本技術(shù)涉及太陽(yáng)能薄膜電池膜厚測(cè)試，具體涉及一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀。

背景技術(shù)：

1、晶硅太陽(yáng)能電池的效率提高是一個(gè)永恒的話題，德國(guó)fraunhofer研究所于2013年在第28屆歐洲能源及太陽(yáng)能光伏展覽會(huì)(eu-pvsec)上首次提到了隧穿氧化層鈍化接觸(topcon)的概念，目的是改善晶硅電池背表面的鈍化，與此前的perc工藝相比，topcon技術(shù)的效率可以突破26％。topcon電池片，就工藝具體而言，首先利用濕化學(xué)方法在電池背面生長(zhǎng)一層不到1.5nm的超薄氧化硅(即隧穿氧化層)；隧穿氧化層可以消除晶硅表面的懸掛鍵，起到化學(xué)鈍化的作用。然后再沉積一層約30nm的磷摻雜非晶硅，經(jīng)過高溫的熱處理后，非晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч?，且摻雜的磷原子被激活；由于多晶硅與晶硅襯底的摻雜水平不同即費(fèi)米能級(jí)不同，能帶會(huì)發(fā)生彎曲，可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)鈍化效應(yīng)，有效的阻止少子到達(dá)界面，并有效的收集多子。相關(guān)研究表明，poly-si(多晶硅)層厚度的增加，鈍化效果會(huì)提升即開路電壓會(huì)先增加然后趨于飽和。同時(shí)，自由載流子吸收也會(huì)增加，進(jìn)而降低了jsc(短路電流密度)，所以效率會(huì)隨著厚度先增加后減小。因此對(duì)poly-si層的厚度進(jìn)行監(jiān)測(cè)是提高電池片光電轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、當(dāng)今，測(cè)量膜厚的方式主要分為兩類：接觸式、非接觸式。其中接觸式測(cè)量?jī)x器以臺(tái)階儀為主，其特點(diǎn)是測(cè)試精度高，其缺點(diǎn)是對(duì)被測(cè)樣品有特殊需求，需要專門制樣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線測(cè)試。非接觸式測(cè)量?jī)x器以橢偏儀和反射式膜厚測(cè)量?jī)x為主，兩者測(cè)試原理存在差異，橢偏儀是利用橢圓偏振法(偏光法)，根據(jù)光的偏振態(tài)的變化來(lái)分析薄膜的膜厚和光學(xué)常數(shù)，可以測(cè)試樣品膜厚、折射率和消光系數(shù)。而反射式膜厚測(cè)量?jī)x是利用光學(xué)干涉原理，通過分析薄膜表面反射光和薄膜與基底界面反射光相干涉形成的反射光譜，快速準(zhǔn)確測(cè)量薄膜厚度、光學(xué)常數(shù)等信息。與橢偏儀相比，反射式測(cè)量?jī)x由于其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，可以與topcon產(chǎn)線的完美耦合，最終實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的在線測(cè)試。

3、現(xiàn)有的反射式膜厚測(cè)量?jī)x，在測(cè)試前需要進(jìn)行校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)操作不方便，且其測(cè)試便捷性、自動(dòng)化程度以及集成化程度有待提高，測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)精確度及穩(wěn)定性也有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，集成化和自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)多通道的高效率測(cè)量，具有較高的測(cè)試便捷性和高效性，實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)與測(cè)試一體化的同時(shí)也確保了較高的測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)精確度及穩(wěn)定性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，包括主殼體和安裝于主殼體上的支架；所述主殼體內(nèi)安裝有穩(wěn)壓電源、led光源、傳輸光纖和光譜儀；

4、所述led光源與所述傳輸光纖連接；所述傳輸光纖包括主光纖、副光纖和分支光纖，所述主光纖的外端與所述led光源連接，所述副光纖設(shè)置有多根，每根副光纖包括多根入射光芯和一根反射光芯；所述反射光芯通過分支光纖與所述光譜儀連接；所述入射光芯將光信號(hào)傳輸至被測(cè)樣品表面，被測(cè)樣品反射的光信號(hào)由所述反射光芯收集，通過所述分支光纖傳輸至所述光譜儀；

5、所述主殼體上設(shè)有校準(zhǔn)平臺(tái)，所述校準(zhǔn)平臺(tái)上設(shè)有供所述光信號(hào)穿過的入射光孔；所述校準(zhǔn)平臺(tái)上還設(shè)有反射鏡；所述校準(zhǔn)平臺(tái)能夠通過移動(dòng)將反射鏡置于光信號(hào)傳輸路徑上，以進(jìn)行光源校準(zhǔn)。

6、進(jìn)一步的，所述主殼體內(nèi)還安裝有固態(tài)繼電器。

7、更進(jìn)一步的，所述主殼體內(nèi)還設(shè)有光電傳感器，所述光電傳感器與所述固態(tài)繼電器連接。

8、進(jìn)一步的，所述led光源的輸出波長(zhǎng)為320-1100nm。

9、進(jìn)一步的，所述副光纖的數(shù)量設(shè)置有5根，每根副光纖包括6根入射光芯和1根反射光芯，所述反射光芯位于副光纖的中心處。

10、更進(jìn)一步的，所述校準(zhǔn)平臺(tái)上設(shè)有對(duì)應(yīng)于所述5根副光纖的5個(gè)反射鏡。

11、進(jìn)一步的，所述光譜儀與hub集線器連接，所述hub集線器與外聯(lián)計(jì)算機(jī)連接。

12、進(jìn)一步的，所述主殼體上安裝有滑軌，所述校準(zhǔn)平臺(tái)上安裝有滑塊，所述校準(zhǔn)平臺(tái)通過滑塊滑動(dòng)安裝于所述滑軌上，所述主殼體中安裝有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述校準(zhǔn)平臺(tái)連接，以帶動(dòng)所述校準(zhǔn)平臺(tái)移動(dòng)。

13、進(jìn)一步的，該膜厚測(cè)試儀通過所述支架橫跨于電池片產(chǎn)線上方。

14、本實(shí)用新型的有益效果是：

15、本實(shí)用新型基于光學(xué)干涉的原理，通過分析薄膜表面反射光和薄膜與基底界面反射光相干涉形成的反射光譜，可以快速準(zhǔn)確測(cè)量薄膜厚度等信息，規(guī)避了接觸式測(cè)膜厚儀器的效率低、易對(duì)被測(cè)試樣品造成損傷等缺點(diǎn)。

16、本實(shí)用新型的膜厚測(cè)試儀可以與產(chǎn)線配合實(shí)現(xiàn)在線測(cè)試，無(wú)需對(duì)poly-si層進(jìn)行特定的數(shù)學(xué)建模便可以直接測(cè)試，整體的測(cè)試便捷性與自動(dòng)化程度遠(yuǎn)高于同類別非接觸式膜厚測(cè)試設(shè)備。

17、本實(shí)用新型自帶用于光學(xué)校準(zhǔn)的反射鏡，通過校準(zhǔn)平臺(tái)的簡(jiǎn)單軸向移動(dòng)便可以實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)與測(cè)試的切換，實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)與測(cè)試一體化的同時(shí)也確保了測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)精確度及穩(wěn)定性；

18、本實(shí)用新型在測(cè)試時(shí)，入射光通過光纖傳輸可以垂直照射至poly-si膜層，且儀器與被測(cè)樣品間距可通過支架固定，可以有效規(guī)避外界光線對(duì)測(cè)試的影響。

19、本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)多通道測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品poly-si層的全局監(jiān)控，有利于對(duì)cvd工藝段后的膜層均勻度進(jìn)行監(jiān)控。

技術(shù)特征：

1.一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，包括主殼體和安裝于主殼體上的支架；所述主殼體內(nèi)安裝有穩(wěn)壓電源、led光源、傳輸光纖和光譜儀；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，所述主殼體內(nèi)還安裝有固態(tài)繼電器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，所述主殼體內(nèi)還設(shè)有光電傳感器，所述光電傳感器與所述固態(tài)繼電器連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，所述led光源的輸出波長(zhǎng)為320-1100nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，所述副光纖的數(shù)量設(shè)置有5根，每根副光纖包括6根入射光芯和1根反射光芯，所述反射光芯位于副光纖的中心處。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，所述校準(zhǔn)平臺(tái)上設(shè)有對(duì)應(yīng)于所述5根副光纖的5個(gè)反射鏡。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，所述光譜儀與hub集線器連接，所述hub集線器與外聯(lián)計(jì)算機(jī)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，所述主殼體上安裝有滑軌，所述校準(zhǔn)平臺(tái)上安裝有滑塊，所述校準(zhǔn)平臺(tái)通過滑塊滑動(dòng)安裝于所述滑軌上，所述主殼體中安裝有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述校準(zhǔn)平臺(tái)連接，以帶動(dòng)所述校準(zhǔn)平臺(tái)移動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道poly-si膜厚測(cè)試儀，其特征在于，該膜厚測(cè)試儀通過所述支架橫跨于電池片產(chǎn)線上方。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種基于太陽(yáng)能薄膜電池的多通道Poly?Si膜厚測(cè)試儀，包括主殼體和支架；主殼體內(nèi)安裝有穩(wěn)壓電源、LED光源、傳輸光纖和光譜儀；LED光源與傳輸光纖連接；傳輸光纖包括主光纖、副光纖和分支光纖，主光纖與LED光源連接，副光纖包括多根入射光芯和一根反射光芯；反射光芯通過分支光纖與光譜儀連接；入射光芯將光信號(hào)傳輸至被測(cè)樣品，被測(cè)樣品反射的光信號(hào)由反射光芯收集，通過分支光纖傳輸至光譜儀；主殼體上設(shè)有校準(zhǔn)平臺(tái)，校準(zhǔn)平臺(tái)上設(shè)有入射光孔；校準(zhǔn)平臺(tái)上還設(shè)有反射鏡。本技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多通道的高效率測(cè)量，具有較高的測(cè)試便捷性和高效性，實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)與測(cè)試一體化的同時(shí)確保了較高的測(cè)試數(shù)據(jù)點(diǎn)精確度及穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊麗雯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州上器試驗(yàn)設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240708
技術(shù)公布日：2025/5/15