光束誘導電流成像檢測系統
系統簡介 光束誘導電流成像檢測系統—LBIC(Light-Beam Induced Current mapping system)是一種逐點掃描成像檢測技術;通過激光單色性和會聚性,逐點表征光電子器件(包括太陽電池)微區特性;并通過二維掃描(Mapping),形成器件參數的平面分布圖像,反映其平面均勻性。
系統可廣泛應用到單晶硅、多晶硅、非晶硅(a-Si)、碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、有機半導體、染料敏化、微納顆粒、鈣鈦礦等各種材料的太陽電池研究,特別是小面積電池的研究;也可應用到GaAs、InP、GaN基分立器件和探測器陣列芯片的研發。適合廣大科研工作人員以及企業研發人員使用。
圖1光束誘導電流成像檢測系統(LBIC)
系統組成 系統主要由主機、控制系統、軟件平臺三大部分組成。主機部分含激光器,三維顯微載物臺,CCD探測器、標準探測器、以及數據采集器;控制系統由激光器控制電源,電源表,三維顯微載物臺控制器、數字源表、抽氣泵控制電源等組成;軟件包含掃描控制、數據采集控制、數據處理以及數據存儲等。
系統參數 測量面積(mm2) | 1´ 1~156 ´ 156 |
激光器(nm) | 532,980(標配,其他波長可選) |
激光光斑(μm) | 100、50 |
測試電流范圍(mA) | 0.001~1 |
測試模式 | LBIC mapping,LBIV mapping |
掃描步長(mm) | 0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、4,可自定義 |
掃描速度(points/s) | 15 |
測量方式 | 單點、連續掃描(mapping) |
功能和特點 ?? 短路電流逐點成像,觀察電池電流的均勻特性,陣列的均勻特性;
?? 單波長反射率逐點成像,觀察鈍化膜以及表面制絨的均勻特性;
?? 單波長量子效率;
?? 電池缺陷(晶界和位錯)分布(尺度大于0.5 mm)
?? 克服了大面積光照下I-V測試與單點光譜測試的不對應性和不準確性
??
可依據用戶具體需求,特殊定制波長和光斑尺度。 應用案例 1 多晶硅電池
125´125 mm
2多晶硅太陽能電池平面的光束誘導電流成像(LBIC,左圖)和電壓成像(LBIV,右圖)。如下圖2:
圖2 電流成像(LBIC,左圖) 電壓成像(LBIV,右圖)
上圖2反映出缺陷的分布及短路電流的不均勻特性。左圖反映了電池平面內短路電流的不均勻分布,右圖反映了微區電壓的橫向擴展特性。
2 單晶硅電池
1´1 cm
2小面積單晶硅太陽電池光束誘導電流、電壓三維成像。如下圖3:
圖3 電流三維成像(LBIC,左圖) 電壓三維成像(LBIV,右圖)
可以直觀觀測微區電壓橫向擴展特性。
3 晶體硅短路電流掃描成像
1´1 cm
2小面積晶體硅太陽電池的短路電流掃描成像,如下圖4:
圖4晶體硅短路電流掃描成像
如上圖4所示,左下角黃色說明短路電流減小,即有泄漏,反映了電池制備過程中的工藝問題(這里為掩膜開裂等工藝問題)。
4 晶體硅短路電流、并聯電阻二維分布
借助電源表反向偏置,逐點測量短路電流,獲得二維電流分布(圖5左);
借助電源表在微偏置電壓下,獲得并聯電阻二維掃描圖像(圖5右)。
圖5 1´1 cm
2晶體硅電池短路電流二維圖(左) 1´1 cm
2晶體硅電池并聯電阻二維圖(右)
如上圖5 左圖所示,其中黑白相間的弧線反映出襯底中雜質紋路(黑心硅)。如右圖所示,通過右側數值標定,可以清楚地看到整個平面內并聯電阻阻值在(1.5~3.5)´10
6 W內變化,左下角高于右上角;右中花斑為電極焊盤。
5 石墨烯電池
通過LBIC圖像可以確定石墨烯電池的有源區大小和位置,并在一定的分辨率下觀察其光電響應的分布狀況。如下圖6所示:掃描圖中中間亮度很高的正方區域就是該石墨烯電池的有源區。
圖6石墨烯電池LBIC圖像
由上圖6中,可以看到有源區中有兩個暗斑,說明這兩處存在缺陷。
6 有機電池
該有機電池是由6條有機太陽電池組合而成,對其進行短路電流掃描,可得如下圖7所示:
圖7 有機電池短路電流掃描圖像
由上圖7可知,這6條電池的光電性能不一致,并且每塊電池的光電性能也不均勻,下面三條要優于上面三條,這表明器件性能不均勻特性與制備工藝有關。