[實用新型]一種橢偏測量裝置

有效

• 申請號: 202021272230.0
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN212275564U
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 朱宗洋;楊良;尹福鈺
• 申請（專利權）人: 北京量拓科技有限公司
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/01
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 侯巍巍

本申請公開了一種橢偏測量裝置，包括基板、樣品臺、檢測部件、角度切換機構和角度定位機構；樣品臺固定安裝在基板上，樣品臺臺面為平面；角度切換機構轉動安裝在基板上，角度切換機構的轉動軸線位于檢測面內；檢測部件包括起偏臂和檢偏臂，起偏臂和檢偏臂安裝在角度切換機構上；角度定位機構安裝在工作平臺上，通過剛性抵觸限位或自鎖結構限定角度切換機構的轉動角度。本申請的橢偏測量裝置，無需再變換樣品臺或改變樣品臺方位，具有結構簡單、操作簡捷、重復定位精度高的優點，可實現多種類樣品采用相同放置位置，降低測試過程中樣品碎片風險，實現樣品的任意點測試，提高測試效率。

技術領域

本申請涉及光學測量儀器技術領域，特別涉及一種橢偏測量裝置。

背景技術

太陽能電池是一種將光能轉換成電能的半導體器件。太陽能電池的種類包括：晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池等，其中晶體硅太陽能電池為目前最常用的太陽能電池，其基本結構是硅基底上制絨后再鍍減反膜。其中，制絨的作用是讓太陽能電池有效的吸收太陽光；減反膜的作用是使太陽光在太陽能電池表面的反射降低，使大部分太陽光能到達電池的內部被半導體材料所吸收，從而大大提高了光能的轉換。

目前，絨面單晶硅太陽能電池中大多采用堿法制絨，利用晶體受腐蝕時的各向異性，使電池表面上形成規則排列的四面錐金字塔形狀的基本結構；而絨面多晶硅太陽能電池大多取用酸腐蝕的方法制絨，使電池表面上形成了不規則的微小起伏。

目前檢測絨面晶體硅太陽能電池上減反膜厚度和折射率的常用儀器為橢偏儀。橢偏儀的基本原理是利用光波在樣品表面反射時偏振態的變化獲得樣品的表面信息（如，納米薄膜的厚度、折射率等）。

橢偏儀檢測時，要求樣品檢測面所處的平面垂直于由入射光軸和反射光軸所形成的入射面，并通過二光軸的交點。通常把垂直于由入射光軸和反射光軸所形成的入射面、并通過二光軸的交點的平面稱為參考面。檢測時，必須滿足檢測面與參考面重合，此時也滿足了系統的入射角等于反射角。

當利用橢偏測量系統對不同晶體硅（如單晶硅、多晶硅）上的減反膜厚度和折射率進行測量時，由于晶體硅上絨面的結構不同，就要求在樣品檢測時不同晶體硅相對參考面的方位不同，以滿足檢測面與參考面重合。

具體來說，單晶硅太陽能電池表面上形成的四面錐金字塔的錐面與硅基底所夾的銳角大約為54.7°，金字塔的尺寸約為2-5微米。在錐面上鍍有減反膜，為了檢測減反膜的厚度和折射率，在檢測時要求將該金字塔的錐面作為檢測面。為了保證此檢測面與參考面重合，則需要保證放置單晶硅的樣品臺放置面與參考平面的傾斜角度為54.7°；并且要調整單晶硅太陽能電池在樣品臺上的方位，來滿足檢測面與參考面重合。

采用酸法制絨的多晶硅太陽能電池的絨面特征是硅表面有微小的不規則的起伏,起伏的尺寸為微米量級，在硅上鍍有減反膜，為了檢測減反膜的厚度和折射率，以平行于硅基底并通過樣品表面的平面為檢測面，所以放置多晶硅的樣品臺放置面平行于參考平面。

另外，對于未制絨的晶體硅太陽能電池，其檢測面為鍍有減反膜的上表面，也要求樣品臺放置面平行于參考平面,與多晶硅太陽能電池的樣品臺相同。

通過以上分析，可以看出，在對單晶硅和多晶硅太陽能電池測試時,電池相對于參考面的放置方位不同，堿法制備的單晶硅放置時其基底與參考面有一個很大的夾角，而酸法制備的多晶硅放置時其基底平行于參考面。

換句話說，即要求在對兩種不同表面制絨結構的太陽能電池的減反膜進行檢測時，需要改變樣品臺放置面和參考平面所構成的二面角角度，以使其符合測試需求。

在實際檢測中，比如，在太陽能電池的生產線上，需要對不同類型（單晶、多晶）的太陽能電池進行檢測，這就要求橢偏儀能夠適應這種變化的檢測條件,并且要求在檢測過程中操作簡單、節約時間、準確度高、重復性好。

為了滿足以上的需求，現有方法有：