數值模擬結果

本節將介紹無裂縫與含表面裂縫與貫穿裂縫之多晶矽太陽能電池 在各種類型加熱分佈下 0.2 秒至 1 秒之暫態數值分析結果，無裂縫之太 陽能電池模型可提供一個基準的應變分佈，可與含有裂縫之模型做比 較，也可與實驗所拍攝之光斑干涉圖比對。在 2.1 節中推導出電子光斑 干涉術之面外架構所能量測到的待測物最小面外位移為 2，而本研究 中所使用之雷射波長為532nm，因此為了讓分析結果能夠與實驗結果 作準確的對照，接下來所呈現的等高線圖每條線之間距皆為266nm。 圖 3.1、圖 3.2 為裂縫位置示意圖。

3.1.1 由內而外遞減之高斯分佈熱通量

此加熱分佈圖與無裂縫太陽能電池之分析結果如表 3.1 所列，此熱 量採用高斯分佈算式，模擬燈泡照射於太陽能電池上，熱量分佈在模 型中心點有最大值之熱量，而熱量沿著半徑方向往外依高斯分佈遞減 呈現同心圓樣貌。將分析所得之多晶太陽能電池面外變形等高線，以

等間距266nm繪出。無裂縫模型面外變形等高線呈現對稱的碗狀變形，

類似同心圓，而隨著受熱時間增加造成面外變形量增加，等高線數量 也會增加，等高線分佈會越密。表 3.2 所列為表面裂縫位於邊緣中心處 的分析結果，裂縫處等高線位移分佈產生 V 形特徵，類似 chevron 輪 廓。在 0.2 秒時，面外位移小，裂縫處只有 1 條等高線，到了 1 秒時，

裂縫處已有 10 條等高線通過，由裂縫處數據也可發現 1 秒時，裂縫初

始端與裂縫間端面外位移差將近3 m 。表 3.3 所列為表面裂縫位於邊緣

1 秒時裂縫上有 2 條等高線分佈，但等高線變化特徵不明顯，不足以明 確判斷裂縫種類與位置。邊緣四分之一處含貫穿裂縫之分析結果如表 3.10 所列，裂縫處特徵為等高線兩側斷裂不連續。

此加熱分佈對於檢測表面裂縫與貫穿裂縫的能力皆不佳，因為由 外而內的熱量傳遞方向，使得面外位移量小，而在裂縫處的位移小、

等高線分佈稀疏，且因為矽晶圓材質不均勻，所以等高線會呈現分段 連續的形式。

3.1.3 十字形分佈之熱通量

此加熱分佈圖與無裂縫太陽能電池之分析結果如表 3.11 所示，此 十字形熱量分佈寬度占了太陽能電池邊長的1 3，為 5.2 公分。無裂縫 情況下之面外位移等高線呈現碗狀變形分佈，表 3.12 所列為表面裂縫 位於邊緣中心處之分析結果，裂縫處等高線數量為 8 條，且呈現 V 形 輪廓，足以由此特徵得知裂縫位置與長度。表 3.13 為表面裂縫位於邊 緣四分之一處之面外位移等高線分布結果，加熱 1 秒後，裂縫位置只 有 2 條位移等高線經過，雖有 V 形輪廓特徵出現，但是角度較小。表 3.14 為貫穿裂縫於邊緣中心處的分析結果，位移等高線為類似同心圓 的碗狀分佈，與無裂縫的分析結果相近，幾乎無法在裂縫處觀察出裂 縫特徵。邊緣四分之一處貫穿裂縫分析結果如表 3.15 所列，裂縫處等 高線斷開不連續。

此加熱分佈除了在邊緣中心處的貫穿裂縫難以藉由等高線特徵辨 識之外，皆有不差的檢測裂縫能力。

3.1.4 單對角形分佈之熱通量

電池模型受熱變形後，面外位移等高線同樣出現對稱的碗狀分佈。表

只有 2 條等高線，但是由等高線的特徵，可以判斷裂縫的種類與位置。

加熱時間為 1 秒時，裂縫處初始處與裂縫間端的位移差將近有4 m ，

實心矩形分佈之熱通量讓無裂縫的太陽能電池模型產生馬鞍形面