制造過程中光學(xué)不可見的異常和缺陷降低太陽能電池板的質(zhì)量，需要采用聲學(xué)顯微鏡來進行成像和分析，從而可在量產(chǎn)開始前修改工藝來減少缺陷，或確保在生產(chǎn)中沒有引入缺陷。

    為了達到最高的效率，太陽能電池板制造商下了大力氣。在設(shè)備安裝初期，效率必須要高，在安裝好以后，太陽能電池系統(tǒng)即使經(jīng)受熱應(yīng)力及其他惡劣環(huán)境，也須保持多年的高效率。

    太陽能電池板的質(zhì)量可能會由于產(chǎn)生于制造過程中的異常和缺陷而降低。在硅太陽能電池板中，典型的缺陷有裂紋、分層或氣孔。起初，缺陷對效率可能只有很小的影響，在制造商進行電學(xué)測試或閃光測試時，它們的影響顯得微不足道。然而，在太陽能電池板的使用過程中，這些缺陷可能會長大，一直到效率明顯地降低。

    尋找這些光學(xué)不可見的缺陷是非常重要的，因為他們是裝配過程中的缺點的證據(jù)。例如，在硅片里面的裂紋，它們很細小以至于不能通過視覺觀察，但是由于硅是硬性的，所以當(dāng)太陽能電池板正常使用被暴露在太陽底下時，熱循環(huán)會使這些缺陷長大。

    在過去的兩年中，采用聲學(xué)顯微鏡來成像和分析太陽能電池及面板中的缺陷，這方面的發(fā)展相當(dāng)迅速。聲學(xué)顯微鏡在非破壞性成像上具有很長的歷史，它的應(yīng)用包括封裝的集成電路、粘接晶圓和其他微電子器件，這些樣品在材料和層狀結(jié)構(gòu)上都和太陽能電池及面板很相近。

    聲學(xué)成像的目的是在設(shè)計階段、樣品階段或早期生產(chǎn)時找到異常和缺陷，從而在量產(chǎn)開始之前修改工藝來減少缺陷。聲學(xué)成像在量產(chǎn)中也會被用到，來確保在生產(chǎn)中沒有引入缺陷。通過這種方法就可以獲得設(shè)計在產(chǎn)品中的高效率。

    聲學(xué)顯微鏡采用了一個超聲波傳感器來掃描感興趣的區(qū)域，發(fā)送超聲脈沖進入樣品，然后接收從樣品內(nèi)部返回的回聲。在這些產(chǎn)品材料中，超聲波的速度很快，所以在掃描時傳感器一秒內(nèi)可以發(fā)射數(shù)千個脈沖，同時接收數(shù)千個回聲。從每個有脈沖的地方得到的聲學(xué)數(shù)據(jù)就是在聲學(xué)圖像中成千上萬個像數(shù)中的一個。

    感興趣的區(qū)域或大或小。掃描時一般只會牽涉到單個電池片，但是最近Sonocan有報道，現(xiàn)有的自動聲學(xué)顯微系統(tǒng)可以很容易地完成數(shù)米長的面板的掃描。用來產(chǎn)生像數(shù)的回聲只來自電池片或面板內(nèi)的材料界面，例如玻璃封蓋和硅片之間的界面。這個玻璃-硅界面包含了非常薄的光學(xué)粘接劑，所以它實際上包括了兩個材料界面。

    到達傳感器的回聲來自于電池片或面板內(nèi)不同深度。為了只對感興趣的深度進行成像，因此一些回聲會被棄用。如果玻璃-硅界面正好是感興趣的深度，從更深區(qū)域（如硅與基底的接觸）返回的回聲將會被排除，也不會在聲學(xué)圖像上顯示。在聲學(xué)顯微的詞匯中，回聲會在玻璃-硅界面上被選通（gated）。通過選通更深的區(qū)域和忽略來自玻璃-硅深度的回聲，更深的區(qū)域可以單獨成像。為了實現(xiàn)測試，選通可以非常精確，例如只成像玻璃和光學(xué)耦合劑部界面，而不包含光學(xué)耦合劑底部和硅界面的圖像。   

圖1.硅電池和玻璃與硅間的粘接劑之間不規(guī)則的氣孔的聲學(xué)圖像。

    圖1是一個電池片局部區(qū)域的高度放大的聲學(xué)圖像。為了獲得圖像，回聲被選通在玻璃和硅的界面，包括了玻璃和硅之間的粘接劑。

    三條水平的暗線是導(dǎo)線。不規(guī)則的白色區(qū)域是分層，可能位于粘接劑底部和硅之間。它們看起來很亮，這是應(yīng)為反射的超聲波很強，返回的回聲信號有很高的放大倍數(shù)。分層似乎有擴張，在擴張過程中，它們被硅上的金屬導(dǎo)線限制。同一個電池片中的其他分層具有同樣的圖形，所以分層很有可能位于光學(xué)粘接劑和硅之間。

    這些分層都很小，在目前的狀態(tài)下它們對效率和可靠性只有很小的影響。但是測試說明粘接劑-硅界面易受分層的影響。如果更多的電池片或面板也顯示了相似的分層，那么尋找分層的成因就很有意義。在大尺寸上，這樣的分層會降低太陽能電池的效率，因為他們不僅反射超聲波，還反射太陽光，因此會降低到達硅的太陽光的強度。    

圖2.導(dǎo)電條較暗區(qū)域與硅之間有粘接；白色區(qū)域沒有粘接。

    在圖2中，水平的特征圖像是導(dǎo)電條，或者更精確地說是導(dǎo)電條和硅之間的界面。箭頭指向?qū)щ姉l右端尾部的那部分界面非常暗，表明回聲具有較低的放大倍數(shù)，來自于兩種材料間粘接較好的地方。但是大多數(shù)導(dǎo)電條和硅之間的接觸區(qū)域都很明亮，意味著它們之間根本就沒有接觸。在工作時，這種未連接可能導(dǎo)致導(dǎo)電條過熱而失效。