Hiện tượng tông màu nâu trên bề mặt của các tấm silicon đơn tinh thể là một đặc điểm quá trình có thể giải thích trong ngành công nghiệp quang điện, nhưng nó cần được đánh giá kết hợp với các liên kết sản xuất cụ thể. Là vật liệu cốt lõi của các tế bào quang điện, các tấm silicon đơn tinh thể trải qua hơn mười quá trình trong quá trình xử lý và hình thái bề mặt thay đổi ở các giai đoạn khác nhau ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc điểm thị giác của sản phẩm cuối cùng.
Trong quá trình tăng trưởng tinh thể, các thanh silicon đơn tinh thể được phát triển theo phương pháp Czochralski thường có ánh kim loại màu xám bạc. Khi bước vào quá trình cắt, một lớp thiệt hại ở cấp độ micron sẽ hình thành trên bề mặt của wafer silicon được cắt bằng dây kim cương và bề mặt sẽ có kết cấu mờ đồng đều. Nếu một wafer silicon ở trạng thái cơ bản này có tông màu nâu cục bộ, điều đó thường có nghĩa là có ô nhiễm bất thường, có thể được gây ra bởi chất lỏng cắt còn lại hoặc kiểm soát môi trường hội thảo không đúng cách.
Hiện tượng màu bề mặt trong các liên kết quá trình chính xứng đáng được chú ý đặc biệt. Trong quá trình khuếch tán phốt pho, lớp thủy tinh silicon phốt pho (PSG) được hình thành dưới nhiệt độ cao thường xuất hiện màu xám nhạt. Nếu dư lượng màu nâu được quan sát, nó thường chỉ ra rằng quá trình ngâm của thủy tinh silicon dephospho là không đủ. Theo báo cáo phân tích vấn đề chất lượng năm 2020 của công ty, khi nồng độ axit thấp hơn 5% so với giá trị tiêu chuẩn, tỷ lệ dư PSG tăng lên 13% và có thể thấy các điểm tối rõ ràng trong thử nghiệm EL của các thành phần tương ứng.
Cơ chế phát triển màu sắc can thiệp của quá trình phủ cần giải thích đặc biệt. Độ dày quang học của màng chống phản xạ silicon nitride được hình thành bởi sự lắng đọng hơi hóa học tăng cường huyết tương (PECVD) được kiểm soát chính xác để đạt được sự can thiệp phá hủy của các bước sóng cụ thể. Trong điều kiện quá trình bình thường, nó sẽ xuất hiện màu xanh đậm hoặc tím. Khi độ lệch độ dày của màng vượt quá ± 3nm, màu đỏ nâu có thể xuất hiện. Sự thay đổi màu sắc này liên quan trực tiếp đến hiệu quả hấp thụ ánh sáng của tế bào. Dữ liệu đo được cho thấy độ lệch 5nm về độ dày màng sẽ gây ra giảm 3% hiệu quả chuyển đổi.
Quá trình oxy hóa bề mặt gây ra bởi các yếu tố môi trường không thể bị bỏ qua. Khi các tấm silicon được tiếp xúc với môi trường chứa oxy, một lớp oxit tự nhiên khoảng 0. 2nm có thể được hình thành mỗi giờ ở nhiệt độ phòng. Trong môi trường ẩm ướt, hiệu ứng xúc tác của tạp chất kim loại sẽ tăng tốc quá trình oxy hóa và hiệu ứng phát triển màu sẽ được tạo ra sau khi hình thành lớp oxit ở mức độ micron. Một trường hợp của một cơ quan thử nghiệm của bên thứ ba cho thấy một loạt các mô-đun biển bị oxy hóa một phần do bao bì bị hư hỏng. Đường cong IV cho thấy dòng rò bị tăng 17% và khu vực oxy hóa tương ứng cho thấy một mẫu vòng màu đỏ nâu điển hình.
Màu sắc bất thường gây ra bởi ô nhiễm cần phải được nghiên cứu một cách có hệ thống. Ô nhiễm kim loại (như sắt và đồng) ngưng tụ lên bề mặt sau quá trình thiêu kết, tạo thành các silic kim loại xuất hiện dưới dạng các đốm nâu. Trong một tai nạn chất lượng tại một nhà máy quang điện vào năm 2018, ô nhiễm sắt gây ra bởi sự hao mòn của vòng bi băng tải khiến hiệu quả của toàn bộ các mô -đun giảm 2,8%. Phân tích thất bại cho thấy hàm lượng FE trong khu vực bị ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn 100 lần. Loại ô nhiễm này có thể được định vị chính xác bằng cách phát hiện hình ảnh PL hoặc SIMS.
Đối với hiện tượng màu nâu được tìm thấy trên trang web, nên áp dụng quy trình chẩn đoán ba cấp độ: đầu tiên, tiến hành kiểm tra trực quan để phân biệt giữa màu sắc tổng thể và các bản vá cục bộ; Thứ hai, sử dụng máy quang phổ di động để phát hiện các tham số phim; và cuối cùng lấy các mẫu để phân tích thành phần EDX. Trong trường hợp vận hành và bảo trì trạm điện, sự đổi màu nâu tại khung do hiệu ứng PID gây ra đã được xác nhận trong vòng 48 giờ trong quá trình này và việc sửa chữa được thực hiện kịp thời để tránh mất hiệu quả hệ thống.
Tiêu chuẩn ngành có quy định rõ ràng cho màu sắc bề mặt. Tiêu chuẩn IEC 61215 yêu cầu sự xuất hiện của các thành phần không nên có sự khác biệt màu sắc bất thường ảnh hưởng đến hiệu suất, nhưng cho phép thay đổi màu đồng đều không ảnh hưởng đến đặc điểm đầu ra. Trong kiểm soát chất lượng thực tế, nên kết hợp kiểm tra EL và xác minh hiệu quả để đánh giá toàn diện để tránh sự đánh giá sai do chỉ dựa vào phán đoán trực quan.
Từ góc độ tối ưu hóa quy trình sản xuất, các công ty hàng đầu đã thiết lập một hệ thống quản lý kỹ thuật số màu. Thông qua phát hiện quang phổ trực tuyến và kiểm soát vòng kín độ dày màng, độ lệch màu được bao gồm trong kiểm soát quy trình thống kê SPC. Sau khi một dây chuyền sản xuất Topcon áp dụng hệ thống này, tỷ lệ khiếm khuyết xuất hiện giảm từ 0. 7% xuống 0. 12%. Sự phát triển công nghệ này đánh dấu sự nâng cấp và chuyển đổi sản xuất quang điện từ "định hướng hiệu suất" thành "hiệu suất và sự xuất sắc xuất hiện".
