CN217877561U - 一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，该装置设置在PECVD镀膜完成后的下片机输送流水线的一侧，包括光控主机与光纤探头，所述光控主机设置有由光纤传输的光源端与接收端，所述光纤探头分别连接所述光源端与接收端，所述光控主机通过光纤将光束从光源端入射到已镀膜后的太阳电池表面，所述接收端接收太阳电池表面反射的光线。本实用新型提出了一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，本装置有探头体积小，占用空间小，采集速率快，精密时序控制，操作简单，可以快速集成到自动化产线中等优点。

Description

一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置

技术领域

本实用新型涉及太阳电池的生产设备技术领域，具体涉及一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置。

背景技术

目前，晶硅太阳电池前端工艺通过清洗，表面制绒，扩散及周边刻蚀工艺后，再经过镀膜(如PECVD-等离子体增强化学气相沉积)沉积完SixNy等膜层后，批量呈现成蓝色。但是在后道工序进行贴合之后，外观颜色呈现出蓝、红等各种不一样的状态。经过理论分析，该现象是由SixNy膜层的折射率和厚度不一致引起。

现有市面可满足测试膜厚和折射率的装置有两类：一是激光椭偏仪；二是光谱椭偏仪。激光椭偏仪，通常采用的是632.8nm的氦氖激光器作为光源，通常适用于单层膜。激光椭偏仪测量单波长的deta/psi两个数据，故只能测单一膜层折射率和厚度。但实际镀层里面含有Al₂O₃和SiO₂等薄层，且每一层厚度也是未知的，故把膜层等效成一层的时候会有明显的等效色散。若镀层由多层膜系构成，则该测量方法要求膜层的s波反射光谱最低点在632.8nm 的特定厚度时才适用。而光谱椭偏仪，采用的是宽光谱的光源，通过s/p波的光谱数据进行deta/psi的数据的计算，通常数据量有2000多个，但是仍然存在把多层膜当做单层膜进行拟合时出现明显的等效色散问题，所以会造成测量结果不准。而且激光椭偏仪光谱椭偏仪设备体积大，难以匹配集成在自动化产线给的工位空间中。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，该装置设置在PECVD镀膜完成后的下片机输送流水线的一侧，包括光控主机与光纤探头，所述光控主机设置有由光纤传输的光源端与接收端，所述光纤探头分别连接所述光源端与接收端，所述光控主机通过光纤将光束从光源端入射到已镀膜后的太阳电池表面，所述接收端接收太阳电池表面反射的光线。

作为本实用新型的优选设置，所述光纤探头与所述太阳电池表面呈40°～60°夹角。

作为本实用新型的优选设置，所述光纤主机由光源模块、电源模块、光谱探测模块、光控芯片、光纤接口、通信接口集成。

作为本实用新型的优选设置，通过所述通信接口连接有工控机和显示器。

作为本实用新型的优选设置，所述通信接口采用TCP/IP或IO通讯方式。

作为本实用新型的优选设置，所述光源模块采用LED或卤素灯光源。

作为本实用新型的优选设置，所述光纤探头数量为1～5个。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出了一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，本装置有探头体积小，占用空间小，采集速率快，精密时序控制，操作简单，可以快速集成到自动化产线中等优点。

本实用新型用一束准单色平行光倾斜照射多层薄膜，光波会在第1到n 层之间来回多次折射、反射进而形成多个相干偏振光束，这些相干光束进行相干叠加后，携带多层薄膜的相干信号并沿原路返回，不同波长的准单色光照射薄膜后，携带的干涉信号不一样，通过进行理反演计算，便可获得每一层薄膜材料的光学参数，实现整体折射率和厚度的准确测量。

附图说明

图1是本实用新型提供的在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，该装置设置在 PECVD镀膜完成后的下片机输送流水线的一侧，包括光控主机1与光纤探头 2，所述光控主机1设置有由光纤传输的光源端11与接收端12，所述光纤探头2分别连接所述光源端11与接收端12，所述光控主机1通过光纤将光束从光源端11入射到已镀膜后的太阳电池表面，所述接收端12接收太阳电池表面反射的光线。

作为本实施例的优选设置，所述光纤探头2与所述太阳电池表面呈40°～60°夹角。

作为本实施例的优选设置，所述光纤主机1由光源模块、电源模块、光谱探测模块、光控芯片、光纤接口、通信接口集成。

作为本实施例的优选设置，通过所述通信接口连接有工控机3和显示器4。

作为本实施例的优选设置，所述通信接口采用TCP/IP或IO通讯方式。

作为本实施例的优选设置，所述光源模块采用LED或卤素灯光源。

作为本实施例的优选设置，所述光纤2探头数量为1～5个。

在本实施例中，光源依据测试对象的不同，可选用LED或卤素灯光源，光控主机出光口通过光纤将光束从光源端11入射到已镀膜后的太阳电池表面，且光纤探头与太阳电池表面呈40-60°夹角，以使光纤以40-60°角入射到太阳电池表面；接收端接收光束，光纤头对准光斑，且也呈特定角度，接收电池表面反射的光线。

光波会在第1到n层之间来回多次折射、反射进而形成多个相干偏振光束，这些相干光束进行相干叠加后，携带多层薄膜的相干信号并沿原路返回由接收端接收，不同波长的准单色光照射薄膜后，携带的干涉信号不一样，通过进行理反演计算，便可获得每一层薄膜材料的光学参数，实现整体折射率和厚度的准确测量。

接收端将携带多层薄膜干涉信号的光传导进光控主机，光谱探测模块将调制后的信号传给光控芯片，光控芯片进行反演计算，实时输出当前太阳电池的膜厚和折射率参数。

光控主机1与工控机3相连接，采用TCP/IP或IO通讯方式，实现测试装置与工控机联机，测试过程中，若出现膜厚或折射率参数超出设定范围，则判定为NG，随即将NG信号返回给工控机，工控机快速将NG片通过机械手抓取出来，此解决客户在线全检需求。

根据实际生产需求设置光纤探头数量，考虑生产节拍因素，探头数量不宜太多，1～5个较佳，以免影响产能，这样针对测量对象可采集更多信息，便于评估结果的准确性。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，该装置设置在PECVD镀膜完成后的下片机输送流水线的一侧，其特征在于，包括光控主机与光纤探头，所述光控主机设置有由光纤传输的光源端与接收端，所述光纤探头分别连接所述光源端与接收端，所述光控主机通过光纤将光束从光源端入射到已镀膜后的太阳电池表面，所述接收端接收太阳电池表面反射的光线。

2.如权利要求1所述的在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，其特征在于，所述光纤探头与所述太阳电池表面呈40°～60°夹角。

3.如权利要求1所述的在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，其特征在于，所述光控主机由光源模块、电源模块、光谱探测模块、光控芯片、光纤接口、通信接口集成。

4.如权利要求3所述的在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，其特征在于，通过所述通信接口连接有工控机和显示器。

5.如权利要求4所述的在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，其特征在于，所述通信接口采用TCP/IP或IO通讯方式。

6.如权利要求3所述的在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，其特征在于，所述光源模块采用LED或卤素灯光源。

7.如权利要求1所述的在线监测太阳电池膜厚和折射率的装置，其特征在于，所述光纤探头数量为1～5个。

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