[实用新型]一种用于椭偏仪中晶体硅太阳电池检测的样品台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于椭偏仪中晶体硅太阳电池检测的样品台。

背景技术

太阳电池是一种将光能转换成电能的半导体器件。太阳电池的种类包括：晶体硅太阳电池、薄膜太阳电池、染料敏化太阳电池等，其中晶体硅太阳电池为目前最常用的太阳电池，其基本结构是硅基底上制绒后再镀减反膜。其中，制绒的作用是让太阳电池有效的吸收太阳光；减反膜的作用是使太阳光在太阳电池表面的反射降低，使大部分太阳光能到达电池的内部被半导体材料所吸收，从而大大提高了光能的转换。

目前，绒面单晶硅太阳电池中大多采用碱法制绒，利用晶体受腐蚀时的各向异性，使电池表面上形成规则排列的四面锥金字塔形状的基本结构；而绒面多晶硅太阳电池大多取用酸腐蚀的方法制绒，使电池表面上形成了不规则的微小起伏。

目前检测绒面晶体硅太阳电池上减反膜厚度和折射率的常用仪器为椭偏仪。椭偏仪的基本原理是利用光波在样品表面反射时偏振态的变化获得样品的表面信息(如，纳米薄膜的厚度、折射率等)。检测时，样品的放置要使得检测面所处的平面垂直于由入射光轴和反射光轴所形成的入射面，并通过二光轴的交点。通常把垂直于由入射光轴和反射光轴所形成的入射面、并通过二光轴的交点的平面称为参考面。检测时，必须满足检测面与参考面重合，此时也满足了系统的入射角等于反射角。

当利用椭偏测量系统对不同晶体硅(如单晶硅、多晶硅)上的减反膜厚度和折射率进行测量时，由于晶体硅上绒面的结构不同，就要求在样品检测时放置的方位不同，以满足检测面与参考面重合。具体来说，单晶硅太阳电池表面上形成的四面锥金字塔的锥面与硅基底所夹的锐角大约为54.7°，金字塔的尺寸约为2-5微米。在锥面上镀有减反膜，为了检测减反膜的厚度和折射率，在检测时要求将该金字塔的锥面作为检测面。为了保证此检测面与参考面重合，则需要保证放置单晶硅的样品台与电池接触的表面与参考平面的倾斜角度为54.7°。并且要调整单晶硅太阳电池在样品台上的方位，满足检测面与参考面重合。采用酸法制绒的多晶硅太阳电池的绒面特征是硅表面有微小的不规则的起伏，起伏的尺寸为微米量级，在硅上镀有减反膜，为了检测减反膜的厚度和折射率，以平行于硅基底并通过样品表面的平面为检测面，所以放置多晶硅的样品台与电池接触的表面平行于参考平面。另外，对于未制绒的晶体硅太阳电池，其检测面为上镀有减反膜的表面，也要求样品台与电池接触的表面平行于参考平面，与多晶硅太阳电池的样品台相同。

通过以上分析，可以看出，在对单晶硅和多晶硅太阳电池测试时，电池片放置的方位不同，碱法制备的单晶硅放置时其基底与参考面有一个很大的夹角，而酸法制备的多晶硅放置时其基底平行于参考面。换句话说，即要求在对两种不同表面制绒结构的太阳电池的减反膜进行检测时，需要更换不同结构的样品台。针对不同的晶体硅改变样品台与参考平面的倾斜角度以使其符合测试需求。在实际检测中，比如，在太阳电池的生产线上，需要对不同类型(单晶、多晶)的太阳电池进行检测，这就要求样品台能够适合这种变化的场合，并且要求在更换样品台时操作简单、节约时间、准确度高、重复性好。

为了满足以上的需求，现有方法有：(1)在椭偏测量系统中设计倾斜角度不同的样品台，根据不同样品的测试需求，通过拆卸样品台的方式更换所需样品台，所述倾斜角度指：样品台的台面与参考面所夹的锐角。这种方法在椭偏测量系统中应用较为普遍，但其缺点在于样品台的拆卸过程繁琐、更换速度慢且不便于保管拆卸下来的样品台，更换完新的样品台后，整个仪器的样品台在安装的过程中准确度和重复性均没法保证，需要重新校准；(2)在椭偏测量系统中实现了不用拆卸样品台的方式，即安装两套不同倾斜角度的样品台，如图1所示，这两套样品台之间用电动(手动)导轨连接，当需要用哪个倾斜角度的样品台时，则通过导轨把样品台移到安装位置，另一台则移出该安装位置，但这种通过移动导轨的方式更换不同种类的样品台，速度比较慢且占用空间比较大，准确度和重复性也很难保证。由此可见，在椭偏测量系统中，现有的用于椭偏仪中晶体硅太阳电池样品台存在的问题是：(1)结构复杂；(2)更换繁琐；(3)定位方法繁琐，时间长；(4)重复性不易保证。这对于工业生产领域中频繁更换太阳电池种类(多晶和单晶)的场合，会花费大量的时间。难以同时满足不同样品在测试过程中快速、准确、简单的更换不同的样品台。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作简捷、更换迅速、重复性定位精度高的用于椭偏仪中晶体硅太阳电池检测的样品台，其同时满足对单晶和多晶太阳电池检测的需求，提高了测试的效率。