DE102012010406A1

DE102012010406A1 - Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle

Info

Publication number: DE102012010406A1
Application number: DE201210010406
Authority: DE
Inventors: Yoshio Takami; Toyoyuki Hashimoto; Dai Kitahara
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-03-07
Also published as: JP2013053973A; TWI560442B; TW201312101A; JP5824984B2; CN102983089A

Abstract

Eine Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle umfassend einen ersten Beleuchtungsteil, der sichtbares Licht auf eine erste Fläche eines Halbleiterwafer emittiert; einen ersten Bildgebungsteil, der das sichtbares Licht empfängt, das von der ersten Fläche des Halbleiterwafer reflektiert wird, um ein Reflektionsbild des Halbleiterwafer zu erhalten; einen zweiten Beleuchtungsteil, der Infrarotlicht auf eine zweite Fläche des Halbleiterwafer emittiert, die der ersten Fläche gegenüberliegt; einen zweiten Bildgebungsteil, der das Infrarotlicht empfängt, das durch den Halbleiterwafer geht, um ein Transmissionsbild des Halbleiterwafer zu erhalten; einen Entscheidungsteil, der bestimmt ob der Halbleiterwafer eine Unvollkommenheit aufweist oder nicht, basierend auf dem Reflektionsbild und dem Transmissionsbild; und einen Strahlteiler, der sich zwischen dem ersten Bildgebungsteil und dem zweiten Bildgebungsteil befindet, um ein Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als eine vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem ersten Bildgebungsteil zu leiten und ein Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem zweiten Bildgebungsteil zu leiten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle.
Hintergrund der Erfindung
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-351669 offenbart ein Prüfverfahren zum Bestimmen ob ein polykristalliner Halbleiterwafer, 156 mm im Quadrat und etwa 180 μm dick, einen Defekt beinhaltet oder nicht. In diesem Prüfverfahren wird Infrarotlicht (900 nm bis 1100 nm) auf eine untere Fläche (eine Fläche) eines polykristallinen Halbleiterwafer emittiert und eine Infrarotkamera, die an einer oberen Flächenseite (der anderen Fläche) des polykristallinen Halbleiterwafer angeordnet ist, empfängt das Infrarotlicht, das durch den Wafer geht, um eine Übertragungsbild bzw. Transmissionsbild des Wafer zu erhalten. Danach wird basierend auf dem Transmissionsbild bestimmt ob der polykristalline Halbleiterwafer einen Defekt beinhaltet oder nicht. Wenn der polykristalline Halbleiterwafer eine Defekt aufweist, wie etwa Leerstellen oder Risse, wird das emittierte Infrarotlicht durch den Defekt gestreut, wodurch die Intensität des Infrarotlichts, das durch den Wafer geht, vermindert wird. Daher erscheint der Defekt als ein dunkler Abschnitt in dem Transmissionsbild.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-122552 offenbart ein Prüfverfahren zum bestimmen ob eine Fläche eines polykristallinen Halbleiterwafer einen Defekt aufweist oder nicht. In diesem Prüfverfahren wird Laserlicht auf eine obere Fläche eines polykristallinen Halbleiterwafer emittiert und eine Kamera, die an einer oberen Flächenseite des polykristallinen Halbleiterwafer angeordnet ist, empfängt das Laserlicht, das von dem Wafer reflektiert wird, um eine Reflektionsbild zu erhalten. Danach wird basierend auf dem Reflektionsbild bestimmt ob die Fläche des polykristallinen Halbleiterwafer einen Defekt beinhaltet oder nicht. Wenn der polykristalline Halbleiterwafer einen Defekt an dessen Fläche aufweist, wird das emittierte Laserlicht durch den Defekt gestreut, wodurch die Intensität des Laserlichts, das durch den Wafer reflektiert wird, vermindert wird. Daher erscheint der Defekt als ein dunkler Abschnitt in dem Reflektionsbild.
Jedes der oben erwähnten Prüfverfahren kann bestimmen ob ein polykristalliner Halbleiterwafer einen Defekt beinhaltet oder nicht, oder ob ein polykristalliner Halbleiterwafer einen Defekt an dessen Oberfläche aufweist oder nicht.
Zusätzlich wird ein Solarzellenprüfsystem offenbart (zum Beispiel in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2010-034133 ), das nacheinander bestimmen kann, ob ein polykristalliner Halbleiterwafer in einer Produktionslinie eine Fehlstelle aufweist oder nicht. 7 ist eine schematische Ansicht eines konventionellen Solarzellenprüfsystems.
Der Rissdetektor 201 umfasst eine Waferbeförderung 203, um einen polykristallinen Halbleiterwafer 202 zu befördern, eine Metallhalogenlampe (Weißlichtquelle) 204, um Weißlicht von oben schräg zu emittieren, eine erste CCD-Zeilensensorkamera 205, um die obere Fläche des polykristallinen Halbleiterwafer 202 abzubilden, der von dem Weißlicht bestrahlt wird, eine Ifrarotstrahlenröhre 206, um Infrarotlicht (mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 900 nm) von unten auf den polykristallinen Halbleiterwafer 202 zu emittieren, eine zweite CCD-Zeilensensorkamera 207, um den polykristallinen Halbleiterwafer 202 unter Verwendung des Infrarotlichts, das durch den Wafer geht, abzubilden, einen Host-Computer 209 einschließlich einen Bildprozessor 208, um einen Riss des polykristallinen Halbleiterwafer 202 zu detektieren, basierend auf dem Reflektionsbild (Bilddaten), das durch die erste CCD-Zeilensensorkamera 205 erhalten wird und dem Transmissionsbild (Bilddaten), das durch die zweite CCD-Zeilensensorkamera 207 erhalten wird, und einen Waferspeicher 210, um den polykristallinen Halbleiterwafer 202 zu speichern, während ein polykristalliner Halbleiterwafer mit Riss von einem polykristallinen Halbleiterwafer ohne Riss getrennt wird, basierend auf dem Rissdetektionsresultat des Host-Computers 209.
In diesem Zusammenhang hat jeder der ersten CCD-Zeilensensorkamera 205 und der zweiten CCD-Zeilensensorkamera 207 etwa 4000 Pixel und ein Bild wird als 8 Bit Bilddaten pro Pixel erhalten, wobei die Helligkeit in 256 Abstufungen getrennt ist.
Die Waferbeförderung 203 hat mehrere Walzen 218, die in einer Linie angeordnet sind, wobei zwei Seiten jeder der Walzen 218 über einen Riemen 219 miteinander verbunden sind. Da eine der Walzen 218 mit einem Beförderungsantrieb 211 verbunden ist, um dadurch gedreht zu werden, wird der Riemen durch die Walze gedreht und folglich werden die anderen Walzen gedreht, wodurch der polykristalline Halbleiterwafer 202 befördert wird. Antreiben und Anhalten der Walzen 218 und die Drehzahl der Walzen wird durch den Beförderungsantrieb 211 gesteuert. Die polykristalline Halbleiterwafer 202 wird durch einen Waferversorgungsabschnitt auf die Waferbeförderung 203 gelegt, um so von links nach rechts befördert zu werden.
Daher, in diesem Prüfsystem 201, bildet die zweite CCD-Zeilensensorkamera 207, die an einem letzteren Abschnitt angeordnet ist, den Wafer ab nachdem die erste CCD-Zeilensensorkamera 205, die an einem ersteren Abschnitt des Rissdetektors angeordnet ist, den polykristallinen Halbleiterwafer 202 abgebildet hat. Daher kann das Prüfsystem 201 nacheinander bestimmen ob der polykristalline Halbleiterwafer in einer Produktionslinie Fehlstellen aufweist oder nicht.
Im Hinblick auf die aktuellen Techniken zur Konstruktion und Herstellung der Vorrichtungen ist die höchste Kostenleistung, dass ein Halbleiterwafer, der aus einem kristallinen Silizium (polykristallin oder monokristallin) als ein Substrat von Solarzellen verwendet wird. Daher haben solche Solarzellen einen Marktanteil von 90%. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Solarzelle.
In einer Produktionslinie für solch eine Solarzelle 2 überprüft ein Prüfer visuell ob die Solarzelle 2 Fehlstellen hat oder nicht (innere Risse, Formfehlstellen, Oberflächenfehler in einer Anti-Reflektionsschicht, wie Nadellöcher, Variationen der Anti-Reflektionsschichtdicke und Musterunvollkommenheiten (Fehlstellen und abweichende Breite) in Oberflächenfingerelektroden). In diesem Zusammenhang wird die Prüfung der Schichtdickenvariationen durch visuelle Prüfung der Farbe der Solarzelle durchgeführt, während die Schichtdicke einer zufällig entnommenen Solarzelle unter Verwendung eines Dickenmessinstruments (Ellipsometrieverfahren).
Jedoch ist ein Produktionsdurchsatz von wenigstens 1500 bis 3000 Platten pro Stunde für eine Produktionslinie einer solchen Solarzelle 2 notwendig, um einen Profit zu machen. Die Prüfungszeit, die zur Prüfung einer Platte einer solchen Solarzelle 2 erlaubt ist, ist nämlich zwischen einer und zwei Sekunden, obwohl die Prüfungszeit von der Linienkonstruktion und der Anzahl der verwendeten Prüfvorrichtungen abhängt. Daher wird es unmöglich eine solche visuelle Prüfung durchzuführen. Zusätzlich hat die visuelle Prüfung Nachteile indem die Prüfungsstufe bzw. die Prüfungsqualität von dem Prüfer abhängt und ein Übersehen kann während der Prüfung auftreten.
Daher gibt es Bedarf für ein industrielles schritthaltendes Prüfverfahren, bei dem eine kostengünstige Vorrichtung mit Kostenvorzug für eine Produktionslinie einer solchen Solarzelle 2 verwendet wird, um Fehlstellen der Solarzelle, wie etwa innere Risse, Formfehlstellen, Nadellöcher und Oberflächenelektrodenfehlstellen in einer extrem kurzen Zeit (z. B. 2 Sekunden und weniger) mit einer vorgegebenen Genauigkeit zu prüfen, so dass das Verfahren einen Kostenvorzug hat.
Beim Versuch die oben erwähnten Bedürfnisse zu erfüllen, wird erwägt zu bestimmen ob die Solarzelle 2 Defekte hat, basierend auf einem Reflektionsbild und einem Transmissionsbild der Solarzelle 2, die durch Verwendung des oben erwähnten Prüfsystems 201 erhalten werden. Da das Prüfsystem 201 jedoch zwei verschiedene Vorrichtungen verwendet, die an zwei unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, d. h. die Vorrichtung zum Erhalten eines Reflektionsbilds (d. h. die Metallhalogenlampe 204 und die erste CCD-Zeilensensorkamera 205) und die Vorrichtung zum Erhalten eines Transmissionsbilds (d. h. die Ifrarotstrahlenröhre 206 und die zweite CCD-Zeilensensorkamera 207), erhöhen sich die Kosten des Solarzellenprüfsystems und das Solarzellenprüfsystem kann Kostenvorzüge nicht erreichen. Zusätzlich kann die Defektposition in einer Solarzelle verändert werden, wenn die Solarzelle befördert wird, da die Abbildungsoperationen an den verschiedenen Positionen der Beförderungslinie durchgeführt werden; daher ist es möglich ein Problem zu verursachen wenn das Reflektionsbild und das Transmissionsbild einer arithmetischen Verarbeitung durch den Bildprozessor 208 unterworfen werden.
Beim Versuch das Problem zu umgehen, wird erwägt die Vorrichtung zum Erhalten eines Reflektionsbilds und die Vorrichtung zum Erhalten eines Transmissionsbilds zu integrieren. Jedoch müssen unterschiedliche Lichtquellen verwendet werden, da in einem Nahinfrarotbereich und Licht in einem sichtbaren Bereich unterschiedliche Wellenlängen haben, und zusätzlich müssen Abbildungslinsen mit sehr geringer Farbunvollkommenheit für sichtbare und Infrarotwellenlängen verwendet werden. Daher ist es für die Vorrichtung schwierig ein Reflektionsbild und ein Transmissionsbild an derselben Position zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Um das oben erwähnte Problem zu lösen, haben die vorliegenden Erfinder versucht eine Vorrichtung zum Erhalten eines Reflektionsbilds und eine Vorrichtung zum Erhalten eines Transmissionsbilds zu integrieren. Zunächst versuchten die vorliegenden Erfinder ein optisches Abbildungssystem, das zum Erhalten eines Reflektionsbilds und eines Transmissionsbilds verwendet wird, mit einem Wellenlängenbereich zu konstruieren, der vom sichtbaren Licht bis zum Infrarotlicht (470 nm bis 1100 nm) reicht. Obwohl es technisch möglich ist solch eine optische Linse vorzubereiten, die in der Lage ist den Wellenlängenbereich vom sichtbaren Licht bis zum Infrarotlicht abzudecken und solch eine Linse auf dem Markt ist, ist die Linse sehr teuer (etwa 400.000 Yen bzw. 4000 €), aufgrund ihrer geringen Nachfrage. Daher ist es schwierig solch eine teure Linse für eine Vorrichtung zum Prüfen einer Solarzelle zu verwenden, aufgrund der hohen Kosten. Zusätzlich, auch wenn solch eine Linse verwendet wird, ist die Position für einen optimalen Fokuspunkt für Infrarotlicht unterschiedlich von der Position für einen optimalen Fokuspunkt für sichtbares Licht; daher ist es notwendig eine Focusanpassung durchzuführen zwischen einer Zeit wenn ein Transmissionsbild erhalten wird und einer Zeit wenn ein Reflektionsbild erhalten wird oder die Blende kinetisch anzupassen. Zusätzlich ist es schwierig die Prüfoperation in, zum Beispiel, zwei Sekunden zu vervollständigen, da die erlaubte Zeit vom Ende des Erhaltens des Transmissionsbilds und dem Beginn des Erhaltens des Reflektionsbilds eine extrem kurze Zeit ist.
Um ein Reflektionsbild und ein Transmissionsbild eines Wafer gleichzeitig an der gleichen Position zu erhalten, wird ein Strahlteiler angewendet (oder ein Filter, der auswahlweise Licht reflektiert abhängig von dessen Wellenlänge), um ein Transmissionsbild von einem Reflektionsbild zu trennen. Zusätzlich haben die vorliegenden Erfinder entdeckt, dass es vorteilhaft ist eine hochauflösende CCD-Kamera zu verwenden (z. B. 5 M (2456×2058) Pixel), um innere Risse, Nadellöcher, Formunvollkommenheiten und Oberflächenelektrodenunvollkommenheiten zu prüfen, wofür ein hochauflösendes Bild nötig ist, während eine geringauflösenden und kostengeringen CCD-Kamera (z. B. 0,4 M (768×494) Pixel) für die Prüfung der Dicke des Wafer verwendet wird, wofür ein hochauflösendes Bild nicht nötig ist.
Genauer gesagt beinhaltet die Vorrichtung zum Prüfen einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung einen ersten Bestrahlungsteil, um sichtbares Licht auf eine erste Fläche einer flachen Halbleiterwaferplatte zu emittieren; einen ersten Bildgebungsteil, um das sichtbare Licht zu empfangen, das von der ersten Fläche der Halbleiterwaferplatte reflektiert wird, um ein Reflektionsbild der Halbleiterwaferplatte zu erhalten; einen zweiten Bestrahlungsteil, um Infrarotlicht auf eine zweite Fläche der Halbleiterwaferplatte, die der ersten Fläche der Halbleiterwaferplatte gegenüberliegt, zu emittieren; einen zweiten Bildgebungsteil, um das Infrarotlicht zu empfangen, das durch die Halbleiterwaferplatte geht, um ein Transmissionsbild der Halbleiterwaferplatte zu erhalten; und einen Entscheidungsteil, um zu bestimmen ob der Halbleiterwafer Defekte aufweist oder nicht, basierend auf dem Reflektionsbild und dem Transmissionsbild. Die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle beinhaltet weiterhin einen Strahlteiler, der zwischen dem ersten Bildgebungsteil und dem zweiten Bildgebungsteil angeordnet ist. Der Strahlteiler leitet Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als eine vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem ersten Bildgebungsteil und Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem zweiten Bildgebungsteil.
In diesem Zusammenhang ist die sogenannte vorbestimmte Wellenlänge irgendeine Wellenlänge (z. B. 600 nm), die ein Konstrukteur oder ähnliches im Vorhinein bestimmt.
In dieser Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle emittiert der erste Bestrahlungsteil sichtbares Licht auf eine erste Fläche eines Halbleiterwafer und der zweite Bestrahlungsteil emittiert Infrarotlicht auf eine zweite Fläche des Halbleiterwafer. Sichtbares Licht und Infrarotlicht werden nämlich zur selben Zeit emittiert. Der Strahlteiler leitet Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als eine vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem ersten Bildgebungsteil und Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem zweiten Bildgebungsteil. Daher bildet der erste Bildgebungsteil den Halbleiterwafer ab ohne Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die vorbestimmte Wellenlänge ist, zu detektieren und bildet der zweite Bildgebungsteil den Halbleiterwafer ab ohne Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als die vorbestimmte Wellenlänge ist, zu detektieren.
Daher ist diese Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung mit einem Strahlteiler ausgerüstet, um Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als eine vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem ersten Bildgebungsteil zu leiten und Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem zweiten Bildgebungsteil zu leiten und dadurch können ein Reflektionsbild und ein Transmissionsbild eines Halbleiterwafer an derselben Stelle zur selben Zeit erhalten werden.
Alternativ kann die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle anstatt eines Strahlteilers einen ersten Filter beinhalten, der sich vor einer Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils befindet und der Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als eine erste vorbestimmte Wellenlänge ist, durchlässt und Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die erste vorbestimmte Wellenlänge ist, reflektiert, und einen zweiten Filter, der sich vor einer Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils befindet und der Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als eine zweite vorbestimmte Wellenlänge ist, durchlässt und Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als die zweite vorbestimmte Wellenlänge ist, reflektiert.
In diesem Zusammenhang ist die sogenannte erste vorbestimmte Wellenlänge irgendeine Wellenlänge (z. B. 600 nm), die ein Konstrukteur oder ähnliches im Vorhinein bestimmt. Zusätzlich ist die sogenannte zweite vorbestimmte Wellenlänge irgendeine Wellenlänge (z. B. 600 nm), die ein Konstrukteur oder ähnliches im Vorhinein bestimmt.
Daher sind in dieser Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung Filter, von denen jeder Licht abhängig von dessen Wellenlänge wahlweise reflektiert, jeweils vor den Licht empfangenden Flächen der Bildgebungsteile bereitgestellt, und dadurch können ein Reflektionsbild und ein Transmissionsbild eines Halbleiterwafer an derselben Stelle zur selben Zeit erhalten werden.
In der oben erwähnten Erfindung kann ein Halbspiegel zwischen dem ersten Bildgebungsteil und dem zweiten Bildgebungsteil angeordnet sein, um einen Teil des Lichts zu dem ersten Bildgebungsteil und einen Rest des Lichts zu dem zweiten Bildgebungsteil zu leiten.
Zusätzlich kann in der oben erwähnten Erfindung die erste vorbestimmte Wellenlänge länger als die zweite vorbestimmte Wellenlänge sein.
Weiterhin kann in der oben erwähnten Erfindung der zweite Bildgebungsteil eine höhere Auflösung haben als der erste Bildgebungsteil.
In der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung wird ein Prüfen nach einem inneren Riss, einem Nadelloch, und einer Oberflächenunvollkommenheit durch den zweiten Bildgebungsteil durchgeführt, der eine höhere Auslösung hat, und Schichtdickeprüfung wird durch den ersten Bildgebungsteil durchgeführt, der eine geringere Auflösung hat; daher hat die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle einen Kostenvorteil.
Für die oben erwähnte Erfindung ist es möglich, dass der erste Bestrahlungsteil eine blaue Lichtquelle, eine grüne Lichtquelle und eine rote Lichtquelle aufweist und der zweite Bestrahlungsteil eine Infrarotlichtquelle aufweist.
Zusätzlich ist es für die oben erwähnte Erfindung möglich, dass der Halbleiterwafer eine Solarzelle ist und der Entscheidungsteil bestimmt ob die Solarzelle wenigstens eine Unvollkommenheit ausgewählt aus einer ungeeigneten Schichtdicke, einem inneren Riss, Musterunvollkommenheiten der Oberflächenelektroden, Formunvollkommenheiten und einem Oberflächendefekt in einer Anti-Reflektionsschicht aufweist oder nicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine Solarzelle zeigt;
3 zeigt Tabellen in denen Beispiele für Prüfungsgegenstände aufgelistet sind;
4 ist ein Flussdiagramm einer Kontrolloperation zur Verwendung in der ersten Ausführungsform;
5 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Flussdiagramm einer Kontrolloperation zur Verwendung in der zweiten Ausführungsform;
7 ist eine schematische Ansicht eines konventionellen Solarzellenprüfsystem.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch den Bezug auf Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die unten erwähnten Ausführungsformen beschränkt und natürlich kann die Erfindung anders als hier spezifisch beschrieben ausgeübt werden innerhalb des Geltungsbereichs der anhängenden Ansprüche.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Zusammenhang bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnlich entsprechende Teile des Solarzellenprüfsystems 201.
Eine Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 beinhaltet eine Waferbeförderung (nicht gezeigt), um eine Solarzelle 2 zu befördern, eine Abbildungsvorrichtung 10, die an einem Abschnitt der Waferbeförderung angeordnet ist und einen Computer 20, um die gesamte Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 zu steuern. Zusätzlich weist die Abbildungsvorrichtung 10 ein Kastengehäuse auf in dem ein erster Bestrahlungsteil 4, um Licht von oben auf die Solarzelle 2, die durch die Waferbeförderung befördert wird, zu emittieren, eine erste CCD-Sensorkamera 5 (die als ein erster Bildgebungsteil dient), um die Solarzelle 2 abzubilden, ein zweiter Bestrahlungsteil 6, um Licht von unten auf die Solarzelle 2 zu emittieren, eine zweite CCD-Sensorkamera 7 (die als ein zweiter Bildgebungsteil dient), um die Solarzelle 2 abzubilden und einen Strahlteiler 11, der sich zwischen der ersten CCD-Sensorkamera 5 und der zweiten CCD-Sensorkamera 7 befindet, angeordnet sind.
Hierbei ist die Rechtsrichtung parallel zum Grund die X-Richtung, die Richtung parallel zum Grund und senkrecht zur X-Richtung ist die Y-Richtung und die Richtung vertikal nach oben senkrecht zur X-Richtung und zur Y-Richtung ist die Z-Richtung.
Zunächst wird die zu prüfende Solarzelle 2 beschrieben. 2 ist eine schematische Perspektivansicht, die ein Beispiel einer Solarzelle 2 zeigt.
Die Solarzelle 2 ist eine Flache Platte mit den Dimensionen von 156 mm zum Quadrat und etwa 180 μm Dicke und verwendet einen Halbleiterwafer, der aus kristallinem Silizium gefertigt ist (Polykristall oder Monokristall) als ein Substrat.
In diesem Zusammenhang beinhaltet die Solarzelle einen eingearbeiteten Produktionsprozess bzw. ein Werkstück eines Produktionsprozesses wie eine nur bzw. frisch geschnittene Platte eines Substrats, eine gewaschene Platte, eine Platte auf der eine Textur gebildet ist, eine Platte auf der eine Anti-Reflektionsschicht gebildet ist oder eine Platte auf der eine Fingerelektrode angebracht ist. Jedoch, im Falle eines Wafer mit einer Rückseitenelektrode (aus Aluminium gefertigt), die kein Infrarotlicht durchlässt, wird Infrarotlicht auf die vordere Fläche des Wafer emittiert und der Wafer wird unter Verwendung des reflektierten Lichts von der Rückseitenelektrode abgebildet.
Als nächstes werden die Prüfungsgegenstände für die Solarzelle 2 in der Prüfoperation der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 beschrieben. 3(a) und 3(b) zeigen Tabellen, in denen Beispiele von Prüfgegenständen aufgelistet sind. 3(a) zeigt eine Tabelle, in der Beispiele von Prüfgegenständen für die Solarzelle 2 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgelistet sind.
(1) Dicke einer Anti-Reflektionsschicht
Blaues Licht, grünes Licht und rotes Licht werden auf eine obere Fläche (d. h. erste Fläche oder Frontfläche) der Solarzelle 2 emittiert und die CCD-Sensoren 5 und 7, die über der Solarzelle 2 angeordnet sind, empfangen das blaue Licht, das grüne Licht und das rote Licht, das von der oberen Fläche der Solarzelle reflektiert wird, um drei Reflektionsbilder zu erhalten. Die Schichtdicke der Solarzelle 2 wird basierend auf der relativen Intensitätsrate (Spektrum) der drei Reflektionsbilder berechnet.
Es ist möglich, dass eine Arbeitskurve, die eine Beziehung zwischen einer Reflektionsintensität einer Blau- oder Grünlichtabbildung und einer Schichtdicke zeigt, im Vorhinein vorbereitet wird und Dickeschwankungen oder Dickeverteilungen eines Wafer pro Pixel oder einer vorbestimmten Pixelregion werden unter Verwendung der Arbeitskurve bestimmt.
(2) Innere Risse
Infrarotlicht (900 nm bis 1100 nm) wird auf eine untere Fläche (d. h. zweite Fläche oder Rückfläche) der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 7, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das Infrarotlicht, das durch die Solarzelle 2 geht, um ein Transmissionsbild zu erhalten. Es wird basierend auf dem Transmissionsbild bestimmt ob die Solarzelle 2 innere Risse im inneren aufweist oder nicht.
(3) Musterunvollkommenheiten der Oberflächenelektroden
Rotes Licht wird auf eine obere Fläche der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 7, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das rote Licht, das von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert wird, um ein Reflektionsbild zu erhalten. Die Unvollkommenheiten der Oberflächenelektroden der Solarzelle 2 werden basierend auf dem Reflektionsbild bestimmt.
(4) Formunvollkommenheiten (oder Umrissunvollkommenheiten)
Weißlicht wird auf eine untere Fläche der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 5, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das Weißlicht, das durch die Solarzelle 2 geht, um ein Transmissionsbild zu erhalten, in dem die Randabschnitte davon hervorgehoben sind. Es wird basierend auf dem Transmissionsbild bestimmt ob die Solarzelle 2 eine Formunvollkommenheit aufweist oder nicht.
(5) Oberflächendefekt in einer Anti-Reflektionsschicht (Nadelloch, etc.)
Rotes Licht wird auf eine obere Fläche der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 7, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das rote Licht, das von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert wird, um ein Reflektionsbild zu erhalten. Es wird basierend auf dem Reflektionsbild bestimmt ob die Solarzelle 2 einen Oberflächendefekt aufweist oder nicht.
Als nächstes wird die Konfiguration der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 beschrieben.
Der erste Bestrahlungsteil 4 umfasst eine Quelle für blaues Licht 4a, um Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm zu emittieren, eine Quelle für grünes Licht 4b, um Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm zu emittieren, eine Quelle für rotes Licht 4c, um Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm zu emittieren, und ein kuppelförmiger reflektierender Diffuser 4d, um Licht an eine obere Fläche der Solarzelle mit einer gleichmäßigen Lichtintensität zu bestrahlen. In diesem Zusammenhang sind die Quelle für blaues Licht 4a, die Quelle für grünes Licht 4b und die Quelle für rotes Licht 4c in gleichmäßigen Intervallen auf demselben Kreis auf einer X-Y-Ebene angeordnet. Der erste Bestrahlungsteil 4 ist über der Solarzelle 2 angeordnet.
Wenn Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm emittiert wird, wird das Licht von dem reflektierenden Diffuser 4d reflektiert, so dass es sich in eine Z-Richtung fortpflanzt, um die obere Fläche der Solarzelle 2 zu bestrahlen. Zusätzlich, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm emittiert wird, wird das Licht von dem reflektierenden Diffuser 4d reflektiert, so dass es sich in die Z-Richtung fortpflanzt, um die obere Fläche der Solarzelle 2 zu bestrahlen. Weiterhin, wenn Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm emittiert wird, wird das Licht von dem reflektierenden Diffuser 4d reflektiert, so dass es sich in die Z-Richtung fortpflanzt, um die obere Fläche der Solarzelle 2 zu bestrahlen.
Der zweite Bestrahlungsteil 6 hat eine Infrarotlichtquelle, um Licht mit einer Wellenlänge von 970 nm zu emittieren, und eine Weißlichtquelle, um Weißlicht zu emittieren. Der zweite Bestrahlungsteil 6 ist unter der Solarzelle 2 angeordnet. Daher, wenn Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm emittiert wird, pflanzt sich das Infrarotlicht in eine Z-Richtung zu der unteren Fläche der Solarzelle 2 fort. Wenn Weißlicht emittiert wird, pflanzt sich das Weißlicht in eine Z-Richtung zu der unteren Fläche der Solarzelle 2 fort.
Der erste Bildgebungsteil 5 ist eine CCD-Kamera mit 0,4 M (768×494) Pixel. Der erste Bildgebungsteil 5 ist über der Solarzelle 2 in eine Art aufgestellt, so dass die Licht empfangende Fläche des ersten Bildgebungsteils 5 nach rechts gerichtet ist (in die X-Richtung).
Der zweite Bildgebungsteil 7 ist eine CCD-Kamera mit 5 M (2456×2058) Pixel. Der zweite Bildgebungsteil 7 ist über der Solarzelle 2 in eine Art aufgestellt, so dass die Licht empfangende Fläche des zweiten Bildgebungsteils 7 nach unten gerichtet ist (in die Z-Richtung).
Der Strahlteiler 11 hat eine flache Plattenform und reflektiert Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als 600 nm ist (vorbestimmte Wellenlänge) und lässt Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als 600 nm ist, durch. Der Strahlteiler 11 ist über (in Z-Richtung) der Solarzelle 2 angeordnet und reflektiert Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als 600 nm ist, nach links (in die X-Richtung), um das Licht zu der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 5 zu leiten und lässt Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als 600 nm ist, in Z-Richtung durch, um das Licht zu der Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 7 zu leiten.
In dieser Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1, wenn die Quelle für blaues Licht 4a Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm in die Z-Richtung emittiert, wird das Licht von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert, um sich in Z-Richtung fortzupflanzen, und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 5 empfangen, nachdem es durch den Strahlteiler 11 reflektiert wurde. Der erste Bildgebungsteil 5 bildet nämlich ein Reflektionsbild unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 470 nm. Zusätzlich, wenn die Quelle für grünes Licht 4b Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm in die Z-Richtung emittiert, wird das Licht von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert, um sich in Z-Richtung fortzupflanzen, und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 5 empfangen, nachdem es durch den Strahlteiler 11 reflektiert wurde. Der erste Bildgebungsteil 5 bildet nämlich ein Reflektionsbild unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 525 nm. Weiterhin, wenn die Weißlichtquelle des zweiten Beleuchtungsteils 6 Weißlicht in die Z-Richtung emittiert, wird ein Teil des Weißlichts, der außerhalb der Solarzelle 2 in Z-Richtung geht, durch den Strahlteiler 11 reflektiert und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 5 empfangen. Der erste Bildgebungsteil 5 bildet nämlich ein Ausbreitungsbild unter Verwendung eines Teils des Weißlichts.
Zusätzlich, wenn die Quelle für rotes Licht 4c Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm in die Z-Richtung emittiert, wird das Licht von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert, um sich in Z-Richtung fortzupflanzen, und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 7 empfangen, nachdem es durch den Strahlteiler 11 geht ist. Der zweite Bildgebungsteil 7 bildet nämlich ein Reflektionsbild unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 660 nm. Weiterhin, wenn die Infrarotlichtquelle des zweiten Beleuchtungsteils 6 Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm in die Z-Richtung emittiert, geht das Infrarotlicht durch die Solarzelle 2 in Z-Richtung und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 7 empfangen, nachdem es durch den Strahlteiler 11 geht ist. Der zweite Bildgebungsteil 7 bildet nämlich ein Transmissionsbild unter Verwendung des Infrarotlichts mit einer Wellenlänge von 970 nm.
Der Computer 20 hat eine CPU (Steuerung) 21 und ist mit einem Speicher (nicht gezeigt), einem Monitor (nicht gezeigt) und einem ausführenden Teil (nicht gezeigt) verbunden. Die Funktion der CPU 21 wird in Form eines Blockdiagramms beschrieben. Die CPU 21 schließt einen Beförderungsantrieb 21a, um die Rotation und das Anhalten der Walzen und deren Drehzahl zu steuern, einen Lichtquellenantrieb 21b, um den ersten Beleuchtungsteil 4 und den zweiten Beleuchtungsteil 6 zu steuern, einen Bild erhaltenden Teil 21c, um den ersten Bildgebungsteil 5 und den zweiten Bildgebungsteil 7 zu steuern und einen Entscheidungsteil 21d, um zu bestimmen ob die Solarzelle 2 Unvollkommenheiten aufweist, basierend auf einem Reflektionsbild und einem Transmissionsbild, ein.
Als nächstes wird das Prüfverfahren zum aufeinanderfolgenden Abbilden der Solarzelle 2 unter Verwendung der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm einer Prüfoperation.
In einem Prozess in Schritt S101 wird eine Zahlenparameter N, der die Anzahl der Solarzelle 2 repräsentiert, auf 1 gestellt, d. h. N = 1.
In einem Prozess in Schritt S102 befördert der Beförderungsantrieb 21a die Solarzelle 2 von links nach rechts (d. h. in die X-Richtung), um die Solarzelle 2 an einer Vorbestimmten Position der Abbildungsvorrichtung 10 anzuordnen, und gibt dann ein Stop-Signal aus (d. h. ein Signal der Einrichtung der Solarzelle bzw. ein Signal, dass die Solarzelle eingerichtet ist und ein Bereit-zur-Abbildung-Signal).
In einem Prozess in Schritt S103 erlaubt der Lichtquellenantrieb 21b der Quelle für blaues Licht 4a zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm zu emittieren (d. h. blaues Licht wird angeschaltet). Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S104, erlaubt der Bild erhaltende Teil 21c dem ersten Bildgebungsteil 5 ein Reflektionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 470 nm zu erhalten, gefolgt von den Stoppen der Emission von Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm in einem Prozessschritt S103' (d. h. blaues Licht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S103 bis Schritt S103' in 0,1 Sekunde durchgeführt.
Parallel zu dem Prozessen der Schritte S103 bis S103' erlaubt der Lichtquellenantrieb 21b in einem Prozess in Schritt S105 der Quelle für rotes Licht 4c zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm zu emittieren. Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S106, erlaubt der Bild erhaltende Teil 21c dem zweiten Bildgebungsteil 7 ein Reflektionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 660 nm zu erhalten, gefolgt von dem Stoppen der Emission von Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm in einem Prozessschritt S105' (d. h. rotes Licht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S105 bis Schritt S105' in 0,1 Sekunde durchgeführt. Zwei Reflektionsbilder, d. h. ein Reflektionsbild, das unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm erhalten wurde und ein anderes Reflektionsbild, das das unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm erhalten wurde, können nämlich in 0,1 Sekunde erhalten werden.
Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S107, erlaubt der Lichtquellenantrieb 21b der Quelle für grünes Licht 4b zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm zu emittieren. Weiterhin, in einem Prozess in Schritt S108, erlaubt der Bild erhaltende Teil 21c dem ersten Bildgebungsteil 5 ein Reflektionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 525 nm zu erhalten, gefolgt von den Stoppen der Emission von Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm in einem Prozessschritt S107' (d. h. grünes Licht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S107 bis Schritt S107' in 0,1 Sekunde durchgeführt.
Parallel zu dem Prozessen der Schritte S107 bis S107' erlaubt der Lichtquellenantrieb 21b in einem Prozess in Schritt S109 der Infrarotlichtquelle des zweiten Beleuchtungsteils 6 zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 970 nm zu emittieren. Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S110, erlaubt der Bild erhaltende Teil 21c dem zweiten Bildgebungsteil 7 ein Transmissionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Infrarotlichts mit einer Wellenlänge von 970 nm zu erhalten, gefolgt von dem Stoppen der Emission von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm in einem Prozessschritt S109' (d. h. Infrarotlicht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S109 bis Schritt S109' in 0,1 Sekunde durchgeführt. Zwei Bilder, d. h. ein Reflektionsbild, das unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm erhalten wurde und ein Transmissionsbild, das das unter Verwendung von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm erhalten wurde, können nämlich in 0,1 Sekunde erhalten werden.
Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S111, erlaubt der Lichtquellenantrieb 21b der Weißlichtquelle des zweiten Bestrahlungsteils 6 zu Weißlicht zu emittieren. In einem Prozess in Schritt S112, erlaubt der Bild erhaltende Teil 21c dem ersten Bildgebungsteil 5 ein Transmissionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Weißlichts zu erhalten, gefolgt von den Stoppen der Emission von Weißlicht in einem Prozessschritt S111' (d. h. Weißlicht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S111 bis Schritt S111' in 0,1 Sekunde durchgeführt. Nachdem ein Transmissionsbild unter Verwendung von Weißlicht erhalten wurde, gibt der Bild erhaltende Teil 21c ein Signal der Vervollständigung der Bildoperation aus.
Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S113, wird bestimmt ob N gleich Nmax (N = Nmax) ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass N nicht gleich Nmax ist, wird N in einem Prozess in Schritt S114 durch N + 1 ersetzt (d. h. N = N + 1). Zusätzlich, in einem Prozess in Schritt S115, befördert der Beförderungsantrieb 21a die (N – 1)ste Solarzelle von links nach rechts (d. h. in die X-Richtung), um die Solarzelle von der vorbestimmten Position der Abbildungsvorrichtung 10 zu entfernen. Als nächstes geht die Prüfoperation zurück zu Schritt S102.
Wenn bestimmt wird, dass N gleich Nmax ist (N = Nmax), wird diese Prüfoperation beendet.
Wie oben erwähnt, da die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 mit einem Strahlteiler 11 ausgestattet ist, um Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 600 nm zu dem ersten Bildgebungsteil zu leiten und Licht mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 600 nm zu dem zweiten Bildgebungsteil zu leiten, können ein Reflektionsbild und ein Transmissionsbild der Solarzelle an einer Stelle zu selben Zeit erhalten werden. Daher kann die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 eine Solarzelle in 0,3 Sekunden prüfen. Zusätzlich, da die Prüfung eines inneren Risses, eines Nadellochs und einer Formunvollkommenheit durch den zweiten Bildgebungsteil 7 durchgeführt werden, der eine hohe Auflösung hat, und die Prüfung der Dicke durch den ersten Bildgebungsteil 5 durchgeführt wird, der eine relativ geringe Auflösung hat, hat die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 einen Kostenvorteil.
Zweite Ausführungsform
5 ist eine schematische Ansicht, die eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Zusammenhang bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche entsprechende Teile der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1.
Eine Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 beinhaltet eine Waferbeförderung (nicht gezeigt), um eine Solarzelle 2 zu befördern, die Abbildungsvorrichtung 10, die an einem Abschnitt der Waferbeförderung angeordnet ist und einen Computer 120, um die gesamte Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 zu steuern. Zusätzlich weist die Abbildungsvorrichtung 10 ein Kastengehäuse auf in dem der erste Bestrahlungsteil 4, um Licht von oben auf die Solarzelle 2, die durch die Waferbeförderung befördert wird, zu emittieren, eine erste CCD-Sensorkamera 105, um die Solarzelle 2 abzubilden, ein zweiter Bestrahlungsteil 106, um Licht von unten auf die Solarzelle 2 zu emittieren, eine zweite CCD-Sensorkamera 107, um die Solarzelle 2 abzubilden, einen ersten Filter 112, vor der Licht empfangenden Fläche der ersten CCD-Sensorkamera 105 und einen zweiten Filter 111 vor der Licht empfangenden Fläche der zweiten CCD-Sensorkamera 107, angeordnet sind.
Als nächstes werden die Prüfungsgegenstände für die Solarzelle 2 in der Prüfoperation der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 beschrieben. 3(b) zeigt eine Tabelle, in der Beispiele von Prüfgegenständen der Solarzelle 2 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgelistet sind.
(1') Dicke einer Anti-Reflektionsschicht
Blaues Licht, grünes Licht und rotes Licht werden auf eine obere Fläche (d. h. erste Fläche oder Frontfläche) der Solarzelle 2 emittiert und die CCD-Sensor 107, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfangen das blaue Licht, das grüne Licht und das rote Licht, das von der oberen Fläche der Solarzelle reflektiert wird, um drei Reflektionsbilder zu erhalten. Die Schichtdicke der Solarzelle 2 wird basierend auf der relativen Intensitätsrate (Spektrum) der drei Reflektionsbilder berechnet.
(2) Innerer Riss
Infrarotlicht (900 nm bis 1100 nm) wird auf eine untere Fläche (d. h. zweite Fläche oder Rückfläche) der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 105, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das Infrarotlicht, das durch die Solarzelle 2 geht, um ein Transmissionsbild zu erhalten. Es wird basierend auf dem Transmissionsbild bestimmt ob die Solarzelle 2 innere Risse im inneren aufweist oder nicht.
(3) Musterunvollkommenheiten der Oberflächenelektroden
Rotes Licht wird auf eine obere Fläche der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 107, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das rote Licht, das von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert wird, um ein Reflektionsbild zu erhalten. Die Unvollkommenheiten der Oberflächenelektroden der Solarzelle 2 werden basierend auf dem Reflektionsbild bestimmt.
(4') Formunvollkommenheit (oder Umrissunvollkommenheit)
Rotes Licht wird auf eine obere Fläche der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 107, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das rote Licht, das von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert wird, um ein Reflektionsbild zu erhalten. Es wird basierend auf dem Reflektionsbild bestimmt ob die Solarzelle 2 eine Formunvollkommenheit aufweist oder nicht.
(5) Oberflächendefekt in einer Anti-Reflektionsschicht (Nadelloch, etc.)
Rotes Licht wird auf eine obere Fläche der Solarzelle 2 emittiert und der CCD-Sensor 107, der über der Solarzelle 2 angeordnet ist, empfängt das rote Licht, das von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert wird, um ein Reflektionsbild zu erhalten. Es wird basierend auf dem Reflektionsbild bestimmt ob die Solarzelle 2 einen Oberflächendefekt (Nadelloch) aufweist oder nicht.
Als nächstes wird die Konfiguration der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 beschrieben.
Der zweite Bestrahlungsteil 106 hat eine Infrarotlichtquelle, um Licht mit einer Wellenlänge von 970 nm zu emittieren. Der zweite Bestrahlungsteil 6 ist unter der Solarzelle 2 angeordnet. Wenn Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm emittiert wird, pflanzt sich das Infrarotlicht in die Z-Richtung fort, um die untere Fläche der Solarzelle 2 zu bestrahlen.
Der erste Bildgebungsteil 105 ist eine CCD-Kamera mit 0,4 M (768×494) Pixel. Der erste Bildgebungsteil 5 ist über der Solarzelle 2 in eine Art aufgestellt, so dass die Licht empfangende Fläche des ersten Bildgebungsteils 105 nach unten gerichtet ist (in die Z-Richtung). Zusätzlich ist der erste Filter 112 vor (an einer Position in der +Z-Richtung von) der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 105 angeordnet, um Licht mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 700 nm (vorbestimmte erste Wellenlänge) zu reflektieren und Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 700 nm durchzulassen.
Der zweite Bildgebungsteil 107 ist eine CCD-Kamera mit 5 M (2456×2058) Pixel. Der zweite Bildgebungsteil 107 ist über der Solarzelle 2 in eine Art aufgestellt, so dass die Licht empfangende Fläche des zweiten Bildgebungsteils 107 nach unten gerichtet ist (in die Z-Richtung). Zusätzlich ist der zweite Filter 111 vor (an einer Position in der +Z-Richtung von) der Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 107 angeordnet, um Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 600 nm (vorbestimmte zweite Wellenlänge) zu reflektieren und Licht mit einer Wellenlänge von weniger nicht als 600 nm durchzulassen. Der erst Bildgebungsteil 105 und der zweite Bildgebungsteil 107 sind angeordnet, um einander benachbart zu sein.
In dieser Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101, wenn die Quelle für rotes Licht 4c Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm in die Z-Richtung emittiert, wird das Licht von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert, um sich in Z-Richtung fortzupflanzen, und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 105 und der Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 107 empfangen, nachdem es durch den ersten Filter 112 und den zweiten Filter 111 geht ist. Der erste Bildgebungsteil 105 und der zweite Bildgebungsteil 107 bilden nämlich ein Reflektionsbild unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 660 nm.
Zusätzlich, wenn die Quelle für blaues Licht 4a Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm in die Z-Richtung emittiert, wird das Licht von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert, um sich in Z-Richtung fortzupflanzen, und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 105 empfangen, nachdem es durch den ersten Filter 112 geht ist. Der erste Bildgebungsteil 105 bildet nämlich ein Reflektionsbild unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 470 nm. Wenn die Quelle für grünes Licht 4b Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm in die Z-Richtung emittiert, wird das Licht von der oberen Fläche der Solarzelle 2 reflektiert, um sich in Z-Richtung fortzupflanzen, und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 105 empfangen, nachdem es durch den ersten Filter 112 geht ist. Der erste Bildgebungsteil 105 bildet nämlich ein Reflektionsbild unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 525 nm.
Wenn die Infrarotlichtquelle des zweiten Beleuchtungsteils 106 Nahinfrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm. in die Z-Richtung emittiert, geht das Nahinfrarotlicht durch die Solarzelle 2 in Z-Richtung und wird dann von der Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 107 empfangen, nachdem es durch den zweiten Filter 111 geht ist. Der zweite Bildgebungsteil 107 bildet nämlich ein Transmissionsbild unter Verwendung des Infrarotlichts mit einer Wellenlänge von 970 nm.
Der Computer 120 hat eine CPU (Steuerung) 121 und ist mit einem Speicher (nicht gezeigt), einem Monitor (nicht gezeigt) und einem ausführenden Teil (nicht gezeigt) verbunden. Die Funktion der CPU 121 wird in Form eines Blockdiagramms beschrieben. Die CPU 121 schließt einen Beförderungsantrieb 121a, um die Rotation und das Anhalten der Walzen und deren Drehzahl zu steuern, einen Lichtquellenantrieb 121b, um den ersten Beleuchtungsteil 4 und den zweiten Beleuchtungsteil 106 zu steuern, einen Bild erhaltenden Teil 121c, um den ersten Bildgebungsteil 105 und den zweiten Bildgebungsteil 107 zu steuern und einen Entscheidungsteil 121d, um zu bestimmen ob die Solarzelle 2 Unvollkommenheiten aufweist, basierend auf einem Reflektionsbild und einem Transmissionsbild, ein.
Als nächstes wird das Prüfverfahren zum aufeinanderfolgenden Abbilden der Solarzelle 2 unter Verwendung der Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm einer Prüfoperation.
In einem Prozess in Schritt S201 wird eine Zahlenparameter N, der die Anzahl der Solarzelle 2 repräsentiert, auf 1 gestellt, d. h. N = 1.
In einem Prozess in Schritt S202 befördert der Beförderungsantrieb 121a die Solarzelle 2 von links nach rechts (d. h. in die X-Richtung), um die Solarzelle 2 an einer Vorbestimmten Position der Abbildungsvorrichtung 10 anzuordnen, und gibt dann ein Stop-Signal aus (d. h. ein Signal der Einrichtung der Solarzelle bzw. ein Signal, dass die Solarzelle eingerichtet ist und ein Bereit-zur-Abbildung-Signal).
In einem Prozess in Schritt S203 erlaubt der Lichtquellenantrieb 121b der Quelle für rotes Licht 4c zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm zu emittieren. Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S204, erlaubt der Bild erhaltende Teil 121c dem ersten Bildgebungsteil 105 und dem zweiten Bildgebungsteil 107 Reflektionsbilder der Solarzelle 2 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 660 nm zu erhalten, gefolgt von den Stoppen der Emission von Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm in einem Prozessschritt S203'. In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S203 bis Schritt S203' in 0,1 Sekunden durchgeführt. Zwei Reflektionsbilder, die durch den ersten Bildgebungsteil 105 und den zweiten Bildgebungsteil 107 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 660 nm erhalten wurden, können nämlich in 0,1 Sekunden erhalten werden. In diesem Zusammenhang, wie in 3(b) gezeigt ist, wird das Bild, das durch den ersten Bildgebungsteil 105 erhalten wird, zur Prüfung der Schichtdicke verwendet und das Bild, das durch den zweiten Bildgebungsteil 107 erhalten wurde, wird zur Prüfung der Oberflächenelektroden, Formunvollkommenheiten und Oberflächendefekten verwendet.
Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S205, erlaubt der Lichtquellenantrieb 121b der Quelle für blaues Licht 4a zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm zu emittieren. In einem Prozess in Schritt S206, erlaubt der Bild erhaltende Teil 121c dem ersten Bildgebungsteil 105 ein Reflektionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 470 nm zu erhalten, gefolgt von dem Stoppen der Emission von Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm in einem Prozessschritt S205' (d. h. blaues Licht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S205 bis Schritt S205' in 0,1 Sekunden durchgeführt.
Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S207, erlaubt der Lichtquellenantrieb 121b der Quelle für grünes Licht 4b zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm zu emittieren. In einem Prozess in Schritt S208, erlaubt der Bild erhaltende Teil 121c dem ersten Bildgebungsteil 105 ein Reflektionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 525 nm zu erhalten, gefolgt von den Stoppen der Emission von Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm in einem Prozessschritt S207' (d. h. grünes Licht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S207 bis Schritt S207' in 0,1 Sekunde durchgeführt.
Parallel zu den Prozessen der Schritte S205 bis S208' erlaubt der Lichtquellenantrieb 121b in einem Prozess in Schritt S209 der Infrarotlichtquelle 206 zu beginnen Licht mit einer Wellenlänge von 970 nm zu emittieren. Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S210, erlaubt der Bild erhaltende Teil 121c dem zweiten Bildgebungsteil 107 ein Transmissionsbild der Solarzelle 2 unter Verwendung des Infrarotlichts mit einer Wellenlänge von 970 nm zu erhalten, gefolgt von dem Stoppen der Emission von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm in einem Prozessschritt S209' (d. h. Infrarotlicht wird ausgeschaltet). In diesem Zusammenhang werden die Prozesse von Schritt S209 bis Schritt S209' in 0,2 Sekunde durchgeführt. Drei Bilder, d. h. ein Reflektionsbild, das unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm erhalten wurde, ein Reflektionsbild, das unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm erhalten wurde und ein Transmissionsbild, das das unter Verwendung von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm erhalten wurde, können nämlich in 0,2 Sekunde erhalten werden. Nachdem ein Transmissionsbild unter Verwendung von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm erhalten wurde, gibt der Bild erhaltende Teil 121c ein Signal der Vervollständigung der Bildoperation aus.
Als nächstes, in einem Prozess in Schritt S211, wird bestimmt ob N gleich Nmax (N = Nmax) ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass N nicht gleich Nmax ist, wird N in einem Prozess in Schritt S212 durch N + 1 ersetzt (d. h. N = N + 1). Zusätzlich, in einem Prozess in Schritt S213, befördert der Beförderungsantrieb 121a die (N – 1)ste Solarzelle von links nach rechts (d. h. in die X-Richtung), um die Solarzelle von der vorbestimmten Position der Abbildungsvorrichtung 10 zu entfernen. Als nächstes geht die Prüfoperation zurück zu Schritt S202.
Wenn bestimmt wird, dass N gleich Nmax ist (N = Nmax), wird diese Prüfoperation beendet.
Wie oben erwähnt, ist in dieser Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 der erste Filter 112 vor der empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 105 angeordnet, um Licht mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 700 nm zu reflektieren und Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 700 nm durchzulassen und der zweite Filter 111 ist vor der empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 107 angeordnet, um Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 600 nm zu reflektieren und Licht mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 600 nm durchzulassen und daher können ein Reflektionsbild und ein Transmissionsbild der Solarzelle an einer Stelle zu selben Zeit erhalten werden. In diesem Zusammenhang kann eine Solarzelle in 0,3 Sekunden geprüft werden und die Zeit die erhalten wird, um ein Transmissionsbild der Solarzelle unter Verwendung von Infrarotlicht zu erhalten ist so eingestellt, dass sie relativ lang ist, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Zusätzlich, da die Prüfung eines inneren Risses, eines Oberflächendefekts (Nadelloch) und einer Formunvollkommenheit durch den zweiten Bildgebungsteil 107 durchgeführt werden, der eine hohe Auflösung hat, und die Prüfung der Schichtdicke durch den ersten Bildgebungsteil 105 durchgeführt wird, der eine relativ geringe Auflösung hat, hat die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 einen Kostenvorteil.
Andere Ausführungsformen

(1) Die oben erwähnte Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 hat zwei Bildgebungsteile, d. h. den ersten Bildgebungsteil 5 und den zweiten Bildgebungsteil 7. Jedoch kann eine Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle mit drei Bildgebungsteilen auch für die vorliegende Erfindung verwendet werden.
(2) In der oben erwähnten Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 ist der erste Bildgebungsteil 5 eine CCD-Kamera mit 0,4 M (768×494) Pixel. Jedoch kann der Bildgebungsteil ein CCD-Zeilensensor, eine CMOS-Kamera oder eine Farbkamera sein.
(3) In der oben erwähnten Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 1 hat der ersten Bestrahlungsteil 4 die Quelle für blaues Licht 4a, um Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm zu emittieren, die Quelle für grünes Licht 4b, um Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm zu emittieren, und die Quelle für rotes Licht, um Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm zu emittieren. Jedoch kann der Bestrahlungsteil eine beliebige Lichtquelle haben (z. B. LED, Lampe mit Filter) um Licht mit einer Wellenlänge von 470 nm zu emittieren, irgendeine Lichtquelle, um Licht mit einer Wellenlänge von 525 nm zu emittieren, irgendeine Lichtquelle, um Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm zu emittieren und eine Infrarotlichtquelle, um Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 970 nm zu emittieren.
(4) In der oben erwähnten Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle 101 sind der erste Bildgebungsteil 105 und der zweite Bildgebungsteil 107 angeordnet, um einander benachbart zu sein. Jedoch kann die Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle eine Konfiguration haben, so dass der erste Bildgebungsteil 105 so eingestellt ist, dass dessen Licht empfangende Fläche nach rechts (in die X-Richtung) gerichtet ist und der zweite Bildgebungsteil 107 so eingestellt ist, dass dessen Licht empfangende Fläche nach unten (in die –Z-Richtung) gerichtet ist und ein Halbspiegel bereitgestellt ist, um Licht nach links (in die –X-Richtung) bei einer Rate von 50% zu reflektieren, um das Licht zu der Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils 105 zu leiten und Licht in die Z-Richtung mit einer Rate von 50% durchzulassen, um Licht zu der Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils 107 zu leiten.

Wie oben erwähnt, kann die vorliegende Erfindung für eine Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle oder eine ähnliche Vorrichtung verwendet werden.
Dieses Dokument beansprucht die Priorität und beinhaltet einen Erfindungsgegenstand, der verwandt mit der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-193465 , eingereicht am 06. September 2011 ist, deren gesamte Inhalte hiermit unter Bezugnahme inkorporiert sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006-351669 [0002]
JP 2002-122552 [0003]
JP 2010-034133 [0005]
JP 2011-193465 [0100]

Claims

Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle, umfassend: einen ersten Beleuchtungsteil, der sichtbares Licht auf eine erste Fläche eines Halbleiterwafer emittiert, wobei der Halbleiterwafer eine flache Platte ist; einen ersten Bildgebungsteil, der das sichtbares Licht empfängt, das von der ersten Fläche des Halbleiterwafer reflektiert wird, um ein Reflektionsbild des Halbleiterwafer zu erhalten; einen zweiten Beleuchtungsteil, der ein Infrarotlicht auf eine zweite Fläche des Halbleiterwafer emittiert, die der ersten Fläche gegenüberliegt; einen zweiten Bildgebungsteil, der das Infrarotlicht empfängt, das durch den Halbleiterwafer geht, um ein Transmissionsbild des Halbleiterwafer zu erhalten; einen Entscheidungsteil, der bestimmt ob der Halbleiterwafer eine Unvollkommenheit aufweist oder nicht, basierend auf dem Reflektionsbild und dem Transmissionsbild; und einen Strahlteiler, der sich zwischen dem ersten Bildgebungsteil und dem zweiten Bildgebungsteil befindet, um ein Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als eine vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem ersten Bildgebungsteil zu leiten und ein Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die vorbestimmte Wellenlänge ist, zu dem zweiten Bildgebungsteil zu leiten.
Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle, umfassend: einen ersten Beleuchtungsteil, der sichtbares Licht auf eine erste Fläche eines flachen Plattenhalbleiterwafer emittiert; einen ersten Bildgebungsteil, der das sichtbares Licht empfängt, das von der ersten Fläche des Halbleiterwafer reflektiert wird, um ein Reflektionsbild des Halbleiterwafer zu erhalten; einen zweiten Beleuchtungsteil, der ein Infrarotlicht auf eine zweite Fläche des Halbleiterwafer emittiert, die der ersten Fläche gegenüberliegt; einen zweiten Bildgebungsteil, der das Infrarotlicht empfängt, das durch den Halbleiterwafer geht, um ein Transmissionsbild des Halbleiterwafer zu erhalten; einen Entscheidungsteil, der bestimmt ob der Halbleiterwafer einen Defekt aufweist oder nicht, basierend auf dem Reflektionsbild und dem Transmissionsbild; und einen ersten Filter, der sich vor einer Licht empfangenden Fläche des ersten Bildgebungsteils befindet und ein Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als eine erste vorbestimmte Wellenlänge ist, durchlässt und ein Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als die erste vorbestimmte Wellenlänge ist, reflektiert; und einen zweiten Filter, der sich vor einer Licht empfangenden Fläche des zweiten Bildgebungsteils befindet und ein Licht mit einer Wellenlänge, die nicht geringer als eine zweite vorbestimmte Wellenlänge ist, durchlässt und ein Licht mit einer Wellenlänge, die geringer als die zweite vorbestimmte Wellenlänge ist, reflektiert.
Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle gemäß Anspruch 2, weiter umfassend: einen Halbspiegel, der sich zwischen dem ersten Bildgebungsteil und dem zweiten Bildgebungsteil befindet, um einen Teil des Lichts zu dem ersten Bildgebungsteil zu leiten und einen übrigen Teil des Lichts zu dem zweiten Bildgebungsteil zu leiten.
Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die erste vorbestimmte Wellenlänge länger als die zweite vorbestimmte Wellenlänge ist.
Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Auflösung des zweiten Bildgebungsteils höher als eine Auflösung des ersten Bildgebungsteils ist.
Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Bestrahlungsteil eine Quelle für blaues Licht, eine Quelle für grünes Licht und eine Quelle für rotes Licht beinhaltet und der zweite Bestrahlungssteil eine Infrarotlichtquelle beinhaltet.
Vorrichtung zur Prüfung einer Solarzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Halbleiterwafer eine Solarzelle ist und der Entscheidungsteil bestimmt, ob die Solarzelle wenigstens eine Unvollkommenheit eines Anti-Reflektionsschichtdickendefekts, eines inneren Risses, eines Elektrodendefekts, einer Formunvollkommenheit und eines Flächendefekts aufweist oder nicht.