硅片视觉检测的发展与PL检测方案的应用

硅片视觉检测在现代科技领域中具有重要地位，它对于确保硅片质量的高标准起着关键作用。在过去的发展历程中，从传统的EL检测到PL检测的替代，再到PL检测方案的引入，硅片视觉检测的技术不断进步与演变。

近年来，光伏行业获得了迅猛发展，为了追求更高的效率并降低生产成本，光伏行业生产流程及技术也在不断进步发展。在光伏电池板的生产过程中，可能出现隐裂、扩散不均、虚印等问题，这些缺陷的存在可能会影响光伏电池的光电转换效率，降低电池使用寿命，影响光伏系统稳定性。

 

Part1:传统EL检测与PL检测的区别

在硅片视觉检测的初期发展阶段，EL检测(电致发光)方案被广泛采用。该方案通过正向偏压并观察硅片的自发光情况来检测缺陷。然而，EL检测存在一些隐患，如二次隐裂风险和低检测效率。二次隐裂风险指的是传统EL检测需要将探针接钟到硅片表面，可能引发硅片的二次隐裂，对硅片的完整性构成潜在威胁。而检测效率较低是因为传统EL检测需要逐片进行接触式检测，导致检测速度较慢，限制了生产效率的提高。

随着技术的进步，PL检测(光致发光)方案应运而生，成为EL检测的替代。PL检测利用特定波长的激光对样品进行光学激发，通过高灵敏的相机感光和成像，实现非接触式检测。相比EL检测，PL检测具有诸多优势，如消除了二次隐裂风险、提高了检测效率，并能准确判断硅片内部缺陷情况。然而，PL检测存在激光器和配套相机价格高品的问题，限制了其广泛应用。

Part2:PL检测常见问题

Q1、什么是发射谱?

答:固定激发光的波长，改变发射光的波长，记录荧光强度随发射波长的变化。

Q2、什么是激发谱?

答:固定发射光的波长，改变激发光的波长，记录荧光强度随激发波长的变化。

3、稳态荧光和荧光寿命的激发波长是一样的么？

答：不一样，稳态荧光是固定波长，荧光寿命做不同波长来确定最强激发。

Q4、寿命测试中，激发波长可以大于发射波长么？

答：不可以。

Q5、稳态荧光测试可以测试量子产率吗?

答：可以测试。

Q6、不知道激发波长，能进行PL测试吗？

答：在未知激发波长的情况下，需要反复调整参数进行测试，还很有可能达不到预期的测试要求，导致后面一系列的数据问题，所以在测试之前最好能确定激发波长。

Q7、峰比较弱是什么原因？

答：一般测试时候都会调节参数，最后给出的数据都是在能力范围内能给出的最佳数据；但是有的样品荧光效应本身不强，故而测出来的结果不好。

Q8、稳态荧光和瞬态荧光的区别是什么？

答：稳态比较荧光强度，一般强度越低说明载流子分离效果越好；瞬态比较寿命，寿命长短对性能的影响要视机制而定。

Q9、上转换荧光量子产率是如何计算的？

答：上转换荧光量子产率=（样品发射波长面积-背景发射波长面积）/（背景激发波长面积-样品激发波长面积）。

Q10、测光谱光源需要用到激光器的？

答：荧光光谱仪测常规发射谱的光源就是氙灯，测寿命的激光器光源不适合来测光谱！有些材料只能在特定激光激发下才能产生荧光，其发射光谱需要特定波长的大功率激光器来测，即激光诱导的荧光。

像一些光催化、半导体材料等，可以考究下文献测稳态谱用的是什么光源，氙灯测试合不合适。如需要激光光源测光谱的请搜索拉曼-荧光联用测试，用拉曼设备测试激光诱导的荧光。

Q11、样品一定先测稳态，再测量子产率、瞬态光谱？

答：产率测试前，样品要测过光谱，不要没有测过荧光就直接测产率。可同时预约“发射谱”+“量子产率”测试；

稳态谱的数据是寿命测试的必要条件，没有测过光谱的，不清楚监测波长的，务必选择发射谱测试。一般稳态谱和寿命用的激发波长是一样的，或者是相近波长的激光器。荧光寿命的监测波长通常是光谱峰位或根据样品发射机制来确定的。

Q12、荧光发射光谱峰比较弱是什么原因造成的？

答：如果不是最佳激发波长激发的，发射谱峰就会比较弱，测前应尽可能提供最佳激发波长。最佳激发波长激发时，会调节参数，在能力范围内给出最佳数据；但如果样品荧光效应本身不强，发射峰结果比较弱也是必然的。

Q13、样品激发波长是325mm，如果最大的发射峰在325或650mm左右，能不能测出来？

答：通常不能。因为在激发波长的整数倍都会出现倍频峰，这个情况只能通过加滤波片进行解决，关于这个需要提前沟通咨询。

 

Part3:PL检测组件的革命性突破

PL（光致发光）检测能够实现对硅片、扩散、刻蚀、电极印刷、电池片等各个工艺环节的检测分析，可以快速有效的定位生产环节中出现的问题，为产品质量提供可靠的保证。

51camera依据PL(光致发光)检测原理，即利用特定波长的激光作为激发光源，提供一定能量的光子，样片中处于基态的电子在吸收这些光子后而进去激发态，发出1150nm左右的红外光为波峰的荧光，然后利用高灵敏、高分辨率的相机进行感光、成像的原理自主研发推出了ZQLB一体式机器视觉组件，该产品方案能有效避免和解决EL检测中存在的问题。

方案优势
 

◆ 无接触式检测，不易产生隐裂或碎片等二次缺陷

◆ 检测效率高（300ms内）

◆ 覆盖工艺段多、过程可监控

◆ 一体化组件，安装方便，易于操作

◆ 可用于硅片、工艺过程片、太阳能电池片、组件产品等多种产品检测