檢查用于太陽能電池的硅襯底的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檢查用于太陽能電池的硅襯底的方法，具體地，本發(fā)明涉及一種用于檢查用于太陽能電池（100）的線鋸硅襯底（110）的方法。該方法包括用紅外輻射（190）輻照所述硅襯底（110），檢測透射穿過所述硅襯底（110）的所述紅外輻射（190），以及分析檢測到的所述紅外輻射（190）以表征所述硅襯底（110）的晶體取向。本發(fā)明另外還涉及一種用于實施這種方法的設(shè)備，以及一種用于制造太陽能電池（100）的方法。
【專利說明】檢查用于太陽能電池的硅襯底的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢查用于太陽能電池的線鋸(wire-sawn)娃襯底的方法。另外，本發(fā)明涉及用于實施這種方法的設(shè)備，以及用于制造太陽能電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池被用來將電磁輻射能(特別是陽光)轉(zhuǎn)化為電能。傳統(tǒng)的太陽能電池由堿性材料硅制成。因此，從硅制成塊(或者也可以是條)，該塊(或條)被分成盤狀硅襯底，也被稱為晶片。此處通常使用線鋸工藝。以這種方式生產(chǎn)的襯底經(jīng)歷進一步的工藝，其中尤其是表面紋理、P-η結(jié)、防反射涂層、以及接觸結(jié)構(gòu)被構(gòu)造。表面紋理用于幫助改善到太陽能電池的襯底中的輻射輸入。
[0003]太陽能電池可被構(gòu)造為具有多晶或單晶硅襯底。單晶電池具有高效率且可具有通過堿性蝕刻工藝產(chǎn)生的金字塔結(jié)構(gòu)的表面紋理。由低反射率和高輸入效率所表征(characterize)的這種紋理可通過具有100晶體取向的表面的存在而產(chǎn)生。
[0004]近年來,實施用于制造用于具有100取向的高單晶份額(aggregate)的襯底的娃塊的鑄造工藝已日益變得重要。在此，一或若干單晶種子被放在模具的底部并用硅材料覆蓋。該材料自上面進行熔化到使該種子只被略微熔化的程度。隨后的方向性凝固發(fā)生在還未熔化的種子圖案上。通過種子接合(seed joint)(種子彼此鄰接)和模具壁上的寄生結(jié)晶的存在，可發(fā)生具有發(fā)散晶體取向的多晶體生長。因此，從鑄造的硅塊鋸割而來的襯底通常在表面上具有多晶份額。在此，實施堿性工藝的結(jié)果具有多晶區(qū)域沒有紋理且襯底會具有斑污外觀的效果。事實上，可實施充滿堿性的酸性紋理構(gòu)造，借此甚至具有發(fā)散晶體取向的區(qū)域也會具有紋理。但是，以這種方式產(chǎn)生的紋理提供了較低的輸入效率。
[0005]為此，要努力表征硅襯底的晶體取向。從而，可以例如提供針對單晶襯底的100晶體取向的份額，在該單晶襯底，執(zhí)行堿性或酸性紋理構(gòu)造。已知的過程包括用可見光輻照硅襯底以產(chǎn)生入射光圖像。在入射光圖像中，確定并測量具有均勻亮度的最大表面。該表面等同于具有100晶體取向的晶粒,其份額可相對于總襯底表面被確定。但是，最大晶粒(單獨)的份額對太陽能電池的效率而言不是決定性的。進一步地，較小的晶粒可具有100晶體取向，其可同樣地用堿進行紋理構(gòu)造。還有可能的是晶粒通過與最大晶粒有不同的晶體取向被識別，借此100晶體取向的錯誤份額被確定。這種情況可發(fā)生例如在襯底中，該襯底出自硅塊的邊緣帶。進一步可發(fā)生的是，由于種子接合或雙晶生長，所以硅襯底具有兩個分離的、相對較大的有100晶體取向的晶粒。在此，只考慮這些晶粒中的一個，借此以確定100取向的小份額。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的包括指定用于改進用于太陽能電池的硅襯底的檢查的解決方案。本發(fā)明的進一步的目的是指定用于制造太陽能電池的方法，在該方法的范圍內(nèi)實施這種檢查。[0007]該目的通過獨立權(quán)利要求的特征而實現(xiàn)。本發(fā)明的進一步的優(yōu)選的實施方式在從屬權(quán)利要求中進行規(guī)定。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于檢查用于太陽能電池的線鋸硅襯底的方法。該方法包括用紅外輻射輻照硅襯底、檢測透射穿過硅襯底的紅外輻射以及評估檢測到的紅外輻射以表征硅襯底的晶體取向。
[0009]相較于常規(guī)的檢查方法(其中例如使用入射光圖像或者甚至借助光致發(fā)光的圖像)，本文的方法中所提出的硅襯底的檢查通過用紅外輻射輻照襯底并檢測透射的輻射而進行。在此，輻射(尤其是輻射的強度)可以空間分辨方式進行檢測。該表征基于紅外輻射在通過襯底的同時根據(jù)每一可獲得的晶體取向經(jīng)受不同的衰減或吸收。該不同的衰減或吸收能力基于:由于線鋸發(fā)生在檢查之前，所以硅襯底根據(jù)各晶體取向具有不同的鋸割損害。該效應(yīng)被用于表征存在于娃襯底的表面上(或者主表面上)的明確的晶體取向。該晶體取向尤其可與其它晶體取向相區(qū)分，借此，關(guān)于相關(guān)晶體取向的信息可被獲得，且可靠又精確的評估是可行的。
[0010]在優(yōu)選的實施方式中，評估是指通過待表征的晶體取向確定硅襯底的表面的份額。因此，晶體取向的全部的表面份額且不僅僅最大晶粒的份額被確定。該表面份額可在例如限定對線鋸襯底的進一步的處理的范圍內(nèi)被考慮。進一步可行的是，例如確認(rèn)線鋸硅襯底的無瑕疵供應(yīng)。
[0011]優(yōu)選地，在該方法中使用近紅外區(qū)的輻射。例如，可考慮具有800nm至1200nm范圍內(nèi)的波長的紅外輻射的使用。以這樣的方式，可實現(xiàn)由晶體取向依賴的鋸割損害所引起的輻射吸收或衰減上的不同是相對較大的。因此，精確的檢查可被獲得(favor)。
[0012]依賴于各晶體取向的紅外輻射的不同的吸收或衰減意味著在檢測透射紅外輻射的同時，可測量不同的輻射強度。在這方面，根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式規(guī)定相對于硅襯底的份額形成檢測到的紅外輻射的不同強度(或亮度)的頻率分布。基于該頻率分布，能夠以較高的速度和精確度執(zhí)行表征，尤其是確定限定的晶體取向的在襯底表面上的份額。該頻率分布可在估計的范圍內(nèi)以直方圖的形式表示。
[0013]在另一優(yōu)選的實施方式(其中尤其是可使用上述頻率分布)中，相對于硅襯底的表面的總頻率由檢測到的紅外輻射的不同強度進行確定。該總頻率可指硅襯底的所有可能的晶體取向。進一步地，檢測到的紅外輻射的強度的另一頻率可被確定，其(僅僅)與硅襯底的具有待表征的晶體取向的區(qū)域相關(guān)聯(lián)。另外，從該另一頻率和總頻率形成比(ratio)。該比對應(yīng)于娃襯底的具有待表征的晶體取向的表面的總份額。
[0014]在另一優(yōu)選的實施方式(其中使用鋸割損害依賴的且從而晶體取向依賴的輻射吸收或衰減)中，在待表征的晶體取向和檢測到的紅外輻射的強度之間的關(guān)聯(lián)產(chǎn)生。以這種方式，測定的輻射強度可被聯(lián)系到硅襯底的具有相關(guān)晶體取向的區(qū)域。
[0015]在另一優(yōu)選的實施方式中，該關(guān)聯(lián)借助來自檢測到的紅外輻射的不同強度的上述頻率分布而產(chǎn)生。因此，規(guī)定基于頻率分布中的峰值或峰來執(zhí)行該關(guān)聯(lián)。例如，可以利用的是，與晶體取向相關(guān)的峰位于相同的(至少相對地)位置上或者在該頻率分布的相同或相應(yīng)強度的區(qū)域中。
[0016]尤其是，該特征還可被用來確定輻射強度的上述另一頻率，其僅僅與硅襯底的具有待表征的晶體取向的區(qū)域相關(guān)聯(lián)。所要求的頻率可通過執(zhí)行關(guān)于頻率分布的相關(guān)強度范圍的峰搜尋、用于分離峰的峰反褶積工藝、以及整合分離的峰的頻率而確定。關(guān)于所有晶體取向的總頻率可通過將頻率分布的所有頻率加起來或者通過整合全部頻率分布而確定。
[0017]在另一優(yōu)選的實施方式中，晶體取向和檢測到的輻射強度之間的關(guān)聯(lián)可基于校準(zhǔn)測量來實現(xiàn)。在校準(zhǔn)測量中，例如單晶線鋸參照襯底或這種襯底的一部分可被測量，其中相關(guān)晶體取向的存在是已知的或者可被假定。該測量以上述方式進行，即通過用紅外輻射輻照參照襯底并檢測透射的紅外輻射。因此，評估的可靠性和精確性可被獲得（favor)。
[0018]如果必要，可考慮一起使用關(guān)聯(lián)的該兩種方法以便達(dá)到較高的可靠性。例如，當(dāng)峰搜尋基于校準(zhǔn)測量被執(zhí)行或被查對時，另一頻率的上述確定可被獲得（favor)。
[0019]被檢查的硅襯底的透射圖像也可在評估的范圍內(nèi)從檢測到的紅外輻射被生成并呈現(xiàn)。在透射圖像中，具有不同顏色或亮度的不同的檢測到的輻射強度可以空間分辨方式被表現(xiàn)。例如，可行的是在透射圖像的基礎(chǔ)上編譯上述頻率分布。
[0020]除了待表征的晶體取向的表面份額之外，評估也可涉及其它特征。在這方面，規(guī)定根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，確定娃襯底的表面上的晶體取向的空間分布。還基于此，例如，線鋸襯底的進一步的處理可被預(yù)定義，或者例如襯底的無瑕疵供應(yīng)可被確認(rèn)。
[0021]所述空間分布可例如以修改的透射圖像的形式進行表示。因此，與相關(guān)晶體取向關(guān)聯(lián)的或者以上述方式（即，評估峰值和/或校準(zhǔn)測量）關(guān)聯(lián)的輻射強度可相對于其它輻射強度被加亮。例如，與晶體取向關(guān)聯(lián)的輻射強度可通過第一亮度(例如，白)進行表示而其它輻射強度具有第二亮度(例如，黑)。以不同顏色表示也是可行的。
[0022]在另一優(yōu)選的實施方式中，用于檢查具有單晶晶體結(jié)構(gòu)的硅襯底的方法被使用。在此，在待表征的晶體取向中涉及100晶體取向。在這方面，硅襯底可涉及鑄造的硅塊，該硅塊通過分割或通過線鋸硅襯底得以開發(fā)。該硅塊可通過使用一或若干單晶種子的鑄造工藝進行生產(chǎn)。
[0023]關(guān)于此處所述的晶體取向，要指出的是此處包括所有的結(jié)晶等效取向（從而也包括100晶體取向，例如010晶體取向和001晶體取向）。
[0024]進一步可行的是檢查多晶硅襯底和/或其它，而非單晶襯底，且如果必要，表征更多的晶體取向。為了提供用于太陽能電池的多晶硅襯底，底層硅塊可在沒有種子規(guī)范的情況下通過熔化的硅的定向凝固而產(chǎn)生，該硅塊被分割或線鋸。對多晶硅襯底而言，例如，可以考慮表征111晶體取向以便評估基于此的鑄造工藝。
[0025]另外，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種設(shè)備，該設(shè)備被構(gòu)造用于執(zhí)行上述方法或上述實施方式中的一種。該設(shè)備具有用于用紅外輻射輻照用于太陽能電池的線鋸硅襯底的輻照設(shè)備。進一步地，該設(shè)備具有用于檢測透射穿過硅襯底的紅外輻射(尤其是近紅外輻射）的檢測設(shè)備，以及用于評估檢測到的紅外輻射以便表征硅襯底的晶體取向的評估設(shè)備。紅外輻射的鋸割損害依賴效應(yīng)被用在該設(shè)備中以便以可靠且精確的方式表征襯底的晶體取向。
[0026]在優(yōu)選的實施方式中，評估設(shè)備被構(gòu)造來形成與硅襯底的表面相關(guān)的檢測到的紅外輻射的不同強度的頻率分布，以及在該頻率分布的基礎(chǔ)上通過晶體取向確定硅襯底的表面份額。在該頻率分布的基礎(chǔ)上，表面份額的確定可以較高的速度和精確度進行。
[0027]另外，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于制造太陽能電池的方法。線鋸硅襯底通過該方法被提供。所提供的硅襯底通過實施上述檢查方法進行檢查或者使用該方法的所述實施方式中的一種。根據(jù)硅襯底的檢查結(jié)果，該硅襯底的表面紋理通過實施堿性蝕刻工藝或者通過實施酸性蝕刻工藝被構(gòu)造。例如，可行的是確定100晶體取向的表面份額并將其與預(yù)定義的限值(limiting value)進行比較。根據(jù)比較結(jié)果，襯底可進行堿性或酸性蝕刻工藝。此處所考慮的限值可以是例如80%的表面份額。根據(jù)檢查的結(jié)果或者例如通過與另一(較小的)限值的比較，可以考慮分揀(sort out)相關(guān)襯底，且因此不會被進一步處理。
[0028]除了例如在明顯依賴(explicit dependency)或不一致替代(inconsistentalternative)的情況下,從屬權(quán)利要求中所涉及的本發(fā)明的前述特征和/或教導(dǎo)和改進可單獨適用或者也可互相以任意組合方式適用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]下面借助附圖對本發(fā)明進行更詳細(xì)的說明。其中:
[0030]圖1示出了用于檢查用于太陽能電池的線鋸硅襯底的設(shè)備的示意圖；
[0031]圖2示出了用于檢查用于太陽能電池的線鋸硅襯底的方法的流程圖；
[0032]圖3示出了通過用紅外輻射穿透線鋸硅襯底而產(chǎn)生的透射圖像；
[0033]圖4示出了說明圖3的透射圖像的輻射強度的頻率的直方圖；
[0034]圖5示出了與圖3對應(yīng)的襯底的圖形，其中具有100晶體取向的區(qū)域被加亮(highlight)；
[0035]圖6示出了通過用紅外輻射穿透另一線鋸硅襯底而產(chǎn)生的透射圖像；
[0036]圖7示出了說明圖6的透射圖像的輻射強度的頻率的直方圖；
[0037]圖8示出了與圖6對應(yīng)的另一襯底的圖形，其中具有100晶體取向的區(qū)域被加亮(highlight)；
[0038]圖9示出了用于制造太陽能電池的方法的流程圖；以及
[0039]圖10示出了太陽能電池的示意性的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0040]圖1示出了設(shè)備170的示意圖，借助設(shè)備170可在太陽能電池制造的范圍內(nèi)檢查線鋸?fù)抟r底110。設(shè)備170被構(gòu)造用于表征娃襯底110的晶體取向?？山柚O(shè)備170實施的檢查的方法的步驟(其可被同時或大體上同時地實施)另外在圖2的流程圖中進行總結(jié)。硅襯底110可具有單晶晶體結(jié)構(gòu)，其中100晶體取向可被呈現(xiàn)在主表面上(即在正面111上以及在背面112上，對照圖10)。
[0041]這樣的晶片110可通過鑄造工藝進行生產(chǎn)且具有(主要是)單晶結(jié)構(gòu)的硅塊(未圖示)可隨后生產(chǎn)。所述鑄造工藝包括熔化的硅在模具中利用在該模具的底部的一或若干單晶種子的結(jié)晶，其中該一或若干種子在硅的熔化過程中沒有被完全熔化。相較于另外的通常的直拉繪制方法(Czochralski Drawing method),鑄造方法(其也被稱為準(zhǔn)單方法(Quas1-Mono method))提供了諸如較低付出(effort)和較低成本等優(yōu)點。
[0042]以這種方式開發(fā)的且具有(主要是)單晶結(jié)構(gòu)的硅塊被帶鋸或線鋸切割成較小的柱形塊。這些塊被線鋸分割成獨立的襯底110。在線鋸中，由液體載體構(gòu)成的被稱為懸浮液的料衆(zhòng)(slurry)、鋸粒子和線(wire)被使用。該線能夠以線卷(wire web)的形式被拉伸。該線在線鋸過程中移動，從而硅可被起磨蝕作用的鋸粒子鋸割。
[0043]以這種方式生產(chǎn)的且有待被設(shè)備170檢查的硅襯底110可進一步涉及所謂的垂直晶片。在此，熔化的硅塊垂直于生長的方向(在鑄造方法的過程中出現(xiàn))被分割成所謂的水平柱(horizontal pillar)。所述柱垂直于所述生長的方向在襯底110中被再次鋸割。在此，硅塊的鑄造或開發(fā)能夠以110取向在種子表面上進行。
[0044]待檢查的硅襯底110可被構(gòu)造為在主表面上具有100晶體取向，如上所述。另外，甚至可出現(xiàn)具有其它晶體取向的份額(aggregate)或多晶份額。這由鑄造工藝期間晶體生長中的干擾導(dǎo)致。可能的原因是例如種子接合(seed joint)(種子彼此鄰接)、模具壁上的寄生結(jié)晶、以及雙晶生長。
[0045]在將線鋸硅襯底110制成太陽能電池100的進一步工藝范圍中，通常表面紋理被生成(對照具有有紋理的正面111的圖10)。以這種方式，可在太陽能電池100的操作中獲得改進的輻射輸入。紋理的產(chǎn)生能夠以不同的方式進行。
[0046]具有100晶體取向的表面可通過使用堿液的堿性蝕刻工藝進行構(gòu)造，其中可以生成金字塔結(jié)構(gòu)。這樣的紋理被表征為低反射率并進而被表征為高輸入效率。但是，缺點是具有不同晶體取向的區(qū)域不會被堿性構(gòu)造。依賴于不同取向的或多晶的區(qū)域的份額，這可導(dǎo)致太陽能電池100的效率的下降。太陽能電池100可甚至具有斑污的(blotched)物理外觀。
[0047]為了使襯底110的紋理盡可能均勻，也可實施使用酸的蝕刻工藝。從而，甚至具有其它晶體取向的區(qū)域也獲得紋理。然而，酸產(chǎn)生紋理比堿產(chǎn)生紋理具有低的效率。
[0048]出于這個原因，要努力的是精確地表征通過鑄造和鋸割產(chǎn)生的襯底110中的100晶體取向，以便基于此限定襯底110的進一步處理。例如，可以考慮的是確定具有100晶體取向的硅襯底110的份額或表面份額。另外，可被提供的是，獲得例如與100晶體取向的空間分布相關(guān)的進一步信息。
[0049]為此目的而采用的設(shè)備170被配置來以透射模式用近紅外區(qū)的紅外輻射190實施對線鋸硅襯底110的檢查。例如，紅外輻射190可考慮落在800nm至1200nm范圍內(nèi)的波長。在設(shè)備170中，由設(shè)備170實施的方法基于:在根據(jù)晶體取向現(xiàn)狀穿過襯底110的過程中，所使用的紅外輻射190在不同程度上被減弱或被吸收。不同的衰減基于襯底110因線鋸而在主面(正面111，背面112)上具有鋸割損害，其中該鋸割損害根據(jù)晶體取向被有差異地突出(pronounced)。依賴于不同晶體取向的鋸割損害引起穿透性紅外福射190的不同衰減，這在近紅外區(qū)中相對明顯地突出。從而，可區(qū)分被來自其它晶體取向的鋸割損害所影響的襯底110的具體的晶體取向(當(dāng)前是100取向)，使得相關(guān)晶體取向能夠以可靠且精確的方式被表征。
[0050]如圖1中所示，設(shè)備170具有輻照設(shè)備171，借助輻照設(shè)備171，硅襯底110或硅襯底110的主表面可用紅外輻射190進行輻照(圖2中的步驟201)。另外，設(shè)備170具有檢測設(shè)備172，借助檢測設(shè)備172，透射穿過襯底110且留在另一或相反主表面的紅外輻射190的份額能夠以空間分辨方式(spatially resolved manner)進行檢測(圖2中的步驟202)。透射的輻射190的輻射強度可借助檢測設(shè)備172進行測量。因此，直接穿過襯底110的紅外輻射190可被分別測量(暴露于光的明視場)。
[0051]輻照設(shè)備171可被配置來例如在硅襯底110整個表面上輻照它。以同樣的方式，檢測設(shè)備172可被配置用于通過襯底110的整個紅外輻射190的表面檢測。但是，也有可能的是，輻照設(shè)備171被配置用于硅襯底110的逐個部分的尤其是逐行的輻照。以同樣的方式，檢測設(shè)備172可被提供用于逐個部分地或逐行地檢測透射的輻射190。為了促進整個襯底表面的穿透以及通過整個襯底表面的紅外輻射190的檢測，甚至在逐個部分的輻照和/或檢測的過程中，在這樣的裝置中規(guī)定了相應(yīng)地移動襯底110，兩個設(shè)備171、172之一和/或設(shè)備171、172 二者。例如，兩個設(shè)備171、172 二者均可以是固定的，而襯底110可借助合適的保持設(shè)備（retention device)橫向移動。
[0052]輻照設(shè)備171可包括例如被配置用于發(fā)射紅外輻射190的一或多個鹵素?zé)?。在另一可行的裝置中，輻照設(shè)備171可包括例如由電致發(fā)光二極管（LED)制成的發(fā)射紅外輻射190的裝置。相應(yīng)的檢測設(shè)備172可例如以合適的攝像頭的形式或者以相應(yīng)的檢測器裝置的形式進行配置。另外，檢測設(shè)備172可包括光過濾器以便只檢測來自所提供的（近）紅外區(qū)的輻射190。
[0053]如圖I中所示，設(shè)備170另外還有評估設(shè)備173，借助評估設(shè)備173，可對檢測到的透射的紅外輻射190進行分析（圖2中的步驟203)。在分析的范圍內(nèi)，可提供的是表征線鋸硅襯底110的具體的晶體取向（當(dāng)前是100晶體取向）。
[0054]下面通過兩個被檢查的硅襯底110對可在步驟203的范圍內(nèi)借助評估設(shè)備173實施的一種這樣的表征進行更詳細(xì)的說明。該襯底110的供應(yīng)以上述方式（即，通過鑄造，隨后進行分割或線鋸）進行，使得主表面具有100晶體取向。
[0055]首先，借助圖3到5對第一硅襯底110的檢查或評估進行描述。因此，如圖3中所示，透射穿過襯底110且以空間分辨方式進行測量的紅外輻射190被轉(zhuǎn)化為透射圖像210。透射圖像210可被呈現(xiàn)在顯示設(shè)備上，該顯示設(shè)備被關(guān)聯(lián)于評估設(shè)備173或被連接到評估設(shè)備173 (未圖示)。透射圖像210以不同亮度的形式示出了輻射190的不同的測定輻射強度。該亮度可以灰度值的形式來圖示，這在圖3中以二元形式通過點區(qū)（dotted region)來表示。透射圖像210中的不同的輻射強度源自被測量的襯底110的主表面上的紅外輻射190的不同的衰減或吸收，且因此關(guān)聯(lián)于各自的現(xiàn)有晶體取向。
[0056]此外，為了分析，與襯底110的被透射表面有關(guān)的不同輻射強度的頻率分布可被形成，如圖4中借助對應(yīng)于此的直方圖220所示。直方圖220可同樣地被呈現(xiàn)在上述顯示設(shè)備170上。在直方圖220中，不同的、空間分辨的、檢測到的強度的頻率或數(shù)值A(chǔ)被示出，其中強度被表示為灰度值G。在此，0至255的灰度值作為基礎(chǔ)。直方圖220具有第一峰221和第二較小的峰222。
[0057]通過分析頻率分布或?qū)?yīng)的直方圖220，可以較高的速度和精確度確定與襯底表面有關(guān)的100晶體取向的份額。因此，該方法的“內(nèi)聯(lián)”使用被獲得（favor)。
[0058]在整個直方圖220中，所有的不同輻射強度的頻率且因此所有的晶體取向被獲得。該頻率在下文中被稱為總頻率，可通過將直方圖220的所有的頻率A加起來(從而通過整合全部頻率分布）而確定。
[0059]進一步地，基于直方圖220，僅僅與具有100晶體取向的襯底區(qū)域相關(guān)聯(lián)的輻射強度的頻率可被確定。該頻率在下文中被稱為部分頻率。因此，具有100晶體取向的被檢查的襯底110的表面份額可通過從部分頻率和總頻率形成比而確定。這要求識別與100晶體取向有關(guān)的具體輻射強度以便能夠限定部分頻率。
[0060]不同的方法可被用于對具有100晶體取向的襯底區(qū)域的輻射強度分配。一種可行的可靠程序是實施校準(zhǔn)測量。在校準(zhǔn)測量中，單晶線鋸參照襯底或這種襯底的一部分可被測量，其中待校準(zhǔn)的晶體取向的存在，進而100取向在主表面上的存在是已知的或者可被假定。該測量在設(shè)備170的幫助下以上述方式進行，其中借助輻照設(shè)備171用紅外輻射190輻照參照襯底，并在檢測設(shè)備172的幫助下檢測透射的紅外輻射190?；诖硕鴾y定的強度可與相關(guān)晶體取向關(guān)聯(lián)(link)。基于直方圖220，這些輻射強度的頻率可被累加或整合以便確定部分頻率。
[0061]校準(zhǔn)測量可例如在每個待檢查的襯底110中進行，尤其是與每個待檢查的襯底110同時進行。還可只是定期地或選擇性地執(zhí)行校準(zhǔn)測量，且因此不在每個待檢查的襯底110中執(zhí)行。
[0062]將襯底110的紅外輻射190區(qū)域的測定強度與100晶體取向關(guān)聯(lián)并基于此借助頻率分布或者借助直方圖220確定所尋找的(sought)部分頻率的另一種可行性可自動發(fā)生，同時可認(rèn)為此處出現(xiàn)峰值或峰。例如，可作為基礎(chǔ)的是，所尋找的與晶體取向相關(guān)聯(lián)的峰被分別顯示在直方圖220的相同位置。因此，這至少在相對意義上參考直方圖220的形狀或者參考一或若干其它峰適用?？紤]到100晶體取向，這是在最低灰度值G處的峰，因此是現(xiàn)有峰221。具有100晶體取向的區(qū)域相應(yīng)地導(dǎo)致紅外輻射190的最大衰減或吸收。
[0063]如果不同襯底110的測量在相應(yīng)的測量條件(尤其是由輻照設(shè)備171所傳送的紅外輻射190的強度相同)下被分別執(zhí)行，則相關(guān)峰221可分別位于相同的灰度值G。在圖4的直方圖220中，這些灰度值G在120或125的范圍內(nèi)。這與另一被檢查的襯底110的直方圖260中的情況相同，如下面會進一步描述的圖7中所示。
[0064]通過執(zhí)行峰搜尋(尤其是關(guān)于相關(guān)強度范圍或灰度值范圍的)、用于分離峰221的峰反褶積工藝、以及整合分離的峰221，部分頻率尋找可以這種方式被確定。具有100晶體取向的相關(guān)襯底110的表面份額可通過計算部分頻率相對于總頻率的(百分比)份額或者通過從部分頻率和總頻率形成比來確定。
[0065]在當(dāng)前被檢查的具有圖3的透射圖像210的襯底110中，部分頻率的確定借助前述的峰搜尋、峰反褶積工藝、以及分離的峰221的整合被執(zhí)行?；诖耍?7.2%被確定為100晶體取向的百分比份額。
[0066]進一步地，可以考慮的是連同部分頻率的基于所述峰的確定執(zhí)行上述校準(zhǔn)。例如，所述校準(zhǔn)可被用于改進或查對峰搜尋。
[0067]除確定表面份額之外，對檢測到的紅外輻射190的分析也可被執(zhí)行，使得另外地或替代地，被檢查的硅襯底110的表面上的100晶體取向的空間分布被確定。參考當(dāng)前被檢查的具有圖3的透射圖像210的襯底110，這樣的空間分布通過圖5的修改后的透射圖像230進行圖示。在此，具有100晶體取向的襯底區(qū)域以白色進行表示，而具有其它晶體取向的襯底區(qū)域(以及圍繞襯底110的區(qū)域)以黑色進行表示。
[0068]可同樣地被呈現(xiàn)在設(shè)備170的顯示設(shè)備上的圖5的透射圖像230基于圖3的透射圖像210進行編譯，其中與不同取向的襯底區(qū)域相比，具有100晶體取向的襯底區(qū)域基于上述的輻射強度的布局或關(guān)聯(lián)被加亮。借助于所示分布，已可迅速認(rèn)識到的是，針對執(zhí)行堿性蝕刻工藝的情況，襯底110的哪個或哪些區(qū)域被構(gòu)造紋理，即當(dāng)前以白色表示的100取向的區(qū)域。
[0069]利用圖1的設(shè)備170能實施的方法提供了以較高精確度表征100晶體取向的可能性。尤其是，襯底表面的100晶體取向的總體份額可被檢測。在常規(guī)方法中，用可見光輻照待檢查的襯底；入射光圖像被生成，且只有具有均勻亮度的相較于具有100晶體取向的區(qū)域或晶粒為最大的表面可被考慮或測量。但是，單獨的最大晶粒的份額對具有堿產(chǎn)生的紋理的太陽能電池的效率而言不是決定性的。借助于被檢查的襯底Iio的透射圖像230由圖5變得清晰的是，除了具有100晶體取向的最大晶?；蛞r底區(qū)域之外，仍有更多100取向的區(qū)域存在，其可同樣地用堿構(gòu)造紋理。
[0070]另外，在常規(guī)方法中僅僅假定最大的晶粒具有100晶體取向，但不提供與100取向的直接相關(guān)或關(guān)聯(lián)，但其在此處所述的借助于輻射強度的方法中發(fā)生。從而，問題是，具有不同晶體取向的晶粒被識別為最大晶粒(如果需要)，借此100晶體取向的錯誤份額被確定。這種情況可發(fā)生例如在襯底中，該襯底出自硅塊的邊緣帶。
[0071]基于在檢查的方法的過程中所使用的所測量的輻射強度與100晶體取向的關(guān)聯(lián)，這樣的問題可被避免。以這種方式，所述方法可被進一步用于可靠地識別線鋸硅襯底110供應(yīng)中的錯誤。例如，鑒于上述的垂直晶片，柱(pillar)的扭曲可在線鋸工藝之前被識別。
[0072]圖6到8示出了對第二種線鋸硅襯底110的可用評估設(shè)備173執(zhí)行的分析。從而，與借助于圖3到5所描述的分析步驟相同的步驟可被執(zhí)行。關(guān)于細(xì)節(jié)，涉及相似類型或?qū)?yīng)的部件和特征、可能的優(yōu)點等，可參考上面的描述。
[0073]圖6示出了該襯底110的透射圖像，其又通過轉(zhuǎn)化空間分辨的、檢測到的、透射的紅外輻射190而獲得。在此，不同的輻射強度以不同灰度值的形式進行圖示(在圖6中以二元形式用點區(qū)進行表示)。
[0074]圖7示出了與此相關(guān)聯(lián)的直方圖260，其圖示了檢測到的施加在襯底110的被穿透的表面上的不同輻射強度的頻率分布。直方圖260也具有第一峰221以及較小的第二峰222。
[0075]頻率分布或直方圖260可以同樣的方式被用于確定施加在被檢查的襯底110的表面上的100晶體取向的份額。通過將直方圖260的所有的頻率A加起來，從而通過整合全部頻率分布，施加在所有晶體取向上的總頻率可被確定。通過確定僅僅與具有100晶體取向的襯底區(qū)域相關(guān)聯(lián)的輻射強度的部分頻率，并且由部分頻率和總頻率形成比，具有100晶體取向的表面份額可被檢測到。
[0076]這可基于校準(zhǔn)測量進行以便將測得的輻射強度與100晶體取向關(guān)聯(lián)。部分頻率可通過整合直方圖260中的這些輻射強度的頻率A被確定。另外，部分頻率的確定借助于直方圖260自動地進行，其中具有最低灰度值G的峰221被考慮。通過執(zhí)行峰搜尋(當(dāng)前也在120的灰度區(qū)域周圍)、用于分離峰221的峰反褶積工藝、以及整合分離的峰221，所尋找的部分頻率可被確定。
[0077]在具有圖6的透射圖像210的襯底110中，部分頻率的確定可用上述方法(峰搜尋、峰反褶積工藝、分離的峰221的整合)進行。基于此，值95.6%被確定為100晶體取向的百分比份額。
[0078]甚至在第二種襯底110中，基于圖6的透射圖像250以及輻射強度與具有100晶體取向的襯底區(qū)域的關(guān)聯(lián)，經(jīng)修改的透射圖像270被編譯，其被呈現(xiàn)在圖8中。透射圖像270示出了相較于不同取向的襯底區(qū)域以白色加亮的具有100晶體取向的襯底區(qū)域，且因此示出了 100晶體取向在襯底表面上的分布。
[0079]借助于圖8的透射圖像270，此處所描述的檢查的方法相較于常規(guī)方法(測量入射光中的最大種子)的優(yōu)點再次變得清晰。所示的襯底110具有兩個相對較大、彼此分離的有100晶體取向的襯底區(qū)域或晶粒。這可例如基于種子接合(seed joint)或雙晶生長而導(dǎo)致。實施常規(guī)方法會有如下結(jié)果:只有該晶粒之一會被考慮，且從而確定100晶體取向的非常小的份額。
[0080]利用圖1的設(shè)備170實施的檢查的方法可被使用，例如以便分類線鋸硅襯底110以及限定作為分類線鋸硅襯底110的結(jié)果的進一步的處理。這在下文中將借助圖9中所示的用于制造太陽能電池100的方法的流程圖進行更詳細(xì)的描述。另外，在圖10中部分地示出了這樣的太陽能電池100。
[0081]在該制造方法中，在步驟301中，提供線鋸硅襯底110。為此，可實施上述工藝，即執(zhí)行用于產(chǎn)生(主要是)單晶硅塊的準(zhǔn)單工藝并通過線鋸來切割所述硅塊。
[0082]在另一步驟302中，如上所述借助設(shè)備170的線鋸硅襯底110經(jīng)歷檢查。在此，100晶體取向的份額和/或它們在襯底表面上的空間分布可被確定。根據(jù)該檢查，襯底Iio可被分類且對襯底110的進一步處理可被相應(yīng)地限定。
[0083]在圖9的示例性流程圖中，規(guī)定了劃分為三種不同的類別。該劃分可例如通過用一或多個限值(limiting value)比較100晶體取向的檢測到的份額以及通過考慮空間分布來進行。
[0084]在具有超過第一預(yù)定義限值(例如，80%表面份額)的100晶體取向的較高份額以及被分類為好(good)的空間分布時，可發(fā)生例如將襯底110分配到第一類，在第一類中，用堿對襯底110進行紋理構(gòu)造(步驟311)。在具有低于第一預(yù)定義限值的100晶體取向的份額和/或被分類為劣(poor)的空間分布時，發(fā)生將襯底110分配到第二類，在第二類中，用酸對襯底110進行紋理構(gòu)造(步驟312)。另外，在檢查的范圍內(nèi)可行的是，定義100晶體取向的份額低于第二(較小的)限值或者空間分布被評估為相對較劣。這導(dǎo)致將襯底110分配到第三類，在第三類中，襯底110被分揀(sort out)(步驟313)。
[0085]上述分類僅用作示例性說明，因此如果需要可進行修改。尤其是，可想到提供多于三種的類別，使得例如準(zhǔn)備用酸構(gòu)造紋理的襯底110可被劃分在不同的類別中。以同樣的方式，這可被考慮用于準(zhǔn)備用堿構(gòu)造紋理的襯底110。
[0086]在用堿或酸對襯底110進行紋理構(gòu)造之后(未被揀出)，其中鋸割損壞能被同時去除，可實施進一步的工藝以完成太陽能電池100 (在圖10中部分示出)。這些工藝被概括在圖9的流程圖中的步驟320中。
[0087]這包括在硅襯底110中形成p-n結(jié)，借此產(chǎn)生由基極116和發(fā)射極115構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。在步驟320的范圍內(nèi)，襯底110的(有紋理的)正面111另外具有防反射涂層121，在正面111上可進行對太陽能電池100的輻照。另外，太陽能電池100被構(gòu)造為具有接觸結(jié)構(gòu)。這包括正面111上的指型正面接觸部131，指型正面接觸部131延伸穿過防反射涂層121直至襯底110。平坦的背面接觸部112被構(gòu)造在襯底110的位于對面的背面112。
[0088]借助附圖所描述的實施方式表現(xiàn)了本發(fā)明的優(yōu)選的或示例性的實施方式。除所描述和所描繪的實施方式之外，可想到另外的實施方式，這些實施方式可包括特征的進一步的變化或組合。
[0089]例如，可用其它信息代替上面的數(shù)字?jǐn)?shù)值(例如，所使用的灰度值的大小，用于峰221的灰度值區(qū)域，用于選擇紋理構(gòu)造工藝的限值，等等)。此外，就制造太陽能電池100而言，可實施除了上述工藝之外的進一步的工藝，且太陽能電池100可具有除了上述結(jié)構(gòu)之外的進一步的結(jié)構(gòu)，或者還有偏離圖10的結(jié)構(gòu)。
[0090]另外，可以考慮借助于檢測到的、透射的紅外輻射190表征不是線鋸硅襯底110的100晶體取向的晶體取向。在此，同樣地可規(guī)定根據(jù)上述方法確定該晶體取向的表面份額和/或空間分布。尤其是，可規(guī)定編譯測得的輻射強度的頻率分布，以通過整合全部的頻率分布來計算總頻率分布、以(例如通過峰搜尋、峰反褶積工藝以及峰的頻率的整合)來確定與相關(guān)晶體取向有關(guān)的輻射強度的部分頻率、以及以從部分頻率和總頻率形成比?；谠摲治?，就在這里，可定義襯底Iio的進一步的處理或襯底110的分揀。
[0091 ] 進一步地，可行的是根據(jù)上述方法表征若干不同的晶體取向。
[0092]另外，它是指執(zhí)行線鋸襯底110的檢查以在提供襯底110的同時識別任何的錯誤的可能性。對垂直晶片中的柱(Pillar)的扭曲的所述識別屬于這種識別。進一步可行的是采用例如用于改善底層結(jié)晶工藝或鑄造工藝的檢測的方法。
[0093]這種情況可被考慮例如用于線鋸多晶硅襯底，線鋸多晶硅襯底可同樣地根據(jù)上述方法進行檢測。在此，可考慮表征111晶體取向或者確定它們在襯底表面上的份額。111晶體取向在頻率分布或者與其對應(yīng)的直方圖中可被表示為例如具有檢測到的紅外輻射190的最高輻射強度(灰度值)的峰。在此，以同樣的方式，111晶體取向的部分頻率可被確定(例如通過峰搜尋、峰反褶積工藝、分離的峰的整合)，且可被調(diào)換成與總頻率(所有輻射強度的頻率的總和或積分)成比例，以便確定111晶體取向的份額。
[0094]另外，要指出的是，在圖1中概述的設(shè)備170可涉及可被用于用透射光方法中的紅外輻射190來檢查線鋸硅襯底110的缺陷的設(shè)備。在此，評估設(shè)備173可被構(gòu)造用于尤其是產(chǎn)生被檢查的襯底110的透射圖像以示出晶體缺陷，從而計算缺陷密度，等等。此處所述的用于表征限定晶體取向的檢查方法在這方面可被整合，作為設(shè)備170中或者其評估設(shè)備173中的另外的功能。
附圖中參考數(shù)字及其含義列表 100 太陽能電池
110襯底
111正面
112背面
115基極
116發(fā)射極
121 防止反射涂層
131正面接觸
132背面接觸
170設(shè)備
171輻照設(shè)備
172檢測設(shè)備
173評估設(shè)備 190 紅外輻射 201, 202方法步驟203 方法步驟210 透射圖像220 直方圖221,222 峰230 透射圖像250 透射圖像260 直方圖270 透射圖像301, 302方法步驟311,312方法步驟313, 320方法步驟A號碼/頻率
G灰度值
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢查用于太陽能電池(100)的線鋸硅襯底(110)的方法，其包括如下方法步驟: -用紅外輻射(190)輻照所述硅襯底(110); -檢測透射穿過所述硅襯底(110)的所述紅外輻射(190);以及 -分析檢測到的所述紅外輻射(190)以便表征所述硅襯底(110)的晶體取向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，具有所述晶體取向的所述硅襯底(110)的表面的份額被確定。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，由所檢測到的所述紅外輻射(190)的不同強度形成與所述硅襯底(110)的表面有關(guān)的頻率分布(220、260)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所檢測到的所述紅外輻射(190)的不同強度的、與所述硅襯底(110)的表面有關(guān)的總頻率分布(220、260)被確定， 其中，所檢測到的所述紅外輻射(190)的強度的進一步的頻率被確定，該進一步的頻率關(guān)聯(lián)于具有所述晶體取向的所述硅襯底(110)的區(qū)域， 并且其中，由所述進一步的頻率和所述總頻率形成比。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述晶體取向和所檢測到的所述紅外輻射(190)的強度之間建立關(guān)聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述關(guān)聯(lián)基于所檢測到的所述紅外輻射(190)的不同強度的頻率分布(220、260 )中的峰值(221)被建立。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所述關(guān)聯(lián)基于校準(zhǔn)測量被建立。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述晶體取向的空間分布(230、270)在所述硅襯底(I 10)的所述表面上被確定。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述硅襯底(110)包括單晶晶體結(jié)構(gòu)，并且其中，所述晶體取向是100晶體取向。
10.一種用于實施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法的設(shè)備(170)，其包括: -輻照設(shè)備(171)，其用于用紅外輻射(190)輻照用于太陽能電池(100)的線鋸硅襯底(110)； -檢測設(shè)備(172)，其用于檢測透射穿過所述硅襯底(110)的所述紅外輻射(190);以及 -評估設(shè)備(173)，其用于分析所檢測到的所述紅外輻射(190)以便表征所述硅襯底(110)的晶體取向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述評估設(shè)備(173)被構(gòu)造來形成所檢測到的所述紅外輻射(190)的不同強度的、與所述硅襯底(110)的表面有關(guān)的頻率分布(220、260)，以及基于所述頻率分布(220、260)確定具有所述晶體取向的所述硅襯底(110)的所述表面的份額。
12.一種用于制造太陽能電池(100)的方法，其中，線鋸硅襯底(110)被提供，其中，通過實施根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法來檢查所提供的所述硅襯底(110)，并且其中，依賴于對所述硅襯底(I 10)的檢查來實施如下步驟之一: -通過實施堿性蝕刻工藝形成所述硅襯底(110)的表面紋理； -通過實施酸性蝕刻工藝形成所述硅襯底(110)的表面紋理；或者 -分揀所述娃襯底(I 10)。
【文檔編號】H01L31/18GK103575688SQ201310337986
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月3日
【發(fā)明者】亞歷山大·菲勒, 安德烈亞斯·克勞斯, 拉明·希拉 申請人:太陽世界創(chuàng)新有限公司