ES2712076T3

ES2712076T3 - Procedimiento y dispositivo para encontrar puntos defectuosos en elementos constructivos semiconductores

Info

Publication number: ES2712076T3
Application number: ES09015703T
Authority: ES
Inventors: Gregor Seeger; Markus Lauter; Jan Schlegel
Original assignee: Isra Vision Graphikon GmbH
Current assignee: Isra Vision Graphikon GmbH
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: EP2336752B1; HUE043733T2; EP2336752A1; DE202009017763U1

Abstract

Procedimiento (100) para encontrar puntos defectuosos en un elemento constructivo semiconductor (2) con una unión pn, en particular en un elemento constructivo semiconductor (2) de extensión plana, de manera especialmente preferible en una célula solar, que comprende las etapas, aplicar una tensión al elemento constructivo semiconductor (2) por medio de una fuente de tensión (7); registrar radiación electromagnética, que se envía por el elemento constructivo semiconductor (2), por medio de al menos un detector fotosensible (13); evaluar la radiación electromagnética registrada; caracterizado por que la tensión se aplica al elemento constructivo semiconductor (2) inicialmente de modo que la unión pn se hace funcionar en la dirección de bloqueo, y a continuación se cambia la dirección de tensión, de modo que la unión pn del elemento constructivo semiconductor (2) se hace funcionar en la dirección de paso, y con el detector fotosensible (13) se registra una intensidad de una radiación luminiscente como la radiación electromagnética y se evalúa la intensidad registrada temporalmente tras el cambio de la dirección de tensión, de un funcionamiento de la unión pn en la dirección de bloqueo a un funcionamiento en la dirección de paso, detectándose un punto defectuoso mediante un aumento excesivo de intensidad tras el cambio de la dirección de tensión de la dirección de bloqueo a la dirección de paso.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para encontrar puntos defectuosos en elementos constructivos semiconductores La invencion se refiere a un procedimiento y un dispositivo para encontrar puntos defectuosos, en particular microfisuras, en elementos constructivos semiconductores, en particular elementos semiconductores de extension plana, como por ejemplo celulas solares.

Los elementos constructivos semiconductores han alcanzado una gran importancia tecnica. Los elementos constructivos semiconductores de extension plana, como por ejemplo celulas solares, desempenan un rol cada vez mas importante en la generacion de energfa. En la fabricacion de productos competentes, por ejemplo, paneles solares acabados se realizan una serie de procesos de valor anadido despues de la fabricacion propiamente dicha del elemento constructivo semiconductor, por ejemplo, de la celula solar. En estos pueden aparecer diferentes puntos defectuosos durante la fabricacion. Una parte de estos lleva a que el elemento constructivo semiconductor y/o un producto fabricado con ellos solo sean aptos para funcionar de manera limitada o no sean aptos para funcionar de ninguna manera, o esten muy limitados en cuanto a su estabilidad o durabilidad. Por tanto, por el estado de la tecnica se conoce la vigilancia de elementos constructivos semiconductores ya durante su produccion en cuanto a puntos defectuosos y, dado el caso, eliminar elementos constructivos semiconductores con defectos o de valor inferior.

Por el estado de la tecnica se sabe que los elementos constructivos semiconductores, como por ejemplo celulas solares, cuando por estas fluye en la direccion de paso una corriente, muestran una emision de luz. Este efecto se conoce como electroluminiscencia. En caso de elementos constructivos semiconductores de extension plana, mediante la intensidad con resolucion espacial de la radiacion electroluminiscente pueden deducirse puntos defectuosos en el elemento constructivo semiconductor. Estos pueden tener diferentes causas. Los puntos defectuosos pueden estar causados por ejemplo mediante impurezas en el material semiconductor, dotaciones erroneas, pero tambien danos mecanicos, como por ejemplo microfisuras. Mientras que algunos de estos puntos defectuosos influyen solo de manera reducida en el modo de funcionamiento y en la vida util, otros puntos defectuosos, como por ejemplo microfisuras influyen de manera decisiva en la vida util y explotabilidad del elemento constructivo semiconductor.

Por el estado de la tecnica se sabe como registrar y evaluar la radiacion electroluminiscente con resolucion espacial para detectar los puntos defectuosos individuales y preferiblemente caracterizarlos. Sin embargo, se ha demostrado que es necesaria una complejidad de evaluacion muy alta para identificar microfisuras de esta manera. Parcialmente estas no pueden detectarse de manera fiable en absoluto.

Por el documento EP 1416 288 A1 se conocen un procedimiento y una disposicion para la deteccion optica de defectos mecanicos en elementos constructivos semiconductores, en particular en disposiciones de celulas solares, con al menos una union pn y al menos una capa semiconductora de un material semiconductor con transicion de banda directa, aplicandose en al menos una union pn una tension para hacer funcionar la union pn en la direccion de paso y el comportamiento de radiacion generado por la tension aplicada de la capa semiconductora al menos se registra opticamente y se evalua para zonas parciales de la capa semiconductora. Los cambios de contraste abruptos se utilizan para encontrar defectos mecanicos. Las zonas sin radiacion o que presentan una fotoemision anormal pueden estar provocadas por zonas inactivas o tambien nubosidades o suciedad, asf como defectos mecanicos. En particular, el hallazgo y diferenciacion de microfisuras mecanicas de otros defectos en el estado de la tecnica es insuficiente o posible a traves de softwares de procesamiento de imagenes muy complejos.

El documento US 2004/0085083 A1 describe un procedimiento para llevar a cabo una microscopia por fotoemision de reverso para llevar a cabo un analisis error en el plano de plaquitas. El procedimiento preve que a un chip detectado como defectuoso se le aplica una tension de polarizacion opuesta a la direccion de tension normal. Se observa a continuacion el reverso de la plaquita. El chip debido a una combinacion electron-agujero de un diodo protector muestra una iluminacion intensa. Con ello es facilmente posible identificar el chip roto en el reverso de la plaquita y a continuacion llevar a cabo una microscopia por fotoemision en el suministro de tension habitual conforme al funcionamiento.

Otros procedimientos para examinar celulas solares, en particular por medio de la denominada Lock-In Thermography (termograffa activa) se conocen por los artfculos de K. Bothe et al. "Luminescence emission from forward- and reverse-biased multicrystalline silicon solar cells", Jornal of Applied Physics, American Institute of Physics, Nueva York, tomo 106, num. 10, paginas 104510-1 a 104510-8, 23 de noviembre 2009, y Wolfram Kwapil et al. "Diode breakdown related to recombination active defects in block-cast multicrystalline silicon solar cells", Journal of Applied Physics, American Institute of Physics, Nueva York, tomo 106, num. 6, paginas 63530-1 a 63530-7, 25. Septiembre de 2009,.

Tambien el US 2005/0252545 A1 describe un procedimiento para someter a prueba celulas solares, en el que una corriente en direccion hacia adelante durante un breve periodo fluye a traves de celulas solares y a traves de una camara de infrarrojos se realiza una evaluacion para detectar celulas solares defectuosas.

La invencion se basa por tanto en el objetivo de suministrar un dispositivo mejorado y un procedimiento mejorado para encontrar puntos defectuosos en elementos constructivos semiconductores que, en particular, permitan una deteccion fiable y segura de microfisuras como puntos defectuosos.

El objetivo segun la invencion se resuelve mediante un procedimiento con las caractensticas de la reivindicacion 1, as ^ como un dispositivo con las caractensticas de la reivindicacion 7. Formas de realizacion ventajosas de la invencion resultan de las reivindicaciones dependientes.

Para resolver el objetivo esta previsto conectar el elemento constructivo semiconductor, que presentan una union pn, con una fuente de tension o fuente de corriente de modo que inicialmente este aplicada una tension en la direccion de bloqueo al elemento constructivo semiconductor. A continuacion se cambia la direccion de tension de modo que la union pn se hace funcionar en la direccion de paso. La radiacion electromagnetica emitida por el elemento constructivo semiconductor tras el cambio de la direccion de tension se registra y se evalua. A este respecto se evalua la intensidad de la radiacion luminiscente que se emite, cuando la union pn se hace funcionar en la direccion de paso. En oposicion al procedimiento conocido por el estado de la tecnica en las zonas, en las que aparecen microfisuras como puntos defectuosos, directamente o poco despues del cambio de la direccion de tension se observa una electroluminiscencia muy intensiva. La misma microfisura no muestra electroluminiscencia alguna. Cuando en la presente memoria se habla de electroluminiscencia "en una microfisura" se entiende una electroluminiscencia en el entorno de la microfisura.

En particular se propone por lo tanto un procedimiento para encontrar puntos defectuosos en un elemento constructivo semiconductor con una union pn, en particular en un elemento constructivo semiconductor de extension plana, de manera especialmente preferible en una celula solar, que comprende las etapas: aplicar una tension al elemento constructivo semiconductor mediante una fuente de tension, registrar radiacion electromagnetica, que se envfa por el elemento constructivo semiconductor, mediante al menos un detector fotosensible, evaluar la radiacion electromagnetica registrada, aplicandose la tension al elemento constructivo semiconductor inicialmente de modo que la union pn se hace funcionar en la direccion de bloqueo, y a continuacion la direccion de tension se cambia, de modo que la union pn del elemento constructivo semiconductor se hace funcionar en la direccion de paso, y con el detector fotosensible se registra una intensidad de una radiacion luminiscente y la intensidad se evalua tras el cambio de la direccion de tension del funcionamiento de la union pn en la direccion de bloqueo al funcionamiento en la direccion de paso.

Un dispositivo correspondiente para encontrar puntos defectuosos en un elemento constructivo semiconductor, en particular en un elemento constructivo semiconductor de extension plana, de manera especialmente preferible de una celula solar, comprende por lo tanto una fuente de tension, que puede conectarse con contactos del elemento constructivo semiconductor, para aplicar al elemento constructivo semiconductor una tension; al menos un detector fotosensible para registrar radiacion electromagnetica, que se envfa por el elemento constructivo semiconductor, y un equipo de evaluacion para evaluar la radiacion electromagnetica registrada emitida por el elemento constructivo semiconductor, estando acoplado un equipo de cambio de direccion de tension con la fuente de tension o estando integrado en la fuente de tension, a traves del cual de manera encauzada puede cambiarse la direccion de tension de la tension aplicada al elemento constructivo semiconductor, de modo que puede cambiarse de un funcionamiento de una union pn del elemento constructivo semiconductor en la direccion de bloqueo a un funcionamiento de la union pn, y el equipo de evaluacion acoplado con el al menos un detector fotosensible esta configurado para evaluar una intensidad de una radiacion luminiscente como la radiacion electromagnetica tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso.

Segun la invencion se detectan puntos defectuosos mediante una intensidad radiacion excesiva de la radiacion luminiscente tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso. Un equipo de evaluacion sencillo comprende para ello un equipo de comparacion que compara la intensidad recibida con un valor umbral. Si se sobrepasa el valor umbral, entonces se presenta un punto defectuoso. Este puede identificarse como microfisura.

En una forma de realizacion sencilla el equipo de cambio de direccion de tension esta configurado como equipo de conmutacion.

Tras un periodo seleccionado de manera adecuada en el que la union pn se hace funcionar en la direccion de bloqueo, con un equipo de cambio de direccion de tension de este tipo sencillamente puede conmutarse de la direccion de bloqueo a la direccion de paso, de modo que se forman la intensidad excesiva en los puntos defectuosos causados por fisuras y puede observarse, es decir se forman en el entorno de microfisuras y puede observarse. La radiacion luminiscente que puede observarse con el detector fotosensible se situa por regla general en la gama de longitud de onda de infrarrojos cercana. Por tanto el detector fotosensible preferiblemente esta configurado como camara sensible en la gama de longitud de onda de infrarrojos cercana, que captura la intensidad de la radiacion luminiscente con resolucion espacial y la presenta en forma de imagenes. Una resolucion espacial se registra, en una forma de realizacion preferida con una camara de area, que esta configurada por ejemplo como Chip CCD (dispositivo de carga acoplada). Sin embargo, formas de realizacion alternativas pueden prever una camara lineal. Mediante un registro con resolucion espacial de la radiacion luminiscente mediante una camara sensible en la gama de longitud de onda de infrarrojos, preferiblemente cercana en forma de imagenes, es posible asociar a los aumentos excesivos detectados localmente posiciones en el elemento constructivo semiconductor. Por ello los puntos defectuoso-detectados en forma de microfisuras en el elemento constructivo semiconductor pueden localizarse de manera fiable.

Dado que la intensidad de luminiscencia tras el cambio de la direccion de tension a la direccion de paso temporalmente se atenua, en un perfeccionamiento de la invencion esta previsto que varias imagenes tomadas consecutivamente en el tiempo se evaluen de manera comparativa para evaluar diferencias de contraste para la localizacion. En parte, el aumento de la radiacion luminiscente en el entorno de la microfisura es tan intenso que esta puede localizarse solo de manera aproximativa inicialmente en las imagenes capturadas en primer lugar temporalmente, dado que una zona de entorno mayor de la microfisura muestra la radiacion luminiscente excesiva. Con una duracion progresiva despues del cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso la intensidad disminuye en total. La microfisura o las microfisuras pueden localizarse ahora localmente de manera mas precisa dado que no aparecen efectos de sobreexcitacion en el registro de la intensidad y la radiacion luminiscente se aproxima de nuevo tambien en el entorno mas cercano de la microfisura al nivel normal. (se indica que la microfisura por sf misma no irradia.) La evaluacion de varias imagenes de la radiacion luminiscente capturadas en orden temporal puede deducir de manera fiable un comportamiento de atenuacion. Un comportamiento de atenuacion tal lo muestran solo entornos de puntos defectuosos provocados por microfisuras. Por tanto, mediante el comportamiento de atenuacion determinado se permite de manera fiable localizar microfisuras como puntos defectuosos. Por lo tanto se examina una atenuacion temporal de la intensidad tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso y una bajada de la intensidad de luminiscencia se considera como un criterio para una presencia de un punto defectuoso, en particular de una microfisura.

En una forma de realizacion esta previsto que, lugares del elemento constructivo semiconductor sin radiacion, que estan situados en una zona en la que se detecto un aumento excesivo de intensidad excesivo de la radiacion luminiscente tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso, se identifiquen como lugares de una microfisura. Por lo tanto, de manera correspondiente el equipo de evaluacion esta configurado para implementar esto.

En un perfeccionamiento de la invencion preferido, durante el funcionamiento de la union pn en la direccion de bloqueo se lleva a cabo una denominada medicion de derivacion (shunt), durante la cual por medio de una camara termografica se registra una emision de calor el elemento constructivo semiconductor y se evaluan diferencias termicas locales y en particular se detectan aumentos excesivos de calor locales como puntos defectuosos (hot spots). La integracion de una medicion de derivacion al procedimiento no prolonga la duracion del procedimiento, o solo de manera insustancial, y proporciona informaciones adicionales sobre puntos defectuosos que no pueden determinarse debido a la medicion de electroluminiscencia.

Puntos defectuosos se consideran todos los defectos de tipo electronico o mecanico que limitan un uso de acuerdo con el uso determinado del elemento constructivo semiconductor, reducen su vida util y/o o hacen completamente imposible su uso. Para llevar a cabo la medicion de derivacion o puede utilizarse el al menos un detector fotosensible, siempre y cuando este presente tambien en la gama de longitud de onda de infrarrojos de onda mas larga una sensibilidad suficiente, o al menos un detector fotosensible adicional que es sensible en particular para radiacion de calor, que esta asentada en la gama de longitud de onda de infrarrojos de onda mas larga.

El procedimiento se lleva a cabo preferiblemente de manera automatizada. Un control controla a este respecto la aplicacion de la tension, el registro de la radiacion electromagnetica asf como su evaluacion.

A continuacion la invencion se explica con mas detalle con referencia al dibujo. A este respecto muestran:

la figura 1 una representacion de un dispositivo para encontrar puntos defectuosos;

la figura 2 un diagrama de flujo esquematico de un procedimiento para encontrar puntos defectuosos en un elemento constructivo semiconductor; y

la figura 3 tres graficos, en los cuales estan representados la direccion de tension que se aplica en el elemento constructivo semiconductor, una intensidad de luminiscencia en una zona intacta y una intensidad de luminiscencia en una microfisura en cada caso trazados esquematicamente frente al tiempo.

En la figura 1 se representa esquematicamente un dispositivo para encontrar puntos defectuosos en un elemento constructivo semiconductor. El dispositivo 1 es especialmente adecuado para examinar elementos constructivos semiconductores expandidos de manera plana en cuanto a puntos defectuosos, es decir lugares y zonas defectuosas del elemento constructivo semiconductor 2. A modo de ejemplo como elemento constructivo semiconductor 2 en la figura 1 esta representada una celula solar 3.

El dispositivo 1 comprende un contacto configurado como contacto de lado trasero 4 as^ como contactos de lado delantero 5, 6 dispuestos enfrentados. Los contactos de lado delantero 5. 6 y del contacto de lado trasero 4 estan configurados de modo que el elemento constructivo semiconductor 2, por ejemplo la celula solar 3, puede disponerse entre el contacto de lado trasero 4 y los contactos de lado delantero 5 y 6. En la figura 1 la celula solar 3 esta dispuesta entre el contacto de lado trasero 4 y los contactos de lado delantero 5, 6. La disposicion se realiza de modo que el elemento constructivo semiconductor puede ponerse en contacto electricamente. Esto significa que el contacto de lado trasero 4 y los contactos de lado delantero 5, 6 en cada caso estan en contacto mediante conduccion electrica con contactos electricos del elemento constructivo semiconductor. La geometna de los contactos individuales 4-6 esta seleccionada de manera adaptada en cada caso a los elementos constructivos semiconductores que van a examinarse. Tal como se explica mas tarde, los contactos de lado delantero estan configurados de modo que estos, por un lado, cubren una superficie lo mas reducida posible del elemento constructivo semiconductor y no obstante produce un contacto electrico suficientemente bueno con el elemento constructivo semiconductor. Esto significa que a lo largo de una primera direccion 8 presentan en cada caso una expansion lo mas reducida posible. Ademas, es ventajoso cuando los contactos de lado delantero tambien presentan una altura de construccion reducida en perpendicular a la expansion plana lateral del elemento constructivo semiconductor 2, es decir de la celula solar 3. Por lo tanto los contactos de lado delantero 5, 6 estan configurados de modo que a lo largo de una segunda direccion 9, que es perpendicular a la primera direccion 8 presentan una expansion reducida.

Para establecer un contacto fiable los contactos de lado delantero 5, 6 estan configurados con clavijas de contacto elasticas 10. Estas representan el contacto electrico con contactos de elementos constructivos semiconductores 11.

Entre el contacto de lado trasero 4, por un lado, y los contactos de lado delantero 5, 6, por otro lado, a traves de una fuente de tension 7 puede aplicarse una tension electrica. Con la fuente de tension 7 o en la fuente de tension esta acoplado o integrado un denominado equipo de cambio de direccion de tension 12. A traves de este equipo de cambio de direccion de tension 12 es posible seleccionar de manera encauzada la direccion de tension que se aplica, o puede aplicarse entre los contactos de lado delantero 5, 6 y el contacto de lado trasero 4. La direccion de tension puede seleccionarse, por un lado, de modo que una union pn del elemento constructivo semiconductor 2 se hace funcionar en la direccion de paso. En este caso fluye una corriente en la direccion de paso a traves del elemento constructivo semiconductor 2, de modo que se emite una radiacion luminiscente, es decir una radiacion electromagnetica, por el elemento constructivo semiconductor. Alternativamente es posible aplicar la tension entre los contactos de lado delantero 5, 6 y el contacto de lado trasero 4 de modo que la union pn del elemento constructivo semiconductor 2 se hace funcionar en la direccion de bloqueo. En esta conexion, en el elemento constructivo semiconductor 2 en la union pn no se genera radiacion luminiscente alguna. La electroluminiscencia generada al aplicar una tension en la direccion de paso, es decir un funcionamiento de la union pn en la direccion de paso, presenta solo una intensidad escasa. Para poder registrar y evaluar esta esta previsto un detector fotosensible 13. Este en la forma de realizacion representada esta configurado como camara de area. Esto significa que una zona plana, preferiblemente toda la superficie del elemento constructivo semiconductor 2, puede registrarse graficamente de manera optima simultaneamente. El detector fotosensible 13, es decir la camara de area, esta seleccionado de modo que es fotosensible en la gama de longitud de onda de la radiacion electroluminiscente. La longitud de onda de la radiacion electroluminiscente generada depende de la brecha de energfa de la union pn. Eb el caso de celulas solares la brecha de energfa presenta una energfa que se corresponde con una longitud de onda en la gama de longitud de onda de infrarrojos cercana.

La intensidad de la electroluminiscencia registrada opticamente con resolucion espacial mediante el detector fotosensible 13 se alimenta a un equipo de evaluacion 14. En una forma de realizacion sencilla se comparan unicamente valores de intensidad registrados con valores umbrales. En formas de realizacion perfeccionadas el detector fotosensible 13 registra con resolucion espacial la intensidad de la radiacion electroluminiscente en sucesion temporal. Por lo tanto el equipo de evaluacion 14 tiene la capacidad de evaluar un comportamiento de atenuacion de la electroluminiscencia. Una evaluacion comparativa de representaciones capturadas sucesivamente permite ademas llevar a cabo examenes de contraste para localizar puntos defectuosos. Para ello existe un equipo de comparacion 15. Mientras que la electroluminiscencia en zonas intactas activas es casi constante temporalmente la radiacion electroluminiscente en microfisuras tras un cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso inicialmente es muy intensiva. La intensidad de la radiacion electroluminiscente en el entorno mas cercano de microfisuras es mayor que en otras zonas de radiacion intactas. Tras la conmutacion de la direccion de alimentacion de corriente, sin embargo, la intensidad de la radiacion luminiscente en el entorno mas cercano de microfisuras se atenua hasta una medida habitual en las otras zonas intactas. Si se comparan imagenes de intensidad que se han capturado con el detector fotosensible 13, permiten por lo tanto localizar las regiones de las microfisuras de manera inequvoca. Los lugares que tras un cierto periodo no presentan radiacion luminiscente ninguna en un funcionamiento de la union pn en la direccion de paso, que sin embargo directamente tras el cambio de la tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso no presentan una electroluminiscencia resenable, pueden identificarse por tanto de manera ineqrnvoca como entorno de microfisuras. La microfisura misma puede detectarse entonces como estructura sin radiacion en las fases de atenuacion de diferente luminosidad. Por lo tanto, pueden diferenciarse de manera puntos defectuosos que contienen microfisuras de otros puntos defectuosos, por ejemplo, suciedad, partfculas, defectos de impresion o defectos en el material semiconductor que en la imagen capturada de la electroluminiscencia tampoco muestran intensidad alguna igualmente tras una espera del tiempo de atenuacion de la electroluminiscencia observable en microfisuras.

Para poder examinar un area entera 16 del elemento constructivo semiconductor 2, es decir de la celula solar 3, de la manera mas completa posible es necesario que los contactos de lado delantero 5, 6 cubran las menos zonas como sea posible para el detector fotosensible. Por tanto es ventajosa una expansion lateral lo mas escasa posible en el plano de la superficie 16 como tambien una expansion escasa perpendicular a esta para ello mediante los contactos de lado delantero.

Los resultados de la evaluacion se facilitan o en forma de datos electronicos a traves de una interfaz 17 o se emiten a traves de un equipo de salida 18, por ejemplo se visualizan a traves de un dispositivo de visualizacion grafico para el usuario. En una forma de realizacion preferida el examen del elemento constructivo semiconductor 2 en cuanto a puntos defectuosos se lleva a cabo de manera controlada mediante un control electronico 19. Este controla, por un lado la fuente de tension 7 como preferiblemente el equipo de evaluacion 14 y dado el caso adicionalmente el detector fotosensible 13.

Ademas de las microfisuras en el elemento constructivo semiconductor pueden determinarse mediante el examen de la radiacion electroluminiscente tambien otros puntos defectuosos del elemento constructivo semiconductor. Esto se realiza igualmente en el equipo de evaluacion 14 mediante la evaluacion de la intensidad electroluminiscente registrada. Por ejemplo pueden determinarse zonas inactivas que por ejemplo pueden estar causadas por defectos de dotacion del elemento constructivo semiconductor u otros defectos de fabricacion.

Otros tipos de puntos defectuosos, en particular aquellos que tienen su causa en la estructura electronica del elemento constructivo semiconductor pueden determinarse en una denominada medicion de derivacion. Una medicion de derivacion de este tipo se lleva a cabo mientras en el elemento constructivo semiconductor 2 se aplica una tension de modo que la union pn se hace funcionar en la direccion de bloqueo. En una medicion de derivacion se examina la radiacion de calor irradiada del elemento constructivo semiconductor 2 en cuanto a diferencias locales. La radiacion de calor se detecta o con el detector fotosensible 13 o con un detector fotosensible 21 adicional que en particular esta adaptado a la longitud de onda de la radiacion de calor, que se emite en la gama de longitud de onda de infrarrojos.

La ventaja de una forma de realizacion de este tipo es que el tiempo necesario para el examen del elemento constructivo semiconductor no se prolonga en absoluto o solo de manera insustancial, dado que para la determinacion de los puntos defectuosos, que son fisuras, al elemento constructivo semiconductor 2 debe aplicarse inicialmente una tension en la direccion de bloqueo de la union pn antes de que la direccion de tension se cambie a la direccion de paso para observar entonces el aumento excesivo de intensidad de la radiacion luminiscente en la zona de las microfisuras.

En la figura 2 esta representado esquematicamente un diagrama de flujo de un procedimiento a modo de ejemplo 100 para determinar puntos defectuosos. Despues del inicio 101 del procedimiento se aplica inicialmente al elemento constructivo semiconductor una tension de modo que una union pn del elemento constructivo semiconductor se hace funcionar en la direccion de bloqueo 102. Mientras que la union pn se hace funcionar en la direccion de bloqueo, en la forma de realizacion representada del procedimiento 100 se lleva a cabo una denominada medicion de derivacion 103. A este respecto se registra la radiacion de calor irradiada por el elemento constructivo semiconductor 104. El registro de la radiacion de calor 104 se realiza preferiblemente con resolucion espacial. La radiacion de calor registrada, es decir una imagen termica del area del elemento constructivo semiconductor se evalua a continuacion 105. A este respecto en una forma de realizacion preferida en la evaluacion se buscan diferencias termicas locales. Esto significa que se buscan regiones o lugares que en particular muestran una radiacion de calor mayor que zonas intactas normales del elemento constructivo semiconductor o zonas que muestran una radiacion de calor mucho mas reducida que zonas intactas normales del elemento constructivo semiconductor. Los resultados determinados de esta manera se emiten 106. Una emision puede llevarse a cabo sin embargo tambien en otro momento del procedimiento 100.

Tras llevar a cabo la medicion de derivacion, es decir al menos el registro de la radiacion de calor 104, o alternativamente, siempre y cuando no se lleve a cabo medicion de derivacion 103 alguna, un transcurso de un primer periodo AT1 107 adecuado la direccion de la tension aplicada al elemento constructivo semiconductor se cambia de modo que a continuacion la union pn del elemento constructivo semiconductor se hace funcionar en la direccion de paso 108. Durante o a continuacion del cambio de la direccion de tension aplicada se registra 109 la radiacion luminiscente irradiada por el elemento constructivo semiconductor. La radiacion luminiscente se registra en una forma de realizacion referida con resolucion espacial, por ejemplo, con una camara de area. En el caso de una camara de area se trata preferiblemente de un fotodetector fabricado a base de silicio. Sin embargo, pueden utilizarse tambien otros detectores fotosensibles discrecionales que sean capaces de registrar con resolucion espacial el elemento constructivo semiconductor de forma plana. En el registro se crean representaciones de intensidad de la radiacion luminiscente de la superficie del elemento constructivo semiconductor. A continuacion se evalua la intensidad de la radiacion luminiscente 110. En el caso de una evaluacion sencilla la intensidad de luminiscencia registrada se compara 111 con un valor umbral. Esto puede realizarse tanto de manera integrada a traves de toda el area como localmente. Si la intensidad se evalua de manera integrada a traves del area, entonces un registro con resolucion espacial de la intensidad no es forzosamente necesario. Si en la zona visible del detector fotosensible se encuentra una microfisura entonces, tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso ha aumentado de manera excesiva notablemente con respecto a aquella intensidad que se emite por un elemento constructivo semiconductor intacto. Si por lo tanto se sobrepasa un valor umbral entonces en el campo de vision que se registra por el detector fotosensible, al menos existe una microfisura. Para poder localizar esta tambien es necesario un registro con resolucion espacial y evaluacion de la radiacion luminiscente. Esto puede realizarse de nuevo locamente mediante una comparacion con un valor umbral. De modo adyacente a lugares en los que se encuentra una microfisura, tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso inicialmente puede observarse una intensidad de luminiscencia aumentada en exceso por encima de un valor umbral.

En una forma de realizacion mejorada se evalua la intensidad de luminiscencia con resolucion temporal. Esto puede llevarse a cabo tanto en el caso de un registro integral o evaluacion integral de la intensidad de luminiscencia como en el caso registro y evaluacion con resolucion espacial. Esto se indica a traves de una flecha 112. Para poder evaluar el comportamiento de atenuacion de la intensidad de luminiscencia es necesario que la intensidad de la radiacion luminiscente se registre de manera consecutiva en el tiempo. Mediante una evaluacion comparativa puede registrarse 113 el comportamiento de atenuacion de la radiacion luminiscente. Este comportamiento de atenuacion representa una segunda caractenstica para la identificacion de microfisura. En lugares en el entorno de una microfisura la intensidad de luminiscencia se atenua a un nivel de intensidad tal como se observa en zonas de radiacion intactas, es decir, distanciadas de puntos defectuosos. Esta atenuacion se realiza en un orden de magnitud de algunos segundos por regla general. Por lo tanto, es posible una determinacion muy rapida de las microfisuras posible. Dado que el comportamiento de atenuacion temporal, asf como el aumento excesivo de intensidad pueden determinarse mediante sustraccion sencilla o evaluacion comparativa pueden determinarse microfisuras con el procedimiento descrito sin una complejidad de calculo y de evaluacion. Durante la evaluacion puede determinarse 114 por tanto muy bien el contraste entre zonas activas y zonas inactivas en la zona de microfisuras. En el caso de una evaluacion con resolucion espacial se localiza 115 adicionalmente la microfisura en el elemento constructivo semiconductor. Ha de senalarse que en lugares en los cuales estan presentes las microfisuras inicialmente con frecuencia tambien se observa una intensidad de luminiscencia con un fotodetector. Aparentemente muestra por lo tanto tambien la microfisura misma una intensidad de luminiscencia elevada que sin embargo entonces se atenua completamente o casi completamente. La causa para ello ha de buscarse en un comportamiento de sobreexcitacion del detector fotosensible.

Se entiende para el experto en la materia que en la evaluacion de la radiacion luminiscente tambien pueden determinarse otros tipos puntos defectuosos, es decir zonas inactivas, etc.

Los puntos defectuosos determinados se emiten a continuacion 116. Esto puede realizarse, por ejemplo, electronicamente en forma de un juego de datos a traves de una interfaz o a traves de una visualizacion grafica en un dispositivo de visualizacion, por ejemplo una pantalla. Tras la emision de los puntos defectuosos el procedimiento ha finalizado 117.

En la figura 3 estan representados esquematicamente tres graficos. En un primer grafico 31 la direccion de tension, que se aplica al elemento constructivo semiconductor esta trazada frente al tiempo. En el grafico central 32 la intensidad de luminiscencia de una celula solar intacta o de una zona intacta de una celula solar esta trazada frente al tiempo. En el grafico inferior 33 finalmente la intensidad de luminiscencia registrada de una celula solar con una microfisura o en la zona de una microfisura de un elemento constructivo semiconductor esta trazada frente al tiempo.

En un momento t1 se aplica o esta aplicada una tension al elemento constructivo semiconductor de modo que la union pn se hace funcionar en la direccion de bloqueo. Ni en la zona de la microfisura ni en la zona de la celula solar intacta puede observarse una radiacion luminiscente. En un momento t2 la direccion de tension se cambia, de modo que ahora disminuye por encima de la union pn la tension en la direccion de paso. En el entorno mas cercano de la microfisura se utiliza ahora una intensidad de luminiscencia reforzada frente a las zonas intactas. La intensidad de la radiacion luminiscente en el entorno mas cercano de la microfisura supera la intensidad de la radiacion luminiscente del resto de las zonas intactas en un multiplo. El cambio de la direccion de tension se realiza despues de que haya transcurrido al menos un periodo AT1 adecuado. Este puede determinarse en cada caso facilmente de manera experimental y depende, entre otros, del material semiconductor del elemento constructivo semiconductor y de los valores de tension aplicados en concreto. La intensidad de la radiacion luminiscente que va a utilizarse en la zona de la microfisura esta aumentada en exceso claramente con respecto a la intensidad que se registra en la zona intacta de la celula solar. Mientras que la intensidad de la radiacion luminiscente en la zona intacta de la celula solar tras una subida inicial permanece casi constante temporalmente y alcanza en un momento t3 el nivel del resto de las zonas intactas. De la comparacion de las curvas e intensidad para la zona intacta y la zona de la microfisura puede detectarse una diferencia notable en la radiacion luminiscente incidente, de modo que una evaluacion de la intensidad de la radiacion luminiscente tanto en cuanto a la intensidad de luminiscencia inicial observada como una evaluacion en cuanto a un comportamiento de atenuacion temporal de la intensidad suministran en cada caso una caractenstica independiente para determinar una microfisura en un elemento constructivo semiconductor. Ha de indicarse en este punto que el aumento excesivo de la intensidad de la radiacion luminiscente solo se observa cuando el elemento constructivo semiconductor anteriormente un periodo predefinido, que puede determinarse de manera sencilla y depende del contacto y de la configuracion del elemento constructivo semiconductor respectivo, se abastece inicialmente con una tension de modo que la union pn se hace funcionar en la direccion de bloqueo. Si esto no se realiza, entonces en la zona de la microfisura no puede observarse ninguna intensidad de luminiscencia aumentada en exceso.

Las intensidades y periodos estan indicados en la figura 3 solo esquematicamente. Tanto la relacion de las intensidades de luminiscencia tras el cambio de la direccion de tension en la microfisura y en la zona intacta como una relacion del periodo AT1 adecuado respecto al tiempo de atenuacion de la intensidad de luminiscencia en la microfisura estan seleccionadas solo a modo de ejemplo para propositos de la representacion y no representan ningun valor medido o empleado experimentalmente. Asimismo, las dimensiones de los componentes individuales en la figura 1 estan representados solo esquematicamente. En particular una expansion del elemento constructivo semiconductor 2 perpendicular a su area 16 esta representada ampliada con el fin de ilustrar. Partes del dispositivo 1 estan indicadas en perspectiva para ilustrar, otras estan representadas solo esquematicamente como bloques.

Lista de numeros de referencia

1 dispositivo para encontrar puntos defectuosos

2 elemento constructivo semiconductor

3 celula solar

4 contacto de lado trasero

5, 6 contactos de lado delantero

7 fuente de tension

8 primera direccion

9 segunda direccion

10 clavijas elasticas

11 contactos de elemento constructivo semiconductor

12 equipo de cambio de direccion de tension

13 detector fotosensible

14 equipo de evaluacion

15 equipo de comparacion

16 area del elemento constructivo semiconductor

17 interfaz

18 equipo de emision

19 control

21 detector fotosensible adicional

31 grafico tension aplicada en el elemento constructivo semiconductor frente al tiempo

32 grafico intensidad de luminiscencia en una zona intacta trazada frente al tiempo

33 grafico intensidad de luminiscencia en la zona de una microfisura trazada frente al tiempo

100 procedimiento para encontrar puntos defectuosos

101 inicio

102 aplicar una tension en la direccion de bloqueo

103 llevar a cabo una medicion de derivacion

104 registrar radiacion de calor

105 evaluar radiacion de calor registrada

106 emitir resultados

107 transcurso de un periodo AT1

108 cambio de la direccion de tension, de modo que una union pn del elemento constructivo semiconductor se hace funcionar en la direccion de paso

109 registrar radiacion luminiscente

110 evaluar intensidad de radiacion luminiscente

111 comparar la intensidad con un valor umbral

112 flecha

113 evaluar un comportamiento de atenuacion

114 determinar diferencias de contraste

115 localizar puntos defectuosos (fisuras)

116 emitir puntos defectuosos determinados

117 fin

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento (100) para encontrar puntos defectuosos en un elemento constructivo semiconductor (2) con una union pn, en particular en un elemento constructivo semiconductor (2) de extension plana, de manera especialmente preferible en una celula solar, que comprende las etapas,

aplicar una tension al elemento constructivo semiconductor (2) por medio de una fuente de tension (7); registrar radiacion electromagnetica, que se envfa por el elemento constructivo semiconductor (2), por medio de al menos un detector fotosensible (13); evaluar la radiacion electromagnetica registrada;

caracterizado por que la tension se aplica al elemento constructivo semiconductor (2) inicialmente de modo que la union pn se hace funcionar en la direccion de bloqueo, y a continuacion se cambia la direccion de tension, de modo que la union pn del elemento constructivo semiconductor (2) se hace funcionar en la direccion de paso, y con el detector fotosensible (13) se registra una intensidad de una radiacion luminiscente como la radiacion electromagnetica y se evalua la intensidad registrada temporalmente tras el cambio de la direccion de tension, de un funcionamiento de la union pn en la direccion de bloqueo a un funcionamiento en la direccion de paso, detectandose un punto defectuoso mediante un aumento excesivo de intensidad tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso.

2. Procedimiento (100) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se examina una atenuacion temporal de la intensidad tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso, y se considera una bajada de la intensidad de luminiscencia como un criterio para una presencia de un punto defectuoso.

3. Procedimiento (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que durante el funcionamiento del elemento constructivo semiconductor (2) en la direccion de bloqueo se lleva a cabo una medicion de derivacion, durante la cual se registra radiacion de calor del elemento constructivo semiconductor (2) como radiacion electromagnetica por medio del al menos un detector fotosensible (13) o de un detector fotosensible adicional (21) y se evaluan diferencias de calor locales, detectandose en particular aumentos excesivos de calor como puntos defectuosos.

4. Procedimiento (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un detector fotosensible (13) registra la intensidad con resolucion espacial, de modo que, a los puntos defectuosos, que se detectan mediante el aumento excesivo de intensidad de la radiacion luminiscente se asocian posiciones en el elemento constructivo semiconductor (2).

5. Procedimiento (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la intensidad de la radiacion luminiscente con resolucion espacial se registra por medio de una camara sensible en la gama de longitud de onda de infrarrojos cercana en forma de imagenes y se evaluan varias imagenes tomadas consecutivamente en el tiempo de manera comparativa para evaluar diferencias de contraste para la localizacion de los puntos defectuosos.

6. Procedimiento (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que lugares del elemento constructivo semiconductor sin radiacion (2), que estan situados en una zona en la que se detecto el aumento excesivo de intensidad de la radiacion luminiscente tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso, se identifican como lugares de una microfisura.

7. Dispositivo (1) para encontrar puntos defectuosos en un elemento constructivo semiconductor (2), en particular en un elemento constructivo semiconductor (2) de extension plana, de manera especialmente preferible de una celula solar (3), que comprende una fuente de tension (7), que puede conectarse con contactos (11) del elemento constructivo semiconductor (2), para aplicar al elemento constructivo semiconductor (2) una tension; al menos un detector fotosensible (13) para registrar radiacion electromagnetica, que se envfa por el elemento constructivo semiconductor (2),

y un equipo de evaluacion (14) para evaluar la radiacion electromagnetica emitida registrada por el elemento constructivo semiconductor (2), caracterizado por que un equipo de cambio de direccion de tension (12) esta acoplado con la fuente de tension (7) o esta integrado en la fuente de tension (7), a traves de la cual puede cambiarse de manera encauzada la direccion de tension de la tension aplicada al elemento constructivo semiconductor (2), de modo que, de un funcionamiento de una union pn del elemento constructivo semiconductor (2) en la direccion de bloqueo puede cambiarse a un funcionamiento de la union pn en la direccion de paso, y el equipo de evaluacion (14) acoplado con el al menos un detector fotosensible (13) esta configurado para evaluar una intensidad de una radiacion luminiscente registrada tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso como la radiacion electromagnetica, estando configurado el equipo de evaluacion (14) para detectar un punto defectuoso mediante un aumento excesivo de intensidad tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso.

8. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 7, caracterizado por que el equipo de cambio de direccion de tension (12) es un equipo de conmutacion,

9. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que el al menos un detector fotosensible (13) es una camara sensible en la gama de longitud de onda de infrarrojos cercana que captura la intensidad de la radiacion luminiscente con resolucion espacial y la presenta en forma de imagenes.

10. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que el equipo de evaluacion (14) esta configurado para evaluar un comportamiento de atenuacion temporal de la intensidad.

11. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que el equipo de evaluacion (14) comprende un equipo de comparacion (15) que esta configurado para una evaluacion comparativa de imagenes capturadas de manera consecutiva en el tiempo.

12. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado por que el al menos un detector fotosensible (13) o un detector fotosensible adicional (21) son sensibles para radiacion de calor, y estan configurados para el registro con resolucion espacial de radiacion de calor, mientras que el elemento constructivo semiconductor (2) se hace funcionar en la direccion de bloqueo para registrar diferencias de radiacion termica locales y evaluarlas con el equipo de evaluacion (14).

13. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado por que el equipo de evaluacion (14) esta configurado para identificar lugares del elemento constructivo semiconductor sin radiacion (2), que estan situados en una zona en la que se detecto el aumento excesivo de intensidad de la radiacion luminiscente tras el cambio de la direccion de tension de la direccion de bloqueo a la direccion de paso, como lugares de una microfisura.