上述两种情况，较不放射上述两种波长的光束，故当该背光源3发光时，会先透过一转换器80移入一滤光片70，不仅滤除外部杂光及背光源3所发出的原始红外线波长，亦可进一步削弱由晶格部分光致发光的红外线波长，并于检测完成后再由转换器80将滤光片70移出。

当削弱部分红外线波长后所撷取的影像资料光能分布，请一并参考图7，将曲线61降低权重至曲线61’，使得晶格边界处的光致发光曲线63’可以被更清楚辨识，由此，可以进一步将内部缺陷部分，与晶格及晶格边界以自动化方式区分开。影像撷取装置随后将此撷取影像输出至上述处理装置，处理装置无论是将两次影像资料分别筛选或是叠合处理后进行筛选，都可轻易以自动化方式判读，迅速且正确地判别出太阳能晶圆内层与外层是否具有瑕疵。

当然，藉由上述揭示技术可知，有别于公知需将前置光源与背光源分为两组系统各别进行检测，本发明可将前置光源与背光源整合于单一检测系统中，即同时获得太阳能晶圆内外层瑕疵资讯，有效降低设备成本即增加检测时间，而且在太阳能晶圆内外瑕疵的检出率亦有所提高，可帮助厂商达成出货品质管制，并且取代人员判定标准不一的缺点，进而达成快速且标准一致的自动化检测。

惟以上所述者，仅本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明书内容所作简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能晶圆快速检测系统，供检测至少一片待测太阳能晶圆，其中该太阳能晶圆具有一个正面及一个背面，并具有一个已知吸收光谱及一个已知放射光谱；其特征在于，该检测系统包括：

一个供照射该待测太阳能晶圆该正面的前置光源；

一个供朝向该太阳能晶圆背面、与该前置光源时序交错地放射至少具有部分该太阳能晶圆吸收光谱波长成分光能，使该太阳能晶圆吸收该波长成分的光能、并释放该放射光谱至少部分波长成分光能的背光源；及

一个可撷取该太阳能晶圆正面反射/漫射光、并可撷取对应该放射光谱上述至少部分波长范围光线的影像撷取装置。

2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，其中该影像撷取装置包括一具摄影机；及设置于该摄影机前方的至少一片供该太阳能晶圆放射光谱中的上述至少部分波长通过、并至少部分滤除外部杂光及该背光源所发光线的滤光片。

3.如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，其中该影像撷取装置更包括一组依照撷取影像资料、将该滤光片移入/移出该摄影机的撷取影像光程的转换器。

4.如权利要求1、2或3所述的检测系统，其特征在于，其中该前置光源是一可见光源。

5.如权利要求1、2或3所述的检测系统，其特征在于，其中该背光源是一红外光源。

6.如权利要求1、2或3所述的检测系统，其特征在于，更包含一个接收该影像撷取装置撷取的影像资料并加以判读的处理装置。

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