光学光束诱导电流成像检测系统（LBIC）

光束诱导电流成像检测系统（Light-Beam Induced Current—LBIC—mapping system）是一种逐点非直接接触的扫描成象，即通过激光波长在半导体中的吸收距离和微区光电转换，可以表征太阳能电池微区的短路电流、表层缺陷（尺度大于0.5mm）、并联电阻（加配Keithley电源表）、反射率、量子效率等特性参数，并通过横向扫描（Mapping），形成这些参数的平面分布图像，以反映其平面均匀性，尤其是晶界和位错分布，为太阳能电池的结构优化和工艺改进提供参考依据。可以广泛应用到单晶硅、多晶硅、非晶硅（a-Si）、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、有机半导体、染料敏化等各种传统和新型材料的太阳能电池研究，可以广泛应用到GaAs、InP、GaN基阵列器件的研究。克服了大面积光照下I-V测试与单点光谱测试的不对应性和不准确性，并通过不同激光波长对电池进行表征，大大提高了电池及光电子器件的诊断精度。本设备物理过程清晰，可以应用于大学科研和实验教学中，也可以应用于企业的研发过程。

技术参数：

--样品尺寸：Max 200200 mm2，Min 1 1 mm2

--激光波长：532和980nm（可根据材料的光吸收系数而自行选配）

--激光光斑：50 mm、100mm

-- 测试电流范围：1mA–1mA

--测试模式：LBIC mapping，LBIV mapping，Resistance mapping

-- 扫描步长：0.1、0.2、0.5、1、2、4mm（可根据实际需要自定义）

-- 扫描速度：15points/s

-- 可进行单点或连续扫描（mapping）测试

功能

1）特定波长下短路电流逐点扫描成像（LBIC-Mapping），观察逐点短路电流的均匀性、观察表层缺陷（表层厚度随波长吸收长度而定）

2）电压逐点扫描成像（LBIV-Mapping），观察电流的横向扩展状况及表层电阻的均匀性。

3）并联电阻逐点成像，观察电池、特别是电池边缘电隔离状况，反映电隔离工艺的水平。

4）反射率逐点扫描成像，观察钝化膜的减反特性以及晶粒取向对减反的影响。

适用范围：

本设备可以应用到单晶硅、多晶硅等传统材料的太阳电池，更可以应用到非晶硅（a-Si）、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、有机、染料敏化、微纳颗粒等新型材料的太阳能电池的研究过程中，找出研究中所存在的问题。
图2，125125mm2多晶硅电池平面的光束诱导电流成像（LBIC，左图）和光束诱导电压成像（LBVC，右图），反映出缺陷的分布及短路电流的不均匀特性。前者反映了电池平面内短路电流的不均匀分布，后者反映了微区电压的横向扩展特性。由于这种扩展，测得的不是微区的开路电压。
图3，11cm2小面积单晶硅太阳电池光束诱导电流（LBIC，左图）成像和光束诱导电压（LBIV，右图）成像。纵轴为强度值，形成三维立体图。
图4，11cm2小面积晶体硅太阳电池的短路电流扫描成像，左下角黄色说明短路电流减小，即有泄漏，反映了电池制备过程中的工艺问题（这里为掩膜开裂等工艺问题）
图5，左图，借助Keithley电源表反向偏置，逐点测量短路电流，获得了（11cm2）小面积晶体硅太阳电池的二维电流分布，其中黑白相间的弧线反映出衬底中杂质纹路（黑心硅）。右图，也是借助Keithley电源表在微偏压，获得了（11cm2）小面积晶体硅太阳电池并联电阻二维图像，通过右侧数值标定，可以清楚地看到整个平面内并联电阻阻值在(1.5~3.5)106W内变化，左下角高于右上角。右中为电极焊盘。
图6，通过LBIC图像可以确定石墨烯电池的有源区大小和位置，并在一定的分辨率下观察其光电响应的分布状况。扫描图中中间亮度很高的正方区域就是该石墨烯电池的有源区，图中可以看到有源区中有两个暗斑，说明这两处存在缺陷。
图7，电池是由几块有机太阳电池组合而成，从短路电流扫描图像可以看出，这几块电池的光电性能不一致，并且每块电池的光电性能也不均匀，下面三块要优于上三块，这可能与制备工艺有关。