התופעה של גווני חום על פני השטח של פרוסות סיליקון מונוקריסטליות היא תכונה של תהליכים הניתנים להסבר בתעשייה הפוטו -וולטאית, אך יש לשפוט אותה בשילוב עם קישורי ייצור ספציפיים. כאשר חומר הליבה של תאים פוטו -וולטאיים, פרוסת הסיליקון המונוקריסטלית עוברת יותר מעשרה תהליכים במהלך העיבוד, ומורפולוגיה של פני השטח בשלבים שונים משפיעים ישירות על המאפיינים הוויזואליים של המוצר הסופי.
בתהליך צמיחת הגבישים, מוטות סיליקון מונוקריסטליים שגדלו בשיטת צ'וכרלסקי יש בדרך כלל ברק מתכתי-אפור כסף. בעת הכניסה לתהליך הפרוס, תיווצר שכבת נזק ברמת המיקרון על פני השטח של רקיק הסיליקון שנחתך על ידי חוט היהלום, והמשטח יהיה בעל מרקם מט אחיד. אם לרקיק סיליקון במצב בסיסי זה יש נימה חומה מקומית, זה אומר לעיתים קרובות שיש זיהום לא תקין, שעלול להיגרם כתוצאה מנוזל חיתוך שיורי או בקרת סביבת סדנאות לא תקינה.
תופעת צביעת פני השטח בקישורי תהליך מפתח ראויה לתשומת לב מיוחדת. בתהליך דיפוזיה של זרחן, שכבת זכוכית הסיליקון הזרחנית (PSG) הנוצרת בטמפרטורה גבוהה אמורה להיראות בדרך כלל אפור בהיר. אם נצפים שאריות חומות, זה בדרך כלל מצביע על כך שתהליך הכבישה של זכוכית הסיליקון של דה -פוספורוס אינו מספיק. על פי דו"ח ניתוח הבעיות באיכות 2020 של החברה, כאשר ריכוז החומצה נמוך ב -5% מהערך הסטנדרטי, שיעור שיורי ה- PSG עולה ל 13%, וניתן לראות כתמים כהים ברורים בבדיקת EL של המרכיבים המתאימים.
מנגנון פיתוח צבע הפרעות של תהליך הציפוי זקוק להסבר מיוחד. העובי האופטי של סרט ההשתקפות הסיליקון ניטריד הנוצר על ידי תצהיר אדי כימי משופר בפלזמה (PECVD) נשלט במדויק כדי להשיג הפרעות הרסניות של אורכי גל ספציפיים. בתנאי תהליך רגילים, זה אמור להיראות כחול כהה או סגול. כאשר סטיית עובי הסרט עולה על ± 3nm, עשוי להופיע גוון אדום-חום. שינוי צבע זה קשור ישירות ליעילות ספיגת האור של התא. הנתונים שנמדדו מראים כי סטייה של 5 ננומטר בעובי הסרט תגרום לירידה 0. 3% ביעילות ההמרה.
לא ניתן להתעלם מחמצון פני השטח הנגרם על ידי גורמים סביבתיים. כאשר פליקי הסיליקון נחשפים לסביבה המכילה חמצן, שכבת תחמוצת טבעית של בערך 0. ניתן ליצור 2nm לשעה בטמפרטורת החדר. בסביבה לחה, ההשפעה הקטליטית של זיהומי מתכת תאיץ את תהליך החמצון, ואפקט פיתוח צבע יופק לאחר היווצרות שכבת תחמוצת ברמת המיקרון. מקרה של סוכנות לבדיקה של צד שלישי הראה כי אצווה של מודולים הנישאים בים התחמצנה חלקית בגלל אריזה פגומה. עקומת ה- IV הראתה עלייה של 17% בזרם הדליפה, ואזור החמצון המתאים הראה דפוס טבעת אדום-אדום טיפוסי.
יש לחקור באופן שיטתי את הצבע הלא תקין הנגרם כתוצאה מזיהום. זיהום מתכת (כמו ברזל ונחושת) מתעבה על פני השטח לאחר תהליך הסינון, ויוצרים סילקידי מתכת המופיעים ככתמים חומים. בתאונה איכותית במפעל פוטו -וולטאי בשנת 2018, זיהום ברזל הנגרם כתוצאה מבלאי של מיסב המסוע גרם ליעילות של כל חבילת המודולים ירידה ב -2.8%. ניתוח כישלונות הראה כי תכולת ה- FE באזור המזוהם חרגה מהתקן פי 100. סוג זה של זיהום יכול להיות ממוקם במדויק על ידי הדמיה PL או איתור SIMS.
עבור התופעה החומה שנמצאה באתר, מומלץ לאמץ תהליך אבחון בן שלוש מפלסים: ראשית, לערוך בדיקה חזותית כדי להבחין בין הצבע הכללי לטלאים מקומיים; שנית, השתמש בספקטרופוטומטר נייד כדי לאתר פרמטרים של סרטים; ולבסוף קח דגימות לניתוח רכיבי EDX. במקרה תפעול ותחזוקה של תחנת כוח, אושר שינוי הצבע החום במסגרת שנגרמה כתוצאה מאפקט ה- PID תוך 48 שעות בתהליך זה, ותיקונים בוצעו בזמן כדי למנוע אובדן יעילות המערכת.
לתקני התעשייה יש הוראות ברורות לצבע שטח. תקן IEC 61215 מחייב כי למראה הרכיבים לא יהיה הבדלי צבע לא תקינים המשפיעים על הביצועים, אך מאפשרת שינויים בצבע אחיד שאינם משפיעים על מאפייני הפלט. בבקרת איכות בפועל, מומלץ לשלב את בדיקת ה- EL ואימות היעילות לפסק דין מקיף כדי למנוע שיפוט שגוי שנגרם על ידי הסתמכות אך ורק על שיקול דעת חזותי.
מנקודת המבט של אופטימיזציה של תהליכי הייצור, חברות מובילות הקימו מערכת ניהול דיגיטלית צבעונית. באמצעות גילוי ספקטרלי מקוון ובקרת עובי סרטים סגורים, סטיית צבע כלולה בבקרת תהליכים סטטיסטיים של SPC. לאחר שורת ייצור של TopCon החלה מערכת זו, שיעור הפגמים המראה ירד מ- 0. 7% ל- 0. 12%. אבולוציה טכנולוגית זו מסמנת את השדרוג והטרנספורמציה של ייצור פוטו-וולטאי מ"מוכוונת ביצועים "ל"מצוינות ביצועים ומראה".
