CN104864813A - 一种晶体硅太阳能电池片栅线高度和宽度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体硅太阳能电池片栅线高度的测量方法，包括如下步骤：(1)将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；(2)先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；(3)将物镜换成激光镜头；(4)对焦；(5)测试得到第一个测试点的栅线高度数据；(6)选择确定第二个测试点；调节微调旋钮，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内；测试，即可得到第二个测试点的栅线高度数据；(7)重复步骤；(6)进行多点测试；(8)计算得到平均高度。实验证明：与现有方法相比，本发明的测试时间可以缩短40%以上，取得了显著的效果；大大提升了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池片栅线高度的测量方法，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳电池中，晶体硅太阳电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时晶体硅太阳电池相比其他类型的太阳能电池有着优异的电学性能和机械性能，因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。
栅线在晶体硅太阳能电池片中用来收集光生载流子，其作用非常巨大。对于P型晶体硅太阳能电池片来说，载流子的产生的多少(短路电流的大小)与载流子在收集过程中的损耗多少(串联电阻的大小)很大程度上决定了电池片的电学性能的优劣。栅线高度越高，宽度越窄，即高宽比越大，越有助于电池片短路电流的提升和串联电阻的下降。另一方面，由于当前栅线主要是通过丝网印刷浆料并烧结来得到，在相同工艺的情况下，栅线印刷受网版和浆料的影响巨大，因此，评价栅线的优劣也会反应网版和浆料的匹配情况。
现有技术中，通常是采用金相显微镜来观察和测试栅线，测出其某一截面的最高点和基底宽度，做比例，作为其高宽比值(高宽比＝最高点/基底宽度)。上述方法中，需要对栅线的高度和宽度分别进行测量。对于栅线的高度而言，其测量方法包括如下步骤：(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；(3) 将物镜换成激光镜头；(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线高度数据；(6) 重复上述步骤(1)至(5)，进行多点测试，即可得到多个栅线高度数据；(7) 通过计算即可得到晶体硅太阳能电池片栅线的平均高度。
然而，上述方法存在如下问题：①上述步骤(2)和(4)需要花费大量的时间，尤其是步骤(4)，对栅线的顶端和底端需要进行两次对焦，对于普通的分析员而言，每次对焦操作需要1分钟左右的时间，即使是熟练操作的分析员，也要20~30秒的时间；因此，使得整个检测过程耗时太多，降低了测试效率；②需要多次进行步骤(3)中的更换激光镜头作业，这不仅造成了操作繁杂，而且更换过程中还容易出现镜头损坏的风险。
因此，开发一种操作简便、耗时短的晶体硅太阳能电池片栅线高度的测量方法，显然具有积极的现实意义。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种晶体硅太阳能电池片栅线高度和宽度的测量方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种晶体硅太阳能电池片栅线高度的测量方法，包括如下步骤：
(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；
(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；
(3) 将物镜换成激光镜头；
(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；
(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线高度数据；
(6) 选择确定第二个测试点；
调节微调旋钮，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内；
测试，即可得到第二个测试点的栅线高度数据；
(7) 重复步骤(6)，进行多点测试，即可得到多个栅线高度数据；
(8) 通过计算即可得到晶体硅太阳能电池片栅线的平均高度。
上文中，步骤(1)至步骤(5)是现有技术；其中，步骤(1)所述的金相显微镜可以采用市面上常见的型号为VK9700的金相显微镜。
步骤(7)所述的多点测试是常规方法，即通过检测栅线不同位置点的栅线高度，得到多个栅线高度数据，最后通过计算平均值，得到比较准确的数据。
本发明的方法得到的只是栅线的高度；若要得到其高宽比，只要再采用常规方法测出其宽度，然后做比例计算即可得到高宽比。
上述技术方案中，所述步骤(1)中的样品为具有栅线的电池片样片。
上述技术方案中，所述步骤(6)中，逆时针调节微调旋钮3~5个小格，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内。这是针对VK9700的金相显微镜而言的。
本发明的工作原理为：先检测第一个测试点的栅线高度（即步骤(1)至(5)），第一个测试点的栅线高度检测之后，镜头的对焦点会发生变化，使栅线的底端超出测试视野范围，因此本发明在测试第二个点时需要进行微调，将测试视野范围移回，使栅线的顶端和底端都包含在测试视野范围内；即可进行第二次及其后续的多次检测。
具体微调的范围是根据栅线的高度范围总结出的经验值；现有技术中，栅线高度通常在10~20微米之间，将微调旋钮逆时针旋转3~5个小格即可。如果测试其他范围，微调的程度也要随之调整。
本发明请求保护与之相应的另一种技术方案：一种晶体硅太阳能电池片栅线宽度的测量方法，包括如下步骤：
(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；
(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；
(3) 将物镜换成激光镜头；
(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；
(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线宽度数据；
(6) 选择确定第二个测试点；
调节微调旋钮，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内；
测试，即可得到第二个测试点的栅线宽度数据；
(7) 重复步骤(6)，进行多点测试，即可得到多个栅线宽度数据；
(8) 通过计算即可得到晶体硅太阳能电池片栅线的平均宽度。
上文中，步骤(1)至步骤(5)是现有技术；其中，步骤(1)所述的金相显微镜可以采用市面上常见的型号为VK9700的金相显微镜。
步骤(7)所述的多点测试是常规方法，即通过检测栅线不同位置点的栅线宽度，得到多个栅线宽度数据，最后通过计算平均值，得到比较准确的数据。
上述技术方案中，所述步骤(1)中的样品为具有栅线的电池片样片。
上述技术方案中，所述步骤(6)中，逆时针调节微调旋钮3~5个小格，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明开发了一种新的晶体硅太阳能电池片栅线高度的测量方法，实验证明：与现有方法相比，本发明的测试时间可以缩短40%以上，大大提升了测试效率，取得了意想不到的技术效果；
2、本发明无需更换激光镜头，避免了更换过程中容易出现的镜头损坏的风险，且大大简化了测试作业，提升了测试效率；
3、本发明的方法简单可行，适于推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例一中四个不同测试位置的栅线截面图。
图2是本发明对比例一中四个不同测试位置的栅线截面图。
图3是本发明对比例二中不同测试位置的栅线截面图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步描述。
实施例一：
参见图1所示，一种晶体硅太阳能电池片栅线高度及宽度的测量方法，由如下步骤组成：
(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；
(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；
(3) 将物镜换成激光镜头；
(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；
(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线高度数据以及栅线宽度数据；
(6) 选择确定第二个测试点；
逆时针调节微调旋钮3-5个小格，将栅线的顶端、底端以及左右两端均移到测试视野范围之内；
测试，即可得到第二个测试点的栅线高度及宽度数据；
(7) 重复步骤(6)，进行40个点的测试，即可得到40个栅线高度及宽度数据；
(8) 通过计算即可得到晶体硅太阳能电池片栅线的平均高度和平均宽度。
最终得到栅线的高度为13.287微米，宽度为56.425微米。
上述测试共用时1.5个小时。
对比例一
参见图2所示，一种晶体硅太阳能电池片栅线高度及宽度的测量方法，包括如下步骤：（测试过程中确保每一个测试位置和实施例一是一一对应的）
(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；
(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；
(3) 将物镜换成激光镜头；
(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；
(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线高度及宽度数据；
(6) 重复步骤(1)~(5)进行多点测试(与实施例一相同，也测量40个点)，即可得到多个栅线高度及宽度数据；
(7) 通过计算即可得到晶体硅太阳能电池片栅线的平均高度及宽度。
最终得到栅线的高度为13.287微米，宽度为60.220微米。
上述测试共用时2.5个小时。
由上可见，和对比例一相比，实施例一的测试时间大大缩短，缩短了40%。
虽然实施例一和对比例一得到的测试数据是存在差异的，但这主要来源于在同一点上选取的不同测试位置，在实际测试过程中这种差异是没有办法避免的，是可以接受的。因此我们认为两次测试结果是一致的，测试结果是可靠的。
对比例二
一种晶体硅太阳能电池片栅线高度及宽度的测量方法，包括如下步骤：
(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；
(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；
(3) 将物镜换成激光镜头；
(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；
(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线高度及宽度数据；
(6) 选择确定第二个测试点；
不调节微调旋钮，直接进行测试。
参见图3所示，由于第一个测试点检测之后，镜头的对焦点会发生变化，使栅线的底端超出测试视野范围，因此无法正常测试。
可见，如果不旋转微调旋钮，就无法将栅线移到测试视野范围之内，结果就是无法正常测试。
Claims (6)
1.一种晶体硅太阳能电池片栅线高度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；
(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；
(3) 将物镜换成激光镜头；
(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；
(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线高度数据；
(6) 选择确定第二个测试点；
调节微调旋钮，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内；
测试，即可得到第二个测试点的栅线高度数据；
(7) 重复步骤(6)，进行多点测试，即可得到多个栅线高度数据；
(8) 通过计算即可得到晶体硅太阳能电池片栅线的平均高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的样品为具有栅线的电池片样片。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中，逆时针调节微调旋钮3~5个小格，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内。
4.一种晶体硅太阳能电池片栅线宽度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将待测试的样品放入金相显微镜的载物台上，确定第一个测试点；
(2) 先用粗调旋钮调节至初见物像，再改用微调旋钮调节至物像清楚为止；
(3) 将物镜换成激光镜头；
(4) 对栅线的顶端和底端分别进行对焦；
(5) 测试，即可得到第一个测试点的栅线宽度数据；
(6) 选择确定第二个测试点；
调节微调旋钮，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内；
测试，即可得到第二个测试点的栅线宽度数据；
(7) 重复步骤(6)，进行多点测试，即可得到多个栅线宽度数据；
(8) 通过计算即可得到晶体硅太阳能电池片栅线的平均宽度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的样品为具有栅线的电池片样片。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中，逆时针调节微调旋钮3~5个小格，将栅线的顶端和底端移到测试视野范围之内。
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