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光束誘導(dǎo)電流成像檢測系統(tǒng)

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光束誘導(dǎo)電流成像檢測系統(tǒng)

系統(tǒng)簡介
光束誘導(dǎo)電流成像檢測系統(tǒng)—LBIC（Light-Beam Induced Current mapping system）是一種逐點(diǎn)掃描成像檢測技術(shù)；通過激光單色性和會聚性，逐點(diǎn)表征光電子器件（包括太陽電池）微區(qū)特性；并通過二維掃描（Mapping），形成器件參數(shù)的平面分布圖像，反映其平面均勻性。
系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用到單晶硅、多晶硅、非晶硅（a-Si）、碲化鎘（CdTe）、銅銦鎵硒（CIGS）、有機(jī)半導(dǎo)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(yīng)用到GaAs、InP、GaN基分立器件和探測器陣列芯片的研發(fā)。適合廣大科研工作人員以及企業(yè)研發(fā)人員使用。

圖1光束誘導(dǎo)電流成像檢測系統(tǒng)（LBIC）
系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要由主機(jī)、控制系統(tǒng)、軟件平臺三大部分組成。主機(jī)部分含激光器，三維顯微載物臺，CCD探測器、標(biāo)準(zhǔn)探測器、以及數(shù)據(jù)采集器；控制系統(tǒng)由激光器控制電源，電源表，三維顯微載物臺控制器、數(shù)字源表、抽氣泵控制電源等組成；軟件包含掃描控制、數(shù)據(jù)采集控制、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)存儲等。

系統(tǒng)參數(shù)

測量面積（mm²）	1´ 1~156 ´ 156
激光器（nm）	532，980（標(biāo)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(diǎn)、連續(xù)掃描（mapping）

功能和特點(diǎn)
?? 短路電流逐點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)光譜測試的不對應(yīng)性和不準(zhǔn)確性
?? 可依據(jù)用戶具體需求，特殊定制波長和光斑尺度。

應(yīng)用案例
1 多晶硅電池
125´125 mm²多晶硅太陽能電池平面的光束誘導(dǎo)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(nèi)短路電流的不均勻分布，右圖反映了微區(qū)電壓的橫向擴(kuò)展特性。
2 單晶硅電池
1´1 cm²小面積單晶硅太陽電池光束誘導(dǎo)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(qū)電壓橫向擴(kuò)展特性。
3 晶體硅短路電流掃描成像
1´1 cm²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(lián)電阻二維分布
借助電源表反向偏置，逐點(diǎn)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(lián)電阻二維掃描圖像（圖5右）。

圖5 1´1 cm²晶體硅電池短路電流二維圖（左） 1´1 cm²晶體硅電池并聯(lián)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(zhì)紋路（黑心硅）。如右圖所示，通過右側(cè)數(shù)值標(biāo)定，可以清楚地看到整個平面內(nèi)并聯(lián)電阻阻值在(1.5~3.5)´10⁶W內(nèi)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(qū)大小和位置，并在一定的分辨率下觀察其光電響應(yīng)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(qū)域就是該石墨烯電池的有源區(qū)。