CN105895547A - 基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，包括：单色光源发生器、光强检测系统、若干传感器、控制器及能将透过率数据转换为膜厚数据的计算机；传感器用于检测CdS薄膜的位置，并将检测发送信号发送给控制器；控制器接收到传感器信号后，控制单色光源发生器及光强检测系统工作；单色光源发生器及光强检测系统用于在线检测CdS薄膜的透过率；光强检测系统将检测数据传输至计算机，获得膜厚数据。本发明采用CdS薄膜吸收敏感波段，检测分辨率能够达到纳米级别。此外，该系统还具有无损、检测速度快等特征，能够嵌入生产线。
Description
技术领域
本发明属于CdTe薄膜太阳能电池技术领域，涉及一种在线检测CdS薄膜厚度方法，尤其是一种基于透过率来在线检测CdS薄膜厚度的系统。
背景技术
CdS是II-VI族化合物半导体材料，是一种非常重要的光敏半导体材料，被广泛地应用于光电子学领域。尤其CdS多晶薄膜被用于异质结太阳电池中的窗口层，应用于CdTe/CdS异质结太阳电池和铜铟镓硒(CIGS)太阳电池。
在太阳电池工艺中，为了提高电池的转换效率，要求将窗口层CdS薄膜厚度控制在10-120nm，同时为了保障产品成品率，这使得CdS薄膜厚度的控制在工业生产中显得尤为重要。目前CdS薄厚度的测试方法有酸腐蚀台阶法、椭偏仪等测试方法，这些测试方法都只适合于小面积测量而且测量效率低，而不适合于工业化生产中应用。本发明涉及的基于透过率在线检测CdS厚度的方法，既方便又可靠，且使用成本又低，可以很方便地在线监控产线的CdS沉积工艺，实际应用意义非常大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，该系统实现通过实时检测薄膜的透过率即可获得薄膜的厚度信息，无需对样品进行离线破坏性检测。
一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，包括：单色光源发生器、光强检测系统、若干传感器、控制器及能将透过率数据转换为膜厚数据的计算机；传感器用于检测CdS薄膜的位置，并将检测发送信号发送给控制器；控制器接收到传感器信号后，控制单色光源发生器及光强检测系统工作；单色光源发生器及光强检测系统用于在线检测CdS薄膜的透过率；光强检测系统将检测数据传输至计算机，获得膜厚数据。
本发明所述的单色光源发生器及光强检测系统是可以在线测量波长400-600nm内特定波长的透过率，可以采用可见分光光度计实现。该系统开始测量前需要校准空白基底100％光透，并且在生产过种中，需要隔一段时间定时校正。所述的控制器接收传感器信号，是可以控制该系统的在线检测工作。所述测量CdS薄膜的厚度的范围可以在10-120nm之间。所述的计算机可以将薄膜透过率数据通过软件转换为CdS的膜厚数据，具体可采用如下步骤实现：
步骤1：大量采集一系列CdS标准薄膜样品的透过率数据，并测
量其对应的薄膜厚度，建立数据库；
步骤2：根据建立的数据库，在计算机上建立CdS薄膜光透与厚度关系方程式；
步骤3：根据建立的关系方程式编写能将CdS透过率自动转换成膜厚数据的软件程序；
通过本发明系统在线检测CdS薄膜的透过率，并实时发送给计算机，计算机即可将透过率数据转换成对应的膜厚数据。
本发明的有益效果在于：
本发明由于采用的是透过率测试薄膜厚度的方法，采用CdS薄膜吸收敏感波段，方法简单可靠，检测分辨率能够达到纳米级别。可以在线实时进行监测，不用破坏样品片，而且具有检测速度快、检测精度高的特点；能够嵌入生产线，能有效监控生产工艺，提高生产效率，从而降低生产成本。
附图说明
图1是本发明系统的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的实施方式：
基于透过率在线检测CdS薄膜厚度的系统包括以下部分：紫外可见分光光度计，其包含单色光源发生器及光强检测系统；传感器若干；串行接口和数据线若干；控制器；计算机一台。
首先CdS薄膜样品透过率与厚度对应数据库的建立：
步骤1：采集产线上不同厚度的CdS薄膜的光透数据；
应用图1示意的系统，测量一系列不同厚度的CdS标准样品的透过率，具体实施过程为：
在CdS薄膜沉积后的流水线上，当标准CdS样品到达传感器位置时，控制器发出信号传输停止，并控制紫外可见分光光度计进行透过率测量，测量值传输给计算机，获得不同厚度样品与其对应透过率数据库。
步骤2：基于上述数据库，在计算机上建立CdS薄膜透过率与厚度关系方程式；
步骤3：依据上述关系方程编写能将CdS透过率自动转换成膜厚数据的CdS膜厚软件程序。
然后，进行CdS膜厚的在线检测：
本发明具体在线检测工作流程为：在CdS薄膜沉积后的流水线上，当样品到达传感器位置时，控制器发出信号传输停止，并紫外可见分光光度计进行透射率测量，测量值传输给计算机。计算机将测量的透过率通过CdS膜厚软件程序自动转换为CdS薄膜厚度，然后与工艺要求的标准比对从而对该样品进行自动分级，同时给出控制信号到CdS样品分级控制与执行系统。最后CdS样品分级控制与执行系统进行相应动作进行分级。
Claims (5)
1.一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，其特征在于，包括：单色光源发生器、光强检测系统、若干传感器、控制器及能将透过率数据转换为膜厚数据的计算机；传感器用于检测CdS薄膜的位置，并将检测信号发送给控制器；控制器接收到信号后控制单色光源发生器及光强检测系统工作；单色光源发生器及光强检测系统用于在线检测CdS薄膜的透过率；光强检测系统将检测数据传输至计算机，获得膜厚数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，其特征在于，单色光源发生器及光强检测系统采用可见分光光度计实现。
3.根据权利要求1所述的一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，其特征在于，单色光源发生器产生的光波长在400-600nm范围内。
4.根据权利要求1所述的一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，其特征在于，所述的能将透过率数据转换为膜厚数据的计算机，通过如下方法实现：
步骤1：采集一系列不同厚度的CdS标准样品的透过率数据，测量其对应的薄膜厚度，建立数据库；所述的CdS标准样品厚度为10-120nm；
步骤2：根据数据库在计算机上建立CdS薄膜透过率与厚度关系方程式；
步骤3：依据上述关系方程式编写能将CdS薄膜透过率数据自动转换成膜厚数据的软件程序。
5.根据权利要求1所述的一种基于透过率的在线检测CdS薄膜厚度的系统，其特征在于，所述的被测CdS薄膜的厚度范围10-120nm之间。
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