CN102565659A - 太阳能级铸锭多晶硅片表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能级铸锭多晶硅片表征方法，具有如下步骤：使用荧光光致发光成像仪获得的多晶硅片图像；作多晶硅片图像的亮度频数直方图；以亮度频数直方图的峰值作为阈值，对多晶硅片图像进行对象识别，将其转换为二值矩阵；对得到的二值矩阵进行求和，得到亮区像素点数，其与总像素点数的比值即为洁净晶粒区面积比例ε，用硅片的洁净晶粒区面积比例ε表征最终多晶硅片太阳电池的效率。本发明基于阈值截取图像识别方法的量化处理方法，通过量化缺陷面积来预测电池片的效率，通过实验可以发现硅片的洁净晶粒区面积比例ε与对应的电池效率存在正相关，利用这种正相关性可对硅片进行快速筛选，提高最终产品的质量。

Description

太阳能级铸锭多晶硅片表征方法

技术领域

本发明涉及太阳能级铸锭多晶硅片表征方法，可用于铸锭多晶硅片电池制备前的预分档，将缺陷密度高的电池片预先筛选出，该方法对硅片的定量分辨与最终产品电池片的效率有较好的符合关系。

背景技术

铸锭多晶太阳能电池目前已经占据硅太阳能电池60％以上份额。荧光光致发光作为半导体检测的常用手段，目前主要有荧光光致发光谱仪和荧光光致发光成像仪两种方式，但两种方法因其特点，在使用上存在一定限制：

1.荧光光致发光光谱仪主要针对半导体微区进行缺陷探测，得到的是材料0维的成分信息。无法对整张多晶硅片进行快速评价。

2.荧光光致发光成像仪得到的是整张硅片的灰度衬度，如图1所示，深色部分代表高缺陷区域，亮度较大部分代表洁净晶粒，这种方法具有综合评价硅片质量的潜力，但目前对此方法所得到的数据缺少比较可靠的量化手段，特别是与最终产品电池片之间的关联性无法获得，制约了快速分选硅片的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种太阳能级铸锭多晶硅片表征方法，对硅片质量进行量化分析，用于铸锭多晶硅片电池制备前的预分档，将缺陷密度高的电池片预先筛选出。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能级铸锭多晶硅片表征方法，具有如下步骤：

1)使用荧光光致发光成像仪获得的多晶硅片图像；

2)作多晶硅片图像的亮度频数直方图；

3)以亮度频数直方图的峰值作为阈值，对多晶硅片图像进行对象识别，将其转换为二值矩阵；

4)对得到的二值矩阵进行求和，得到亮区像素点数，其与总像素点数的比值即为洁净晶粒区面积比例ε，用硅片的洁净晶粒区面积比例ε表征最终多晶硅片太阳电池的效率。

本发明的有益效果是：本发明基于阈值截取图像识别方法的量化处理方法，通过量化缺陷面积来预测电池片的效率，将测试后的硅片制作成电池片，得到其效率数据，通过图4可以发现硅片的洁净晶粒区面积比例ε与对应的电池效率存在正相关，利用这种正相关性可对硅片进行快速筛选，提高最终产品的质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的荧光光致发光成像仪图像；

图2是本发明的硅片亮度矩阵的频数直方图；

图3是本发明中二值化亮度矩阵图片；

图4是本发明中硅片荧光光致发光图像洁净晶粒面积比ε值与效率对应关系。

具体实施方式

一种太阳能级铸锭多晶硅片表征方法，使用商用荧光光致发光成像仪获得的多晶硅片图像，并以亮度频数直方图的峰值作为阈值，对其进行对象识别，将其转换为二值矩阵并计算其洁净晶粒区面积比例，该数值与最终电池的转换效率有较好的对应关系。

主要步骤如下：

1)使用商用荧光光致发光成像仪获得多晶硅片的一个发光亮度矩阵，矩阵尺寸为1024×1024，或其它大小，也即如图1所示的图像。

2)以一定数量的灰阶，如128，作不同发光亮度区间的频数直方图，如图2所示，并得到频数直方图峰值p，即直方图顶点的横坐标值。认为亮度高于或等于p值的区域对应硅片洁净晶粒区域，而亮度值小于p值的区域对应硅片中的高密度缺陷区域。

3)以频数直方图峰值p为阈值，将发光亮度矩阵转化为二值矩阵(按下面公式处理)，其中大于或等于p的像素点为1，小于p的像素点为0。

$A(i,j)=\left\{\begin{array}{c}0,\mathrm{AO},D<y\\ 1,\mathrm{AO},D\&GreaterEqual;y\end{array}\right\}$

以下面的2×2矩阵 $\left(\begin{array}{cc}1000& 1000\\ 1300& 1280\end{array}\right)$ 为例：假设作直方图得到阈值p为1200，将亮度大于等于1200的像素点值设为1，小于1200的像素点设为0，即得到只包含0和1的二值矩阵。

$\left(\begin{array}{cc}1000& 1000\\ 1300& 1200\end{array}\right)\stackrel{1000}{\&RightArrow;}\left(\begin{array}{cc}0& 0\\ 1& 1\end{array}\right)$

如果对图1所示硅片数据进行上述处理并画图，则得到结果图3，其亮区域与暗区域的形态衬度相对原图符合得比较好，该二值化方法即传统的单值阈值法。

4)对得到的二值矩阵进行求和，得到亮区像素点数。其与总像素点数的比值即为洁净晶粒区面积比例ε。

实施例1：

1.取一批洁净铸锭多晶硅片若干，采集其荧光光致发光图像数据。

2.采用本发明所述的流程处理图像数据，获得每片硅片洁净面积比例ε。

3.以ε＝0.8为截取线，挑出ε大于0.8的硅片，此部分硅片对应电池效率处于相对较低水平。

Claims (1)

1.一种太阳能级铸锭多晶硅片表征方法，其特征是：具有如下步骤：

1)使用荧光光致发光成像仪获得的多晶硅片图像；

2)作多晶硅片图像的亮度频数直方图；

3)以亮度频数直方图的峰值作为阈值，对多晶硅片图像进行对象识别，将其转换为二值矩阵；

4)对得到的二值矩阵进行求和，得到亮区像素点数，其与总像素点数的比值即为洁净晶粒区面积比例ε，用硅片的洁净晶粒区面积比例ε表征最终多晶硅片太阳电池的效率。

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