电致发光

电致发光原理与发光二极管 (LED) 相同。电流被载入太阳能电池(本质上是一个大二极管),载流子的辐射复合导致发光。作为一种间接带隙半导体,硅中的大部分复合是通过缺陷或俄歇复合发生的。产生辐射发光的带间复合量相对较低。然而,即使在硅中也会发生少量的辐射复合,并且可以使用外部探测器来感测该信号。该技术需要电接触,因此只能在金属化应用完成且电池基本完成后才能使用。电致发光提供了大量有关太阳能电池和组件面积相关均匀性的数据。它是非破坏性的且相对较快,测量时间可能为 1 秒。

luminescence of silicon

硅的发光信号峰值位于 1150 nm,对应于带隙1的能量。

探测器

随着低成本硅 CCD 阵列的出现,电致发光变得越来越流行。它们与数码相机中使用的类似,但针对近红外线灵敏度进行了优化,并且进行冷却以减少热干扰。与数码相机一样,探测器的分辨率为 2048 × 4096 像素,可实现整个组件的高分辨率图像。硅探测器的一个显着缺点是,由于硅的吸收系数较低,它们在 1000 nm 之外的响应较差。另一种探测器是 InGaAs 光电二极管阵列。它在 1000 至 1300 nm 波长范围内具有更好的响应,从而实现更快的数据采集,但成本显着增加。分辨率往往在亚百万像素范围内,常见的是 640 × 512 像素。

QE of near infrared detectors CCD and InGaAs

硅 CCD 探测器和 InGaAs 光电二极管阵列的量子效率。硅 CCD 的低成本和分辨率弥补了 1000 -1200 nm 感兴趣区域的不良响应。

成像

上述的关键优点是能够在相对较短的时间内对整个太阳能电池或组件进行电致发光成像。光输出随着局部电压的增加而增加,因此接触不良的区域显示为黑暗。

单晶硅片的电致发光图像。发出的光的强度与电压成正比,因此接触不良和不活动的区域显示为暗区。通过目视检查无法检测到微裂纹和印刷问题。