WO2013167428A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektrolumineszenz-inspektion und/oder fotolumineszenz-inspektion - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur elektrolumineszenz-inspektion und/oder fotolumineszenz-inspektion Download PDF

Info

Publication number
WO2013167428A1
WO2013167428A1 PCT/EP2013/058999 EP2013058999W WO2013167428A1 WO 2013167428 A1 WO2013167428 A1 WO 2013167428A1 EP 2013058999 W EP2013058999 W EP 2013058999W WO 2013167428 A1 WO2013167428 A1 WO 2013167428A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
inspection
luminescence
receiving device
error
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/058999
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Okan Agbuga
Original Assignee
Isra Vision Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isra Vision Ag filed Critical Isra Vision Ag
Priority to CN201380024197.6A priority Critical patent/CN104471383A/zh
Priority to US14/399,242 priority patent/US20150070487A1/en
Priority to EP13718862.9A priority patent/EP2847577A1/de
Priority to KR20147034487A priority patent/KR20150009576A/ko
Publication of WO2013167428A1 publication Critical patent/WO2013167428A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6489—Photoluminescence of semiconductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for electroluminescence inspection and / or for photoluminescence inspection of a luminescent object, for example.
  • a PN semiconductor in particular a solar cell or a solar module, wherein the object by applying a voltage or more generally by a electrical action, to which, for example, the action by an electric field belongs, and / or by irradiation of light to emit electromagnetic radiation, for example.
  • an optical recording device in particular a camera, for example, an area camera and / or a line camera, in particular a digital camera, recorded and output as an image.
  • the image is subjected to an image evaluation, in particular in a computing unit connected to the recording device.
  • Possible errors of the object are determined in the image evaluation, in particular by checking the preferably digital, i. formed by individual pixels, image on typical error structures, which may be defined in particular by a spatial extent and / or intensity.
  • the arrangement for receiving the luminescence-excited object is arranged in particular in a darkened receiving chamber, since the luminescence effects have only a low light intensity.
  • the method proposed according to the invention and the corresponding apparatus for luminescence inspection can be described in electroluminescent and / or photoluminescence applications both in manufacturing processes, also in-line in a production line, and / or offline, for example.
  • Particularly useful fields of use according to the invention are semiconductors, thin-film technologies and all types of substrates.
  • a concrete example are photovoltaic structures, such as, for example, solar cells or solar modules.
  • the invention is not limited to this specific example.
  • Luminescent imaging inspection uses the structure and properties of luminescent-capable objects, for example, solar cells based on a PN semiconductor junction, and the behavior of minority carriers on the P (positive) and N ( negative) side of the semiconductor exploits.
  • the holes (positive carriers) are in the minority.
  • the P side of the luminescent object electrons are the minority carriers. If, by applying a transition voltage, the minority carriers diffuse through the luminescence-capable object, a current is generated in the luminescence-capable object, which leads to the emission of electromagnetic radiation from the luminescence-capable object.
  • Images of this radiation provide information on the quality and / or the properties of the luminescence-capable object, which has been explained using the example of a semiconductor element, even if the invention is not limited to such objects and, for example, also for the investigation of luminescence-capable other Objects, for example.
  • General lattice structures is suitable.
  • a particularly preferred application relates to a luminescence inspection of solar cells, or more generally photovoltaic substrates, which are monocrystalline, quasi-monocrystalline or multicrystalline Si solar cells and / or solar photovoltaic cells. modules, thin films or concentrated solar cells (CPV - concentrating photovoltaics) may be formed.
  • the photovoltaic substrate hereinafter also referred to as a solar cell
  • the photovoltaic substrate is brought to emit electromagnetic radiation by means of an external excitation, for example the application of a voltage, due to diffusion of the minority charge carriers, the electromagnetic radiation emitted by the solar cell can be received by optical sensors or recording devices which have a sensitivity to electromagnetic radiation of a wavelength above 800 nm.
  • optical sensors or recording devices which have a sensitivity to electromagnetic radiation of a wavelength above 800 nm.
  • the intensities of the luminescent images which are preferably recorded with low-noise and high-sensitivity cameras in the near infrared range (ie wavelengths between about 800 nm to 2500 nm), are proportional to the number of minority carriers in each region of the solar cell or of the luminescence-capable object and therefore allows conclusions to be drawn on the quality of or error within the luminescence-capable object.
  • Known methods with conventional Si-CCD cameras are not suitable for high production rates due to slow image acquisition since they are only able to inspect a maximum of about 1400 solar cells per hour. This is due to the long exposure and readout times of the cameras.
  • the evaluation algorithms are often also limited to a particular material, i. for example, on mono-, multi- or quasi-monocrystalline structures or thin-film layers.
  • the object of the invention is therefore to propose a method which is preferably able to recognize and distinguish the individual types of errors more reliably at an increased processing speed. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10.
  • the detection of the electromagnetic radiation by the recording device ie the recording of the object after or during the luminescence excitation, in at least two images in different spectral ranges, ie in different recorded wavelength ranges occurs.
  • at least one (multispectral) double image of the luminescence-excited object with different wavelengths is provided, so that certain errors assigned to certain wavelengths can be identified and identified better and more reliably. This also enables a more secure classification of the error candidates, and in particular distinguishing intrinsic and extrinsic errors of the object.
  • the method can also be used in the same way for electroluminescence methods and photoluminescence methods, it being possible, if necessary, for the spectral ranges to be adapted.
  • spectral ranges filters for different wavelengths or wavelength ranges (spectral ranges) are used, which are synchronized by a filter changer with the detection of the electromagnetic radiation, ie with the recording of the images, before Receptacle changed or replaced.
  • any spectral range in the entire sensor-active region of the recording device can be selected flexibly, whereby the bandwidth of the wavelength range can also be selected selectively by means of suitable filters.
  • the filter changer may have a filter guide, in which the various filters are accommodated and which are displaceable relative to the receiving device or the optics of the receiving device such that the optics of the receiving device views and receives the luminescence-excited object by a respective other filter ,
  • a wave range between 800 nm and 1800 nm can be covered by the inspection, ie by selecting the suitable filters, this wavelength range, which is also characterized as a near infrared range, can be detected in principle.
  • This area is, for example, particularly suitable for the inspection of photovoltaic substrates.
  • suitable filters for the at least two recordings according to the invention can cover a wavelength range around approximately 150 nm and a wavelength range around 1500 nm. It is therefore possible to use a low-pass filter at 150 nm and a high-pass filter at 1500 nm.
  • the bandwidth of the filters may, for example, be such that wavelength ranges of about 900 to 150 nm in the one filter and wavelength ranges of about 1300 to 1600 nm are transmitted in the other filter.
  • the corresponding images complement each other in their information regarding the behavior in two different wavelength ranges. As a result, the types of errors occurring precisely in photovoltaic substrates can be distinguished well and thus classified.
  • the method proposed according to the invention is used in-line during a production process, it is usually necessary to reduce the inspection period for an inspection to such an extent that the inspection of the production process is not hindered.
  • the recording of only two different images in different wavelength ranges already allows a significant improvement in quality over the prior art, usually with only one shot a wavelength range of 800 nm to 1 100 nm with less sensitive sensors in the peak range of the luminescence of solar cells covers.
  • an InGaAs camera indium gallium arsenite camera
  • InGaAs cameras have significantly improved sensitivity, especially in the short-wave infrared wavelength range (SWIR - Shortwave-IR), for example between 800 nm and 2000 nm.
  • SWIR - Shortwave-IR short-wave infrared wavelength range
  • the significantly better sensitivity leads to a shorter image acquisition time and an improved signal Ratio, so that on the one hand the inspection time for a recording significantly shortened and on the other hand, a better quality of recording is achieved.
  • identified error candidates are evaluated in the further picture taken in a spectral range different from the spectral range of the first evaluated picture.
  • several further images with different further spectral ranges can be used instead of the one further image.
  • Such a procedure accelerates the evaluation in other areas, since preferably those image areas are to be evaluated, which have already shown abnormalities in the first image.
  • error candidates and information about the individual error candidates can be collected via the various images and, according to the invention, passed on to an error classification, which, like the image processing, can be performed in a computing unit connected to the recording device.
  • error candidates determined from the first image are passed on to the second image. If, in the second image, error candidates are added that have not yet appeared in the first image, these are passed on to a possibly existing further image or the error classification, which represents a kind of final error processing. If, on the other hand, an error candidate of the preceding (first) image can be safely excluded in a subsequent (second) image, then this error candidate no longer needs to be examined further in the further images.
  • This procedure can be applied analogously to any number of images. It is furthermore particularly advantageous to collect and represent the occurrence of errors, in particular of classified errors, possibly resolved with the error class, in a spatial error distribution over time (ie an error frequency distribution). This allows for early detection of process errors.
  • the classification of individual errors can be carried out using methods of artificial intelligence, based on learned and classified examples of error types as data basis.
  • the classification classifies the final categorization of the defect types from the candidates identified in the images as a crack or column, shunt, finger interruption, series resistance, dark region, inactive region, firing deffections, dislocation, hot spot , Scratches or contour defects are classified. These collected quality criteria can also be used to predict the electrical classification of the solar cell into different quality classes.
  • This calibration can be carried out in particular program-controlled, automatically and / or with the cooperation of the user.
  • the contrast and standard deviation of a plurality of rectangular image regions are used to describe the sharpness.
  • the program user can ask the user to change the sharpness settings of the object. manually or automatically slowly from one extreme position to the other extreme position. The program saves the optimum focus value and outputs an error message if the sharpness adjustment is too fast. In a second pass, the user is then asked to repeat this process while the application compares the current sharpness obtained with the stored best sharpening value and indicates that the best focus point has been reached, or automatically stops further adjustment. Alternatively, this can also be done by a controller without user intervention.
  • a configuration file is modified to adjust the resolution information. This can be done automatically or by the user.
  • the average reproduction rate (resolution) is calculated in the context of the calibration by means of a calibration target, whereby certain parameters are automatically adjusted or possible sources of error, for example a dirty target or a wrong distance between the object plane and the camera, are given as advice if the determined reproduction rate does not meet the desired requirements.
  • shading images can be calculated as part of the calibration, the visible shading being caused mainly by the shading of the camera lenses.
  • a simple solution for generating shading images is the use of the illumination curves presented by the lens manufacturer which describe the percentage reduction in image brightness from the image center to the edges. To align the optical axis to the center of the image, appropriate offsets can be used. If such lens information is not available, images of spatial cells can be recorded according to the invention. Subsequently, a model with a training data set of several random points, which specifies the location (X, Y) and the intensity, is trained, whereby the training sentence consists only of picture elements of the object. This training set may be additionally filtered to take into account luminescence-specific effects, such as lower light emission at the edges of the cells.
  • the proposed method according to the invention is particularly suitable for the inspection of monocrystalline, quasi-monocrystalline or multicrystalline Si solar cells or solar modules, thin-film solar cells or layers and / or concentrated solar cells (CPY - concentrating photovoltaics, ie solar cells with a concentration of incident light (Sunbeams) through lenses, such as. Fresnel lenses).
  • the invention also relates to a device for electroluminescence inspection and / or photoluminescence inspection of a luminescent-capable object, for example a PN semiconductor, in particular a solar cell or a solar module, with a device for exciting an electroluminescent device - Neszenz and / or a photoluminescence in the object.
  • a device for exciting an electroluminescence may in particular be a current or voltage supply or a device for generating an electric field or the like.
  • a device for exciting a photoluminescence can, in particular, be a lighting device.
  • the device has a receiving device and a particularly movable object carrier for holding and possibly transporting the object.
  • the slide may, for example, be a conveyor belt.
  • a computing unit for controlling the device and for the evaluation of provided by the receiving device taken pictures of the luminescence excited object.
  • a filter changer with at least two filters of different spectral ranges is arranged between the object and the recording device, wherein the different filters can be positioned in front of the recording device so that the object can be picked up by the recording device respectively by one of the different filters, ie can be recorded.
  • the arithmetic unit is preferably set up to carry out the above-described method or parts thereof, in particular by suitable program code means which, when executed on the arithmetic unit, execute the method described according to the invention.
  • a particularly preferred recording device may be an InGaAs camera with a particularly sensitive sensitivity range in the short-wave infrared range (shortwave infrared), i. especially at wavelengths between about 800 and 2000 nm.
  • one filter selects a wavelength range around 1 150 nm and another filter a wavelength range around 1500 nm, ie has a corresponding spectral range around these wavelengths in which the electromagnetic radiation can pass.
  • the proposed method thus proposes multispectral dual luminescence imaging and inspection of objects, in particular solar cells or solar modules, in the context of the transition energy of photovoltaic substrates in different wavelengths between 800 nm and 1800 nm.
  • an automatic filter changer is described, which contains several, at least two, filters for high-speed applications that can be synchronized with the recording device.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of an apparatus for electroluminescent inspection according to a preferred embodiment.
  • FIG. 2 shows schematically the image acquisition with a device according to FIG. 1;
  • FIG. 3b shows images obtained with a device according to FIG. 1 in a second spectral range
  • FIG. 4 a shows an image obtained with the device according to FIG. 1 in a first spectral range
  • FIG. 4b shows an image obtained with a device according to FIG. 1 in a second spectral range
  • FIG. 5a shows a picture taken in the device according to FIG. 1;
  • FIG. FIG. 5b shows a defect-free luminescence image reconstructed from the image according to FIG. 4a;
  • FIG. and FIG. 6 shows an error distribution (frequency distribution) formed according to the invention.
  • a preferred embodiment of the present invention is shown.
  • This shows a device 1 for electroluminescent inspection of a luminescence-capable object 2, which is a solar cell in the illustrated example.
  • the object 2 is introduced on a movable slide 3, which is designed as a conveyor belt and arranged in a production line, in a darkened receiving chamber 4, in which the solar cell 2 is positioned and connected to a device for electroluminescent excitation 5.
  • contact elements 6 are provided in the darkened receiving chamber 4, which surrounds the solar cell 2 from two sides, i. contact at its P-layer or its N-layer, and excite the transition voltage of the PN junction on the solar cell 2 via a power supply 7 so that it emits electromagnetic radiation 8 in reversal of the actual photovoltaic effect.
  • the electromagnetic radiation 8 represents infrared light in the wavelength range between approximately 800 nm and 1800 nm.
  • This electromagnetic radiation 8 is picked up by a recording device 9, which is particularly preferably an InGaAs area camera and has a particularly high sensitivity for wavelengths between about 800 nm and 2000 nm.
  • the images recorded by the recording device 9 are performed by a computing unit 10, which controls the entire recording process and evaluates the recorded images in the manner described in more detail below.
  • two filters 11, 12 are arranged in front of the recording device 9, which filters through an automatic filter changer 13 which is synchronized with the recording device 9
  • the computing unit 10 controls the one filter 1 1 or the other filter 12 positioned in front of the receiving device 9.
  • the automatic filter changer 13 on a bspw. Also the foreclosure against scattered light serving Ge Anthony 14 synchronized with the receiving device 9 are moved.
  • the filter 11 may be a low-pass filter in a spectral range around 1150 nm and the filter 12 a high-pass filter in the spectral range around 1500 nm in order to record low and high-spectrum images in different wavelengths for luminescence measurement at different energy transitions.
  • the solar cell 2 shows the structure of the solar cell 2 and the process of image acquisition in a schematic flowchart.
  • the solar cell 2 has a PN-type semiconductor 15, in which the minority charge carriers are respectively arranged on one side of the charge carrier and shown in Fig. 2 by small circles.
  • On the semiconductor 15 is an anti-reflection and SiO 2 layer 16, which is interrupted by a front contact 17 forming tracks.
  • On the backside of the PN semiconductor 15 is a back contact 18.
  • the minority carriers in the semiconductor 15 diffuse and generate a current, so that the circuit 19 is closed and a current flows .
  • a voltage is applied to the front contact 17 and the rear contact 18 so that the charge carriers diffuse and, as shown in FIG. 1, emit electromagnetic radiation 8.
  • This process is shown in Fig. 2 by an outlined box. As a result, a captured luminescence image 20 is obtained.
  • FIG. 3 a shows luminescence images 21 of two different solar cells 2 recorded with a low-pass filter, in each of which dark pixels marked by a white arrow are shown, which represent possible defects in the solar cell 2.
  • FIG. 3 b shown on the right side of FIG. 3 a the same solar cells 2 are shown as images 22 recorded with a hachpass filter, which overall have a substantially darker structure and at the points marked with the arrow check the error candidates from the images 21 according to FIG 3a allow.
  • Bright areas in the images 22 according to FIG. 3b indicate strong electron collectors (deep traps).
  • FIGS. 4a and b show two further examples of images taken by a solar cell 2 in a first spectral range (FIG. 21) and in a second spectral range (FIG. 22).
  • a multiplicity of Defect candidates as dark dots or dashes. These areas are identified, for example, as described below, and examined in more detail in the second image 22.
  • the second image 22 was taken in the spectral range between 1350nm to 1600nm.
  • material defects eg, dislocation
  • due to material and not due to process errors appear brighter even though they appear darker in the spectral region of the first image 21 and have lower intensities as well as defect regions.
  • the method according to the invention with at least two images in different spectral ranges. Due to the additional use of the InGaAs camera, the exposure time can be reduced to 5 ms (compared to 500 ms for conventional, known systems). The readout time is relatively long in conventional systems due to a necessary multiple triggering with 250 ms. In the device according to the invention, the read-out time for the recording device 9 can be reduced by the use of the InGaAs camera in the order of 33 ms.
  • the recovery time of a camera is typically less than 40 ms, compared to more than 750 ms per image in conventional devices.
  • the device according to the invention allows about 3600 solar cells to be inspected per hour, although two images per solar cell are taken. Conventional devices achieve (with only one shot per solar cell) only about 1400 cells per hour.
  • the spring detection rate can be suppressed to below 0.2% compared to conventional systems with an error rate of more than 2%.
  • the shorter recording time in the device according to the invention also leads to less stress of the solar cells 2 during recording, since they must be excited only for a shorter period of time for electroluminescence.
  • FIGS. 5a and b show a particularly preferred option for locating possible error candidates in the images 20, 21, 22.
  • Fig. 5a shows a captured image 20 in which a dark, elongated structure marked by a white arrow can be seen, forming an error candidate.
  • the invention proposes to calculate from the recorded image 20 a defect-free luminescence image 23, as it should be.
  • the recorded luminescence image 20 is then subtracted from the error-free, reconstructed luminescence image 23 as part of an image evaluation, whereby possible defect defect regions are automatically marked.
  • These possible error ranges of a first recording are then further evaluated in the second and further pictures taken with other filters 11, 12 for an exact decision as to whether an error and possibly which error exists.
  • a simple optical correction takes place by means of image processing, in which, in particular, a shading correction, a distortion correction and / or various digital image processing filters can be used.
  • the second step then provides for the removal of the image areas which are not to be examined, which may in particular be the image background and printed circuit boards (busbars).
  • the third step possible error candidates are determined and assigned from the first image 21 (FIGS. 3a, 4a).
  • the first image may be a so-called near-infrared (about 900 to 150 nm wavelength) photograph in which most of the irregularities may be identified as darker spots.
  • an error-free luminescence image 23 is reconstructed from the recorded image.
  • a spectral image is generated from the recorded image 20 by means of a Fourier transformation, in which the error candidates can be assigned to specific frequencies. These supposed errors are removed from the spectral image by removing these frequency components. Subsequently, the spectral image is converted by a back-Fourier transform, i. the inverse Fourier transform, transformed back into an optical image, which then represents the reconstructed defect-free luminescence image. From this luminance image 23, the recorded image 20 is subtracted pixel by pixel. Areas with gray value differences that exceed a predetermined threshold are classified as error areas or error candidates.
  • these error areas or error candidates are then forwarded to images of other spectral ranges and checked there, wherein the spectral regions of the second and the further images preferably have a greater wavelength than the first, examined in the third step image.
  • some error candidates may be identified as dislocations showing brighter pixels in the second image.
  • these images may then be deleted as the list of error candidates.
  • the remaining i. not eliminating or defrauding error candidates to an error classification, which classifies the error based on the information collected in the various images and defines the error therewith.
  • FIG. 6 shows a frequency distribution of errors (error distribution) in a specific region of a solar cell 2 by a spatial, over time accumulated distribution of errors.
  • the dark areas show no or few errors, the bright area a medium error rate, and the darkening area a particularly high error rate close to 100%.
  • the ambiguous gray coloration of the frequency distribution is due to the black and white representation of the drawings. In reality, different colors can be used here, so that a clear error rate can be recognized in the drawings.
  • the frequency distribution 24 shows the relatively largest error frequency in the range of the white arrow added later in the frequency distribution 24. This indicates that a systematic process error might be present.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektrolumineszenz-Inspektion und/oder Fotolumineszenz-Inspektion eines Lumineszenz-fähigen Objekts (2) beschrieben, bei denen das Objekt (2) durch Anlegen einer Spannung und/oder durch Einstrahlung von Licht zur Aussendung von elektromagnetischer Strahlung (8) angeregt und die elektromagnetische Strahlung (8) durch eine optische Aufnahmeeinrichtung (9) erfasst und als Bild (20, 21, 22) ausgegeben wird, wobei das Bild (20, 21, 22) einer Bildauswertung unterzogen und mögliche Fehler des Objekts (2) in der Bildauswertung ermittelt werden. Ferner ist vorgesehen, dass das Erfassen der elektromagnetischen Strahlung (8) durch die Aufnahmeeinrichtung (9) in mindestens zwei Bildern (21, 22) in verschiedenen Spektralbereichen erfolgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Elektrolumineszenz-Inspektion
und/oder Fotolumineszenz-Inspektion
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektrolumineszenz-Inspektion und/oder zur Fotolumineszenz-Inspektion eines lumineszenzfähigen Objekts, bspw. einem PN-Halbleiter, insbesondere einer Solarzeller oder einem Solarmodul, bei dem das Objekt durch Anlegen einer Spannung bzw. allgemeiner durch eine elektrische Einwirkung, zu der bspw. auch die Einwirkung durch ein elektrisches Feld gehört, und/oder durch Einstrahlung von Licht zur Aussendung von elektromagnetischer Strahlung, bspw. Licht im optischen oder nicht-optischen Wellenbereich, insbesondere im nahen Infrarotwellenbereich, insbesondere etwa im Wellenbereich zwischen 800 nm bis 2500 nm, angeregt und die elektromagnetische Strahlung durch eine optische Aufnahme- einrichtung, insbesondere eine Kamera, bspw. einer Flächenkamera und/oder eine Zeilenkamera, insbesondere eine digitale Kamera, erfasst und als Bild ausgegeben wird.
Erfindungsgemäß wird das Bild einer Bildauswertung, insbesondere in einer an die Aufnahmeeinrichtung angeschlossenen Recheneinheit, unterzogen. Mögliche Fehler des Objekts werden in der Bildauswertung ermittelt, insbesondere durch Überprüfung des vorzugsweise digitalen, d.h. durch einzelne Pixel gebildeten, Bildes auf typische Fehlerstrukturen, die insbesondere durch eine räumliche Ausdehnung und/oder eine Intensität definiert sein können. Die Anordnung zur Aufnahme des lumineszenz-angeregten Objekts ist insbesondere in einer abgedunkelten Aufnahmekammer angeordnet, da die Lumineszenz-Effekte nur eine geringe Lichtintensität aufweisen.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren und die entsprechende Vor- richtung zur Lumineszenz-Inspektion lassen sich in Elektrolumineszenz- und/oder Fotolumineszenz-Anwendungen sowohl bei Herstellungsverfahren, auch In-Line in einer Herstellungslinie, und/oder Offline, bspw. für die Entwick- lungs- und Forschungszwecke, einsetzen. Besonders sinnvolle Einsatzgebiete sind erfindungsgemäß Halbleiter, Dünnschicht-Technologien und alle Arten von Substraten. Ein konkretes Beispiel sind Photovoltaische Strukturen, wie bspw. Solarzellen oder Solarmodule. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses konkrete Beispiel beschränkt.
Die Inspektion mit Lumineszenz-Bildern verwendet den Aufbau und die Eigen- Schäften lumineszenz-fähiger Objekte, bspw. von Solarzellen, die auf einem PN- Halbleiterübergang basiert und das Verhalten von in der Minderheit befindlichen Ladungsträgern auf der P(positiv)- und N(negativ)-Seite des Halbleiters ausnutzt. Auf der N-Seite des lumineszenz-fähigen Objekts befinden sich die Löcher (positive Ladungsträger) in der Minderheit. Auf der P-Seite des lumines- zenz-fähigen Objekts sind Elektronen die in der Minderheit befindlichen Ladungsträger. Wenn durch Anlegen einer Übergangsspannung die in der Minderheit befindlichen Ladungsträger durch das lumineszenz-fähige Objekt diffundieren, wird in dem lumineszenz-fähigen Objekt ein Strom erzeugt, der zur Aussendung von elektromagnetischer Strahlung aus dem lumineszenz-fähigen Objekt führt.
Bilder dieser Strahlung geben Aufschluss über die Qualität und/oder die Eigenschaften des lumineszenz-fähigen Objekts, das am Beispiel eines Halbleiterelements erläutert wurde, auch wenn die Erfindung nicht auf derartige Objek- te beschränkt ist und bspw. auch für die Untersuchung lumineszenz-fähiger anderer Objekte, bspw. allgemeiner Gitterstrukturen, geeignet ist.
Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall betrifft eine Lumineszenz-Inspektion von Solarzellen, bzw. allgemeiner Photovoltaik-Substraten, die als Monokristal- line, Quasi-Monokristalline oder Multikristalline Si-Solarzellen und/oder Solar- module, Dünnfilme oder konzentrierte Solarzellen (CPV - concentrating photo- volatics) ausgebildet sein können. Wenn das Photovoltaik-Substrat, nachfolgend auch Solarzelle genannt, mittels einer äußere Anregung, bspw. das Anlegen einer Spannung, aufgrund von Diffusion der in der Minderheit befindlichen La- dungsträger zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung gebracht wird, kann die durch die Solarzelle ausgesandte elektromagnetische Strahlung durch optische Sensoren bzw. Aufnahmeeinrichtungen aufgenommen werden, die eine Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge über 800 nm aufweisen. Hierzu können insbesondere Flächen-, aber auch Zeilenka- meras verwendet werden, die Lumineszenz-Bilder der Solarzellen erzeugen.
Die Intensitäten der Lumineszenz-Bilder, die vorzugsweise mit rauscharmen und hochsensitiven Kameras im nahen Infrarotbereich (d.h. Wellenlängen zwischen etwa 800 nm bis zu 2500 nm) aufgenommen werden, sind proportional zu der Anzahl der in der Minderheit befindlichen Ladungsträgern in jedem Bereich der Solarzelle bzw. des lumineszenz-fähigen Objekts und erlaubt daher Rückschlüsse auf die Qualität des bzw. Fehler innerhalb des lumineszenz-fähigen Objekts. Bekannte Verfahren mit üblichen Si-CCD-Kameras sind durch eine langsame Bildaufnahme nicht für hohe Produktionsraten geeignet, da diese nur in der Lage sind, maximal etwa 1400 Solarzellen pro Stunde zu inspizieren. Dies liegt an den langen Belichtungs- und Auslesezeiten der Kameras. Eine direkte Folge dieser langen Belichtungszeiten ist ein beträchtlicher Anregungsstress für die Solarzellen, der auf die Solarzellen bei der Elektrolumineszenz-Inspektionen ausgeübt wird, da diese über eine vergleichsweise lange Zeit, typischerweise mehr als 600 ms, mit einem Anregungsstrom beaufschlagt werden müssen, um die Solarzelle zum Aussenden der elektromagnetischen Strahlung während der Belichtungsdauer anzuregen. Außerdem lassen sich mit den herkömmlichen Aufnahmeverfahren die Arten der detektierten Feder nicht zuverlässig unterscheiden. Hierfür ist insbesondere auch die schwache Intensität der ausgesandten elektromagnetischen Strahlung verantwortlich, die keine klare Unterscheidung zwischen Versetzungen (Disloca- tions) des Halbleiters (Korngrenzen, Lebensdauerartefakten, etc.) und Prozessfehlerbereichen (Spalten oder Risse, Brennhärtefehlern (Firing Deffects), Fingerstörungen (Finger Interruptions) usw.) erlauben Die Versetzungen des Halbleiters sind typischerweise dunkler als die Prozessfehlerbereiche. Die Schwierigkeiten führen bei bekannten Systemen zu hohen Falscherkennungsraten von über 2 %.
Diese Schwierigkeiten führen auch dazu, dass sich erkannte Fehler nicht klassifizieren lassen, da die verschiedenen Fehlertypen nicht ausreichend sicher auseinander gehalten werden können. Die Auswertealgorithmen sind häufig auch auf ein bestimmtes Material beschränkt, d.h. bspw. auf mono-, multi- oder quasi-monokristalline Aufbauten oder Dünnfilmschichten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, das vorzugsweise bei erhöhter Bearbeitungsgeschwindigkeit in der Lage ist, die einzelnen Fehlertypen zuverlässiger zu erkennen und zu unterscheiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Bei dem Verfahren der eingangs genannten Art ist dazu vorgesehen, dass das Erfassen der elektromagnetischen Strahlung durch die Aufnahmeeinrichtung, d.h. die Aufnahme des Objekts nach oder während der Lumineszenz-Anregung, in mindestens zwei Bildern in verschiedenen Spektralbereichen, d.h. in verschiedenen aufgenommenen Wellenlängenbereichen, erfolgt. Erfindungsgemäß ist also mindestens eine (multispektrale) Zweifachaufnahme des lumineszenz- angeregten Objekts mit unterschiedlichen Wellenlängen vorgesehen, so dass bestimmten Wellenlängen zugeordnete Fehler besser und sicherer erkannt und identifiziert werden können. Dies ermöglicht auch eine sicherere Klassifizierung der Fehlerkandidaten und insbesondere ein Unterscheiden intrinsischer und extrinsischer Fehler des Objekts. Durch die Mehrfachaufnahme kann das Ver- fahren auch in gleicher Weise für Elektrolumineszenz-Verfahren und Fotolumineszenz-Verfahren angewendet werden, wobei ggf. die Spektralbereiche ange- passt werden können.
Eine Möglichkeit zur Aufnahme des lumineszenz-angeregten Objekts bei unter- schiedlichen Wellenlängen ist eine entsprechende Parametrierung der Aufnahmeeinrichtung, die bspw. durch eine entsprechende Betriebsspannung der sensoraktiven Fläche für unterschiedliche Wellenlängen von elektromagnetischem Licht empfindlich wird. Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens sieht jedoch vor, dass zur Auswahl der Spektralbereiche Filter für unterschiedliche Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche (Spektralbereiche) verwendet werden, die durch einen Filterwechsler synchronisiert mit dem Erfassen der elektromagnetischen Strahlung, d.h. mit der Aufnahme der Bilder, vor der Auf- nahmeeinrichtung gewechselt bzw. ausgetauscht werden. Hierdurch kann jeder beliebige Spektralbereich im gesamten sensoraktiven Bereich der Aufnahmeeinrichtung flexibel ausgewählt werden, wobei durch geeignete Filter auch die Bandbreite des Wellenlängenbereichs selektiv ausgewählt werden kann. Geeigneter Weise kann der Filterwechsler eine Filterführung aufweisen, in welche die verschiedenen Filter aufgenommen sind und die relativ zu der Aufnahmeeinrichtung bzw. der Optik der Aufnahmeeinrichtung derart verschiebbar sind, dass die Optik der Aufnahmeeinrichtung das lumineszenz-angeregte Objekt durch einen jeweils anderen Filter betrachtet und aufnimmt. In einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens lässt sich durch die Inspektion ein Wellenbereich zwischen 800 nm und 1800 nm abdecken, d.h. durch Auswahl der geeigneten Filter kann dieser auch als nahe Infrarotbereich gekennzeichnete Wellenlängenbereich grundsätzlich detektiert werden. Dieser Bereich ist bspw. besonders geeignet auch für die Inspektion von Photovoltaik-Substraten. Zur Abdeckung dieses nahen Infrarotbereichs können geeignete Filter für die erfindungsgemäß mindestens zwei Aufnahmen bspw. einen Wellenlängenbereich um etwa 1 150 nm und einen Wellenlängenbereich um 1500 nm abdecken. Es können also ein Low-Pass- Filter bei 1 150 nm und ein High-Pass-Filter bei 1500 nm verwendet werden. Die Bandbreite der Filter kann bspw. derart sein, dass Wellenlängenbereiche von etwa 900 bis 1 150 nm in dem einen Filter und Wellenlängenbereiche von etwa 1300 bis 1600 nm in dem anderen Filter durchgelassen werden. Die entsprechenden Aufnahmen ergänzen sich also in ihren Informationen hinsichtlich des Verhaltens in zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen. Hierdurch lassen sich die gerade in Photovoltaik-Substraten auftretenden Fehlertypen gut unterscheiden und damit klassifizieren.
Entsprechendes gilt bei der Anwendung von mehr als zwei Filtern, wobei die Wellenlängenbereiche der verschiedenen Filter dann völlig getrennt und/oder teilweise überlappend ausgebildet sein können. Grundsätzlich kann durch Verwendung von mehr Filtern natürlich eine noch feinere Unterscheidung von Fehlertypen erreicht werden, wenn selektiv noch weitere verschiedene Wellenlängenbereiche untersucht werden. Auch dies stellt eine erfindungsgemäße Lösung dar, die insbesondere im Falle nicht besonders zeitkritischer Anwendungen zum Einsatz kommen kann.
Wenn das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren dagegen In-Line während eines Produktionsprozesses eingesetzt wird, ist es üblicherweise notwen- dig, die Inspektionsdauer für eine Inspektion soweit zu reduzieren, dass durch die Inspektion der Produktionsprozess nicht behindert wird. In diesem Fall erlaubt auch die Aufnahme von nur zwei verschiedenen Bildern in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen bereits eine deutliche Qualitätsverbesserung gegenüber dem Stand der Technik, der üblicherweise bei nur einer Aufnahme einen Wellenlängenbereich von 800 nm bis 1 100 nm mit wenig empfindlichen Sensoren im Peakbereich der Lumineszenz von Solarzellen abdeckt.
Um die Inspektionsgeschwindigkeit insgesamt zu erhöhen ist gemäß einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfah- rens vorgesehen, dass als Aufnahmeeinrichtung eine InGaAs-Kamera (Indium- Gallium-Arsenit-Kamera) verwendet wird. Anstelle der üblichen Sl-Kameras haben InGaAs-Kameras eine deutlich verbesserte Empfindlichkeit gerade im kurzwelligen Infrarot-Wellenlängenbereich (SWIR - Shortwave-IR) etwa zwischen 800 nm und 2000 nm. Die deutlich bessere Empfindlichkeit führt zu einer kürzeren Bildaufnahmezeit und einem verbesserten Signal-zu-Rausch- Verhältnis, so dass zum einen die Inspektionsdauer für eine Aufnahme deutlich verkürzt und zum anderen eine bessere Qualität der Aufnahme erreicht wird.
Durch die Aufnahme von zwei Bildern des lumineszenz-angeregten Objekts, insbesondere Solarzelle, kann also die Inspektionsgeschwindigkeit deutlich gesteigert und an übliche Herstellungsprozesse angepasst werden. Dies öffnet in vielen Anwendungen auch die Möglichkeit, mehr als zwei Aufnahmen, insbesondere zwischen drei bis fünf Aufnahmen, des fumineszenz-angeregten Objekts anzufertigen, die eine noch feinere Analyse und Klassifizierung der Fehler ermöglichen.
Gemäß einer erfindungsgemäß vorgesehenen, besonders bevorzugten Auswertung der aufgenommenen Bilder wird vorgeschlagen, dass in einem Bild des Objekts mögliche Fehler als Fehlerkandidaten identifiziert werden, indem aus einem aufgenommenen Bild, d.h. einem Lumineszenz-Bild, ein fehlerfreies Lumineszenz-Bild rekonstruiert wird und Differenz von aufgenommenem und rekonstruiertem Lumineszenz-Bild gebildet wird. Durch eine derartige Differenzbildung bleiben untypische Strukturen eines Bildes automatisch als mögliche Fehlerkandidaten übrig.
In Fortführung dieses Erfindungsgedankens kann dann vorgesehen sein, identifizierte Fehlerkandidaten (sei es nach dem vorstehenden Verfahren oder auf andere Weise) in dem weiteren Bild, das in einem von dem Spektralbereich des ersten ausgewerteten Bildes verschiedenen Spektralbereich aufgenommen wurde, ausgewertet werden. Anstelle des einen weiteren Bildes können natürlich ggf. auch mehrere weitere Bilder mit verschiedenen weiteren Spektralbereichen zugrunde gelegt werden. Ein derartiges Vorgehen beschleunigt die Auswertung in anderen Bereichen, da bevorzugt diejenige Bildbereiche auszuwerten sind, die bereits in dem ersten Bild Auffälligkeiten gezeigt haben. Über die verschiedenen Bilder können also Fehlerkandidaten und Informationen zu den einzelnen Fehlerkandidaten gesammelt und erfindungsgemäß an eine Fehlerklassifikation weitergegeben werden, die wie auch die Bildverarbeitung in einer an die Aufnahmeeinrichtung angeschlossenen Recheneinheit durchgeführt werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden aus dem ersten Bild ermittelte Fehlerkandidaten an das zweite Bild weiter gegeben. Sollten in dem zweiten Bild Fehlerkandidaten hinzukommen, die in dem ersten Bild noch nicht aufgetaucht sind, werden diese an ein ggf. vorhandenes weiteres Bild oder die Fehlerklassifikation weiter gegeben, die eine Art Endfehlerverarbeitung darstellt. Wenn dagegen in einem nachfolgenden (zweiten) Bild ein Fehlerkandidat des vorangehenden (ersten) Bildes sicher ausgeschlossen werden kann, muss dieser Fehlerkandidat in den weiteren Bildern nicht mehr weiter untersucht werden. Dieses Vorgehen kann sinngemäß für eine beliebige Anzahl von Bil- dem angewendet werden. Es ist ferner besonders vorteilhaft, das Auftreten von Fehlern, insbesondere von klassifizierten Fehlern, ggf. aufgelöst mit der Fehlerklasse, in einer räumlichen Fehlerverteilung über die Zeit (also einer Fehler-Häufigkeitsverteilung) zu sam- mein und darzustellen. Dies erlaubt ein frühes Erkennen von Prozessfehlern. Die Klassifizierung einzelner Fehler kann unter Anwendung von Methoden der künstlichen Intelligenz erfolgen, wobei als Datengrundlage erlernte und klassifizierte Beispiele von Fehlertypen zugrunde gelegt werden können. Durch die Klassifizierung wird die endgültige Kategorisierung der Fehlertypen von den in den Bildern identifizierten Kandidaten als Riss oder Spalte, Nebenschluss, Fingerunterbrechung (Finger Interruption), Reihenwiderstand, Dunkelregion, inaktive Region, Brennhärtefehler (Firing Deffects), Versetzung (Dislocation), Hot-Spot, Kratzer oder Konturdefekt eingeordneten werden. Diese gesammelten Qualitätskriterien können auch für eine Vorhersage der elektrischen Einordnung der Solarzelle in verschiedene Qualitätsklassen verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann gemäß einer besonders bevorzugten Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass vor der Inspektion, bspw. nach einer Einrichtung der Vorrichtung im Rahmen einer Erstinstallation oder bei Umrüstung auf ein anderes Produkt, eine Kalibrierung der Aufnahmeeinrichtung im Hinblick auf Schärfe, Geometrie/Auflösung und/oder Abschattung durchgeführt wird. Diese Kalibrierung kann insbesondere programmgesteuert, automatisch und/oder in Mitwirkung des Anwenders durchgeführt werden.
Für eine besonders bevorzugte Schärfeneinstellung werden der Kontrast und die Standardabweichung einer Vielzahl von rechteckigen Bildregionen verwendet, um die Schärfe zu beschreiben. Der Anwender kann durch die Pro- grammanwendung bspw. gefragt werden, die Schärfeeinstellungen des Objek- tivs manuell oder automatisch langsam von einer Extremposition zu der anderen Extremposition zu verfahren. Das Programm speichert den optimalen Schärfewert und gibt ggf. eine Fehlermeldung aus, wenn die Verstellung der Schärfe zu schnell erfolgt. In einem zweiten Durchgang wird der Benutzer dann aufgefor- dert, diesen Vorgang zu wiederholen, während die Anwendung die aktuell erreichte Schärfe mit dem gespeicherten besten Schärfenwert vergleicht und das Erreichen des besten Schärfenpunktes anzeigt bzw. eine weitere Verstellung automatisch stoppt. Alternativ kann dies auch durch eine Steuerung ohne Benutzereingriff durchgeführt werden.
Im Rahmen einer geometrischen Kalibrierung wird eine Konfigurationsdatei modifiziert, um die Auflösungsinformationen anzupassen. Dies kann automatisch oder durch den Benutzer erfolgen. Dazu wird im Rahmen der Kalibrierung anhand eines Kalibrationstargets die mittlere Reproduktionsrate (Auflösung) berechnet, wobei gewisse Parameter entweder automatisch angepasst werden oder mögliche Fehlerquellen, bspw. ein schmutziges Target oder ein falscher Abstand zwischen der Objektebene und der Kamera, als Ratschläge ausgegeben werden, wenn die ermittelte Reproduktionsrate nicht den gewünschten Anforderungen entspricht.
Ferner können im Rahmen der Kalibrierung Abschattungsbilder berechnet werden, wobei die sichtbare Abschattung hauptsächlich durch die Abschattung der Kameralinsen verursacht wird. Eine einfache Lösung zur Erzeugung von Ab- schattungsbildern ist die Verwendung der Illuminationskurven, die durch den Linsenhersteller vorgelegt werden und die prozentuale Verminderung der Bildhelligkeit vom Bildzentrum zu dem Rändern hin beschreiben. Um die optische Achse auf den Bildmittelpunkt auszurichten, können entsprechende Offsets verwendet werden. Wenn derartige Linseninformationen nicht zur Verfügung stehen, können erfin- dungsgemäß Bilder von räumlichen Zellen aufgenommen werden. Anschließend wird ein Modell mit einem Trainingsdatensatz aus mehreren Zufallspunkten, welche den Ort (X,Y) und die Intensität angegeben, trainiert, wobei der Trai- ningssatz nur aus Bildpunkten des Objekts besteht. Dieser Trainingssatz kann zusätzlich zur Berücksichtigung lumineszenz-spezifischer Effekte, wie einer geringeren Lichtemission an den Rändern der Zellen, gefiltert werden. Diese Modell kann dann zur Erzeugung eines Abschattungsbildes Verwendung finden. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren eignet sich besonders für die Inspektion von monokristallinen, quasi-monokristallinen oder multikristallinen Si- Solarzellen oder Solarmodulen, Dünnfilm-Solarzellen bzw. -schichten und/oder konzentrierten Solarzellen (CPY - concentrating photovoltaics, d.h. Solarzellen mit einer Konzentration des einfallenden Lichts (Sonnenstrahlen) durch Linsen, wie bspw. Fresnellinsen).
Entsprechend bezieht sich die Erfindung auch auf eine Vorrichtung zur Elektro- lumineszenz-lnspektion und/oder Fotolumineszenz-Inspektion eines lumines- zenz-fähigen Objekts, bspw. eines PN-Halbleiter, insbesondere einer Solarzelle oder einem Solarmodul, mit einer Einrichtung zur Anregung einer Elektrolumi- neszenz und/oder einer Fotolumineszenz bei dem Objekt. Eine Einrichtung zur Anregung einer Elektrolumineszenz kann insbesondere eine Strom- oder Spannungsversorgung oder eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes oder dergleichen sein. Eine Einrichtung zur Anregung einer Fotolumines- zenz kann insbesondere eine Beleuchtungseinrichtung sein.
Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß eine Aufnahmeeinrichtung und einen insbesondere beweglichen Objektträger zum Halten und ggf. Transportieren des Objekts auf. Der Objektträger kann bspw. ein Transportband sein. Ferner ist eine Recheneinheit zur Steuerung der Vorrichtung und zur Auswertung von durch die Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Bildern des lumineszenzangeregten Objekts vorgesehen. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Objekt und der Aufnahmeeinrichtung ein Filterwechsler mit mindestens zwei Filtern unterschiedlicher Spektralbereiche angeordnet, wobei die verschiedenen Filter derart vor der Aufnahmeeinrichtung positionierbar sind, dass das Objekt von der Aufnahmeeinrichtung jeweils durch eines der verschiedenen Filter aufnehmbar ist, d.h. aufgenommen werden kann.
Vorzugsweise ist die Recheneinheit zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens oder Teilen hiervon eingerichtet, insbesondere durch geeignete Programmcodemittel, die bei Ausführung auf der Recheneinheit das erfindungsgemäß beschriebene Verfahren ausführen.
Erfindungsgemäß kann eine besonders bevorzugte Aufnahmeeinrichtung eine InGaAs-Kamera mit einem besonders sensitiven Empfindlichkeitsbereich im kurzwelligen Infrarotbereich (Shortwave Infrared) sein, d.h. insbesondere bei Wellenlängen zwischen etwa 800 und 2000 nm.
In einem bevorzugten Anwendungsfall ist vorgesehen, dass ein Filter einen Wellenlängenbereich um 1 150 nm und ein anderer Filter einen Wellenlängenbereich um 1500 nm selektiert, d.h. einen entsprechenden Spektralbereich um diese Wellenlängen aufweist, in dem die elektromagnetische Strahlung passieren kann. Durch das vorgeschlagene Verfahren wird also eine multispektrale Dual- Lumineszenz-Bildgebung und Inspektion von Objekten, insbesondere Solarzellen oder Solarmodulen, im Rahmen der Übergangsenergie von photovoltaischen Substraten in verschiedenen Wellenlängen zwischen 800 nm und 1800 nm vorgeschlagen. Zur Selektion der verschiedenen Wellenlängenbereiche wird ein automatischer Filterwechsler beschrieben, der mehrere, mindestens zwei, Filter für Hochgeschwindigkeitsanwendungen aufweist, die synchronisiert mit der Aufnahmeeinrichtung verstellt werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Elektrolumineszenz- Inspektion gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 2 schematisch die Bildgewinnung mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3a mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem ersten Spektralbereich gewonnene Bilder;
Fig. 3b mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem zweiten Spektralbereich gewonnene Bilder;
Fig. 4a mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem ersten Spektralbereich gewonnenes Bild;
Fig. 4b mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem zweiten Spektralbereich gewonnenes Bild;
Fig. 5a ein in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 aufgenommenes Bild; Fig. 5b ein aus dem Bild gemäß Fig. 4a rekonstruiertes fehlerfreies Lumineszenzbild; und Fig. 6 eine erfindungsgemäß gebildete Fehlerverteilung (Häufigkeitsverteilung).
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese zeigt eine Vorrichtung 1 zur Elektrolumineszenz-Inspektion eines lumineszenz-fähigen Objekts 2, das in dem dargestellten Bespiel eine Solarzelle ist. Das Objekt 2 wird auf einen beweglichen Objektträger 3, der als Transportband ausgebildet und in einer Herstellungslinie angeordnet ist, in eine abgedunkelte Aufnahmekammer 4 eingeführt, in welcher die Solarzelle 2 positioniert und mit einer Einrichtung zur Elektrolumineszenz-Anregung 5 verbunden wird. Dazu sind Kontaktelemente 6 in der abgedunkelten Aufnahmekammer 4 vorgesehen, welche die Solarzelle 2 von zwei Seiten, d.h. an ihrer P-Schicht bzw. ihrer N- Schicht, kontaktieren und über eine Energieversorgung 7 die Übergangsspannung des PN-Übergangs an der Solarzelle 2 anregen, so dass diese - in Umkehrung des eigentlichen photovoltaischen Effekts - elektromagnetische Strah- lung 8 emittiert.
In diesem Anwendungsfall stellt die elektromagnetische Strahlung 8 infrarotes Licht im Wellenlängenbereich zwischen etwa 800 nm und 1800 nm dar. Diese elektromagnetische Strahlung 8 wird durch eine Aufnahmeeinrichtung 9 aufge- nommen, die besonders bevorzugt eine InGaAs-Flächenkamera ist und eine besonders hohe Empfindlichkeit für Wellenlängen zwischen etwa 800 nm und 2000 nm aufweist. Die durch die Aufnahmeeinrichtung 9 aufgenommenen Bilder werden einer Recheneinheit 10 durchgeführt, welche den gesamten Aufnahme- prozess steuert und die aufgenommenen Bilder in nachfolgend noch näher beschriebener Weise auswertet. Um selektiv in verschiedenen Spektralbildern Aufnahmen der Solarzelle 2 bzw. des von der Solarzelle emittierten Lichts 8 aufnehmen zu können, sind vor der Aufnahmeeinrichtung 9 zwei Filter 1 1 , 12 angeordnet, die durch einen automati- sehen Filterwechsler 13, der synchronisiert mit der Aufnahmeeinrichtung 9 bspw. gesteuert durch die Recheneinheit 10, den einen Filter 1 1 oder den anderen Filter 12 vor der Aufnahmeeinrichtung 9 positioniert. Dazu kann der automatische Filterwechsler 13 auf einem bspw. auch der Abschottung gegenüber Streulicht dienenden Gestellt 14 synchronisiert mit der Aufnahmeeinrichtung 9 verschoben werden.
Mit der Vorrichtung 1 werden erfindungsgemäß wenigstens zwei Bilder in verschiedenen Spektralbereichen aufgenommen. Dazu kann der Filter 1 1 ein Tiefpassfilter in einem Spektralbereich um 1 150 nm und der Filter 12 ein Hochpass- filter im Spektralbereich um 1500 nm sein, um Tief- und Hoch-Spektrum-Bilder in verschiedenen Wellenlängen zur Lumineszenzmessung bei verschiedenen Energieübergängen aufzunehmen.
Fig. 2 zeigt den Aufbau der Solarzelle 2 und den Prozess der Bildaufnahme in einem schematischen Ablaufdiagramm. Die Solarzelle 2 weist einen PN-Typ- Halbleiter 15 auf, in dem die in der Minderheit befindlichen Ladungsträger jeweils auf einer Seite des Ladungsträgers angeordnet und in Fig. 2 durch kleine Kreise dargestellt sind. Auf dem Halbleiter 15 befindet sich eine Antireflexions- und SiO2-Schicht 16, die durch einen vorderen Kontakt 17 bildende Leiterbahnen unterbrochen ist. Auf der Rückseite des PN-Halbleiters 15 findet sich ein hinterer Kontakt 18. Wenn Licht auf die Solarzelle 2 trifft, diffundieren die in der Minderheit befindlichen Ladungsträger in dem Halbleiter 15 und erzeugen einen Strom, so dass der Stromkreis 19 geschlossen wird und ein Strom fließt. Im Falle einer Elektrolumineszenz-Inspektion wird in Umkehrung dieses Prozesses an dem vorderen Kontakt 17 und dem hinteren Kontakt 18 eine Spannung angelegt, so dass die Ladungsträger diffundieren und, wie in Fig. 1 dargestellt, elektromagnetische Strahlung 8 emittieren. Dieser Prozess ist in Fig. 2 durch einen umrandeten Kasten dargestellt. Im Ergebnis wird ein aufgenommenes Lumineszenzbild 20 erhalten.
Fig. 3a zeigt mit einem Tiefpassfilter aufgenommene Lumineszenzbilder 21 zweier verschiedener Solarzellen 2, in denen jeweils durch einen weißen Pfeil markiert dunkle Pixel dargestellt sind, die mögliche Fehler in der Solarzelle 2 darstellen. In der rechts neben Fig. 3a dargestellten Fig. 3b sind jeweils dieselben Solarzellen 2 als mit einen Hachpassfilter aufgenommene Bilder 22 gezeigt, die insgesamt eine wesentlich dunklere Struktur aufweisen und an den mit dem Pfeil gekennzeichneten Stellen eine Überprüfung der Fehlerkandidaten aus den Bildern 21 gemäß Fig. 3a erlauben.
In dem oberen Bllderzykius zeigen Bilder 22 keine Auffälligkeiten. In dem unteren Binderzyklus sind dagegen im Bereich des Fehlerkandidaten gemäß Fig. 3a auch in Flg. 3b besonders dunkle Pixel erkennbar, die Prozessfehler anzeigen.
Durch eine geeignete Information der Intensität und Formgebung der einzelnen Bereiche lassen sich so zuverlässige Rückschlüsse auf die verschiedenen Fehler ziehen. Helle Bereiche in den Bildern 22 gemäß Fig. 3b zeigen starke Elektronensammler an (deep traps).
Fig. 4a und b zeigen zwei weitere Beispiele für Bilder, die von einer Solarzelle 2 in einem ersten Spektralbereich (Bild 21) und in einem zweiten Spektralbereich (Bild 22) aufgenommen wurden. In dem im ersten Spektralbereich zwischen etwa 900nm und 1150 nm aufgenommenen Bild 21 erscheinen eine Vielzahl von Defektkandidaten als dunkle Punkte oder Striche. Diese Bereiche werden identifiziert, bspw. wie nachstehend noch beschrieben, und in dem zweiten Bild 22 genauer untersucht. Das zweite Bild 22 wurde in dem Spektralbereich zwischen 1350nm bis 1600nm aufgenommen. In diesem Bild 22 erscheinen Materialde- fekte (bspw. eine Versetzung bzw. Dislocation), die materialbedingt sind und nicht von Verfahrensfehlern herrühren, heller, auch wenn sie in dem Spektralbereich des ersten Bildes 21 dunkler erschienen sind und niedrigere Intensitäten aufweisen wie auch Defektregionen. Diese in Bild 22 heller erscheinenden, materialbedingten Defekte werden als nicht schädlich für die Qualität und Effizi- enz des Solarmoduls angesehen und können daher aus der Liste der Fehlerkandidaten gestrichen werden. Dies ist aber nur durch das erfindungsgemäße Verfahren mit mindestens zwei Bildern in verschiedenen Spektralbereichen möglich. Aufgrund der zusätzlichen Verwendung der InGaAs-Kamera lässt sich die Belichtungszeit auf 5 ms (im Vergleich zu 500 ms bei herkömmlichen bekannten Anlagen) reduzieren. Auch die Auslesezeit ist bei herkömmlichen Anlagen aufgrund einer notwendigen Mehrfachauslösung mit 250 ms vergleichsweise lang. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Auslesezeit für die Aufnahme- einrichtung 9 durch Verwendung der InGaAs-Kamera in die Größenordnung von 33 ms reduziert werden. Die Erholungszeit einer Kamera (Aufnahmeeinrichtung 9) liegt typischerweise bei weniger als 40 ms, im Vergleich zu mehr als 750 ms pro Bild bei herkömmlichen Vorrichtungen. Trotz einer Filterwechselzeit in der Größenordnung von 100 ms können durch die erfindungsgemäße Vorrichtung etwa 3600 Solarzellen pro Stunde inspiziert werden, obwohl zwei Bilder pro Solarzelle aufgenommen werden. Herkömmliche Vorrichtungen erreichen (bei nur einer Aufnahme pro Solarzelle) nur etwa 1400 Zellen pro Stunde. Durch die wellenselektive Auswahl mehrerer Bilder kann die Federdetektionsra- te ferner auf unter 0,2 % im Vergleich zu konventionellen Systemen mit einer Fehlerrate von mehr als 2 % gedrückt werden. Insbesondere die kürzere Aufnahmezeit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt auch zu weniger Stress der Solarzellen 2 während der Aufnahme, da diese nur für eine kürzere Zeitdauer zur Elektrolumineszenz angeregt werden müssen.
Insbesondere können die folgenden Fehler bei Solarzellen 2 ermittelt werden: sichtbare und unsichtbare Risse oder Spalte, Nebenschlüsse, Fingerunterbre- eher (finger interruptions), Serienwiderstände, Dunkelregionen, inaktive Regionen, Brennhärtefehler (Firing Deffects), Dislokationen, Hot-Spots, Kratzer, Konturdefekte, tec. Außerdem ist eine Vorhersage der elektrischen Einordnung der Module, d.h. die Qualitätsklasse, bestimmbar. In den Fig. 5a und b ist eine besonders bevorzugte Möglichkeit zur Lokalisierung möglicher Fehlerkandidaten in den Bildern 20, 21 , 22 dargestellt. Fig. 5a zeigt ein aufgenommenes Bild 20, in dem eine durch einen weißen Pfeil markierte dunkle, lang gezogene Struktur erkennbar ist, die einen Fehlerkandidat bildet. Um diese besonders einfach lokalisieren zu können, schlägt die Erfin- dung vor, aus dem aufgenommenen Bild 20 ein fehlerfreies Lumineszenzbild 23 zu berechnen, so wie es sein sollte. Das aufgenommene Lumineszenzbild 20 wird dann im Rahmen einer Bildauswertung von dem fehlerfreien, rekonstruierten Lumineszenzbild 23 abgezogen, wodurch automatisch mögliche Fehlerdefektbereiche markiert sind. Diese möglichen Fehlerbereiche einer ersten Auf- nähme werden dann in der zweiten und weiteren Bildern, die mit anderen Filtern 1 1 , 12 aufgenommenen wurden, für eine exakte Entscheidung, ob ein Fehler und ggf. welcher Fehler vorliegt, weiter ausgewertet.
Das Auffinden und Klassifizieren kann gemäß einem besonders bevorzugten Verfahrensablauf erfindungsgemäß in fünf Schritten erfolgen: In einem ersten Schritt findet eine einfach optische Korrektur mittels Bildverarbeitung statt, in der insbesondere eine Abschattungskorrektur, eine Verzerrungskorrektur und/oder verschiedene digitale Bildverarbeitungsfilter angewen- det werden können.
Der zweite Schritt sieht dann das Entfernen der nicht zu untersuchenden Bildbereiche vor, bei denen es sich insbesondere um Bildhintergrund und Leiterbahnen (Busbars) handeln kann.
In dem dritten Schritt werden aus dem ersten Bild 21 (Fig. 3a, 4a) mögliche Fehlerkandidaten ermittelt und zugewiesen. Bei dem ersten Bild kann es sich insbesondere um eine Aufnahme im sog. nahen Infrarotbereich (ca. 900 bis 1 150 nm Wellenlänge) handeln, in dem die meisten Unregelmäßigkeiten als dunklere Stellen identifiziert werden können. Hierzu wird wie vorbeschrieben aus dem aufgenommenen Bild ein fehlerfreies Lumineszenzbild 23 rekonstruiert.
Dazu wird aus dem aufgenommenen Bild 20 mittels einer Fouriertransformation ein Spektralbild erzeugt, in dem die Fehlerkandidaten bestimmten Frequenzen zugeordnet werden können. Diese vermeintlichen Fehler werden durch entfere- nen dieser Frequenzkomponenten aus dem Spektralbild entfernt. Anschließend wird das Spektralbild durch eine Rück-Fouriertransformation, d.h. die inverse Fouriertransformation, in ein optisches Bild zurücktransformiert, das dann das rekonstruierte fehlerfreie Lumineszenzbild darstellt. Von diesem Luminenzenz- bild 23 wird das aufgenommene Bild 20 pixelweise abgezogen. Bereiche mit Grauwertdifferenzen, die einen vorgegeben Schwellwert überschreiten, werden als Fehlerbereiche bzw. Fehlerkandidaten eingestuft.
In einem vierten Schritt werden diese Fehlerbereiche bzw. Fehlerkandidaten dann an Bilder anderer Spektralbereiche weitergegeben und dort überprüft, wobei die Spektralbereiche des zweiten bzw. der weiteren Bilder vorzugsweise eine größere Wellenlänge aufweisen als das erste, im dritten Schritt untersuchte Bild. In diesem Schritt können bspw. einige Fehlerkandidaten als Versetzungen (Dislocations) identfiziert werden, die in dem zweiten Bild hellere Pixel zeigen. Am Ende des vierten Schritts können diese Bilder dann als der Liste der Fehlerkandidaten gestrichen werden.
Im letzten, fünften Schritt werden die verbleibenden, d.h. nicht eliminierten bzw. gestrichenen, Fehlerkandidaten einer Fehlerklassifizierung zugeleitet, die den Fehler auf Grundlage der in den verschiedenen Bildern gesammelten Informationen klassifiziert und den Fehler damit definiert.
Fig. 6 zeigt schließlich eine Häufigkeitsverteilung von Fehlern (Fehlerverteilung) in einem bestimmten Bereich einer Solarzelle 2 durch eine räumliche, über die Zeit aufakkumulierte Verteilung von Fehlern. Die dunklen Bereiche zeigen keine oder wenige Fehler, die hellen Bereich eine mittlere Fehlerhäufigkeit, und die wieder dunkel werdenden Bereich eine besonders hohe Fehlerhäufigkeit in der Nähe von 100 %. Die nicht eindeutige Graufärbung der Häufigkeitsverteilung ist der schwarz-weiß-Darstellung der Zeichnungen geschuldet. In der Realität können hier unterschiedliche Farben verwendet werden, so dass eine eindeutige Fehlerhäufigkeit in den Zeichnungen erkannt werden kann.
Die Häufigkeitsverteilung 24 zeigt die relativ größte Fehlerhäufigkeit im Bereich des in die Häufigkeitsverteilung 24 nachträglich eingefügten weißen Pfeiles. Dies deutet darauf hin, dass hier ein systematischer Prozessfehler vorliegen könnte. Bezugszeichen:
1 Vornchtung zur Elektrolumineszenz-Inspektion
2 lumineszenz-fähiges Objekt, Solarzelle
3 Objektträger
4 abgedunkelte Aufnahmekammer
5 Einrichtung zur Elektrolumineszenzanregung
6 Kontaktelement
7 Energieversorgung, Spannungsversorgung
8 elektromagnetische Strahlung, IR-Licht
9 Aufnahmeeinrichtung
10 Recheneinheit
1 1 Filter mit einem ersten Spektralbereich
12 Filter mit einem zweiten Spektralbereich
13 automatischer Filterwechsler
14 Gestell
15 PN-Halbleiter
16 Antireflexions- und SiO2-Schicht
17 vorderer Kontakt
18 hinterer Kontakt
19 Stromkreis
20 aufgenommenes Lumineszenzbild
21 mit Tiefpassfilter aufgenommenes Lumineszenzbild
22 mit Hochpassfilter aufgenommenen Lumineszenzbild
23 fehlerfreies Lumineszenzbild
24 Häufigkeitsverteilung der Fehler

Claims

Ansprüche:
1 . Verfahren zur Elektrolumineszenz-Inspektion und/oder Fotolumineszenz- Inspektion eines lumineszenz-fähigen Objekts (2), bei dem das Objekt (2) durch Anlegen einer Spannung und/oder durch Einstrahlung von Licht zur Aussendung von elektromagnetischer Strahlung (8) angeregt und die elektromagnetische Strahlung (8) durch eine optische Aufnahmeeinrichtung (9) erfasst und als Bild (20, 21 22) ausgegeben wird, wobei das Bild (20, 21 22) einer Bildauswertung unterzogen und mögliche Fehler des Objekts (2) in der Bildauswertung ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der elektromagnetischen Strahlung (8) durch die Aufnahmeeinrichtung (9) in mindestens zwei Bildern (21 , 22) in verschiedenen Spektralbereichen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswahl der Spektralbereiche Filter (1 1 , 12) für unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden, die durch einen Filterwechsler (13) synchronisiert mit dem Erfassen der elektromagnetischen Strahlung (8) vor der Aufnahmeeinrichtung (9) gewechselt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Inspektion ein Wellenlängenbereich zwischen 800nm und 1800nm abgedeckt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine InGaAs-Kamera als Aufnahmeeinrichtung (9) verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bild (20, 21 , 22) des Objekts (2) mögliche Fehler als Fehlerkandidaten identifiziert werden, indem aus einem aufgenommenen Bild (20, 21 , 22) ein fehlerfreies Lumineszenzbild (23) rekonstruiert wird und eine Differenz von aufgenommenem Bild (20, 21 , 22) und rekonstruiertem Lumineszenzbild (23) gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass identifizierte Fehlerkandidaten im dem weiteren Bild (20, 21 , 22) ausgewertet wird.
7. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten von Fehlern in einer räumlichen Fehlerverteilung (24) gesammelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Inspektion eine Kalibrierung der Aufnahmeeinrichtung (9) im Hinblick auf Schärfe, Geometrie/Auflösung und/oder Abschattung durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für die Inspektion von monokristallininen, quasi-monokristallinen, multikristallinen Si-Solarzellen oder Solarmodulen, Dünnfilm-Solarzellen und/oder konzentrieren Solarzellen verwendet wird.
10. Vorrichtung zur Elektrolumineszenz-Inspektion und/oder Fotolumineszenz-Inspektion eines lumineszenz-fähigen Objekts (2) mit einer Einrichtung zur Anregung einer Elektrolumineszenz (5) und/oder einer Fotolumineszenz bei dem Objekt (2), einer Aufnahmeeinrichtung (9) und einem Objektträger (3) zum Halten und ggf. Transportieren des Objekts (2) und einer Recheneinheit (10) zur Steuerung der Vorrichtung (1 ) und Auswertung von durch die Aufnahmeeinrich- tung (9) aufgenommenen Bildern (20, 21 , 22) des lumineszenz-angeregten Objekts (2), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Objekt (2) und der Aufnahmeeinrichtung (9) ein Filterwechsler (13) mit mindestens zwei Filtern (1 1 , 12) unterschiedlicher Spektralbereiche angeordnet ist, wobei die verschiedenen Filter (1 1 , 12) derart vor der Aufnahmeeinrichtung (9) positionierbar sind, dass das Objekt (2) von der Aufnahmeeinrichtung (9) durch die verschiedenen Filter (1 1 , 12) aufnehmbar ist.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (10) zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 9 eingerichtet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (9) eine InGaAs-Kamera ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (1 1 ) einen Wellenlängenbereich um 1 150 nm und ein anderer Filter (12) einen Wellenlängenbereich um 1500 nm selektiert.
PCT/EP2013/058999 2012-05-09 2013-04-30 Verfahren und vorrichtung zur elektrolumineszenz-inspektion und/oder fotolumineszenz-inspektion WO2013167428A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380024197.6A CN104471383A (zh) 2012-05-09 2013-04-30 用于电致发光检查和/或光致发光检查的方法和装置
US14/399,242 US20150070487A1 (en) 2012-05-09 2013-04-30 Method and a device for the purpose of elctroluminescence inspection and/or photoluminescence inspection
EP13718862.9A EP2847577A1 (de) 2012-05-09 2013-04-30 Verfahren und vorrichtung zur elektrolumineszenz-inspektion und/oder fotolumineszenz-inspektion
KR20147034487A KR20150009576A (ko) 2012-05-09 2013-04-30 전계발광 검사 및/또는 광발광 검사 방법과 장치

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012104086A DE102012104086A1 (de) 2012-05-09 2012-05-09 Verfahren und Vorrichtung zur Elektrolumineszenz-Inspektion und/oder Fotolumineszenz-Inspektion
DE102012104086.9 2012-05-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013167428A1 true WO2013167428A1 (de) 2013-11-14

Family

ID=48190525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/058999 WO2013167428A1 (de) 2012-05-09 2013-04-30 Verfahren und vorrichtung zur elektrolumineszenz-inspektion und/oder fotolumineszenz-inspektion

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150070487A1 (de)
EP (1) EP2847577A1 (de)
KR (1) KR20150009576A (de)
CN (1) CN104471383A (de)
DE (1) DE102012104086A1 (de)
WO (1) WO2013167428A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104142351A (zh) * 2014-07-10 2014-11-12 深圳清华大学研究院 半导体激光测试装置及测试方法
CN105960587A (zh) * 2013-12-19 2016-09-21 原子能及能源替代委员会 监视光伏电池的质量的方法和***

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3030351B1 (fr) * 2014-12-19 2016-12-30 Bobst Lyon Dispositif et procede de controle de la qualite de boites pliables et installation de fabrication comprenant un tel dispositif de controle
US9641125B2 (en) * 2015-01-23 2017-05-02 Alliance For Sustainable Energy, Llc Luminescence imaging systems and methods for evaluating photovoltaic devices
CN106546897A (zh) * 2016-11-01 2017-03-29 山东大学 基于短波红外成像仪的太阳能电池光致发光高速检测***及其运行方法
WO2018098516A1 (en) * 2016-12-01 2018-06-07 Bt Imaging Pty Ltd Determining the condition of photovoltaic modules
US20180159469A1 (en) * 2016-12-01 2018-06-07 Bt Imaging Pty Ltd Determining the condition of photovoltaic modules
JP2018091807A (ja) * 2016-12-07 2018-06-14 オルボテック リミテッド 欠陥良否判定方法及び装置
FR3070559B1 (fr) * 2017-08-25 2019-09-13 Electricite De France Procede et dispositif de caracterisation d'un module photovoltaique
WO2019117228A1 (ja) * 2017-12-13 2019-06-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 画像処理システム、検査システム、画像処理方法、及びプログラム
CN108230303A (zh) * 2017-12-21 2018-06-29 河北工业大学 一种多晶硅太阳能电池片外观划痕缺陷检测的方法
US20190257876A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-22 Asm Technology Singapore Pte Ltd System and method for detecting defects in an electronic device
CN109490324A (zh) * 2018-11-13 2019-03-19 上海电力学院 光伏组件缺陷扫描检测方法
CN111458106B (zh) * 2019-01-02 2021-06-11 上海和辉光电股份有限公司 一种多晶硅膜层的均匀性检测装置
KR102211701B1 (ko) * 2019-05-10 2021-02-04 주식회사 한국씨앤에스 드론을 이용한 적조 및 녹조 발생위치 맵핑 정보 제공 시스템
KR102211700B1 (ko) * 2019-05-10 2021-02-04 주식회사 한국씨앤에스 드론을 이용한 적조 및 녹조 모니터링 시스템
CN110752825A (zh) 2019-09-26 2020-02-04 华为技术有限公司 光伏组件的故障检测方法和故障检测装置
CN112087563A (zh) * 2020-09-18 2020-12-15 浙江浙能技术研究院有限公司 一种适用于多种类光伏组件的el拍摄装置及方法
US11867630B1 (en) 2022-08-09 2024-01-09 Glasstech, Inc. Fixture and method for optical alignment in a system for measuring a surface in contoured glass sheets
KR20240067493A (ko) * 2022-11-09 2024-05-17 한국기계연구원 비접촉식 전계 발광을 이용한 자체발광 소자의 결함 검사 장치
CN117664984B (zh) * 2023-12-01 2024-07-05 上海宝柏新材料股份有限公司 一种缺陷检测方法、装置、***及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120100666A1 (en) * 2008-12-10 2012-04-26 Applied Materials Italia S.R.L. Photoluminescence image for alignment of selective-emitter diffusions
WO2012170191A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 The Boeing Company Solar cell testing apparatus and method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009071136A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Hitachi High-Technologies Corp データ管理装置、検査システムおよび欠陥レビュー装置
JP2012202862A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Toshiba Corp パターン検査装置およびパターン検査方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120100666A1 (en) * 2008-12-10 2012-04-26 Applied Materials Italia S.R.L. Photoluminescence image for alignment of selective-emitter diffusions
WO2012170191A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 The Boeing Company Solar cell testing apparatus and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MATTHEW P PELOSO ET AL: "Observations on the spectral characteristics of defect luminescence of silicon wafer solar cells", 35TH IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE (PVSC), 20-25 JUNE 2010, HONOLULU, HI, USA, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 20 June 2010 (2010-06-20), pages 2714 - 2717, XP031786315, ISBN: 978-1-4244-5890-5 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105960587A (zh) * 2013-12-19 2016-09-21 原子能及能源替代委员会 监视光伏电池的质量的方法和***
CN104142351A (zh) * 2014-07-10 2014-11-12 深圳清华大学研究院 半导体激光测试装置及测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2847577A1 (de) 2015-03-18
KR20150009576A (ko) 2015-01-26
US20150070487A1 (en) 2015-03-12
CN104471383A (zh) 2015-03-25
DE102012104086A1 (de) 2013-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2847577A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur elektrolumineszenz-inspektion und/oder fotolumineszenz-inspektion
EP2883042B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum prüfen von photovoltaikmodulen
DE112007001071B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bewertung von Solarzellen und deren Verwendung
EP2115435B1 (de) Verfahren und anordnung zur detektion mechanischer defekte eines halbleiter-bauelements, insbesondere einer solarzelle oder solarzellen-anordnung
DE102010061505B4 (de) Verfahren zur Inspektion und Detektion von Defekten auf Oberflächen von scheibenförmigen Objekten
DE2312978C3 (de) Vorrichtung zur automatischen Fokussierung von bilderzeugenden optischen Systemen
DE112012002619T5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion von lichtemittierenden Halbleiterelementen mittels Photolumineszenz-Abbildung
DE112013000627T5 (de) Segmentierung zur Waferinspektion
WO2009103566A2 (de) Messverfahren und vorrichtung zur charakterisierung eines halbleiterbauelement
EP1956366A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung von Defekten
DE112017008147B4 (de) Vorrichtung für strahl geladener teilchen und verfahren zur probenbeobachtung unter verwendung derselben
EP3452858A2 (de) Artefaktreduktion bei der winkelselektiven beleuchtung
WO1989008836A1 (en) Process for detecting faulty areas on pressed parts or other workpieces, and device for implementing the process
DE102009021799A1 (de) Verfahren zur ortsaufgelösten Bestimmung des Serienwiderstandes einer Halbleiterstruktur
DE102012202200B3 (de) Röntgenstrahlungsdetektor und Verfahren zum Messen von Röntgenstrahlung
EP1416288A1 (de) Verfahren und Anordnung zur optischen Detektion mechanischer Defekte in Halbleiter-Bauelementen, insbesondere in Solarzellen-Anordnungen
EP4014027A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur analyse einer mehrfachsolarzelle mit zumindest zwei sub-solarzellen mittels lumineszenzstrahlung
DE112014006356B4 (de) Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität eines Ladungsträgerteilchen-Rastermikroskops und Ladungsträgerteilchen-Rastermikroskop
DE102009003544B4 (de) Verfahren zur Überprüfung von Solarzellenoberflächen
DE112016006757B4 (de) Verfahren zur Überwachung eines Laserstrukturierungsvorgangs zur Bildung von Isolationsgräben in einem Solarmodul
DE112009002647T5 (de) Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle und Vorrichtung zur Herstellung einer Solarzelle
DE102008052223A1 (de) Lumineszenzscanner sowie Verfahren zur Detektion von Lumineszenz in Halbleiterbauteilen
DE102015226708A1 (de) Verfahren und eine Vorrichtung für die Ermittlung eines Maßes von Bandlücken bei optoelektronischen Bauteilen
DE102008044881A1 (de) Messverfahren für eine Halbleiterstruktur
DE102019203923A1 (de) Verfahren zur Lokalisierung von Signalquellen in der Lokalisierungsmikroskopie

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13718862

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14399242

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013718862

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147034487

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A