专利名称：一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统，属于硅片检测设备领域。
背景技术：
晶硅太阳能电池技术在光伏发电领域是占据着绝对优势的主流技术，晶硅太阳能电池片主要由太阳能等级硅片组成。为保证晶硅太阳能电池片转换效率满足技术指标，在生产过程中，硅片的厚度、厚度偏差、体电阻率等各种参数都要经过测试，以满足太阳能工业或者客户的技术指标。目前，有两类设备可以测试这些参数，一类是传统的接触式测试设备，另外一类是无接触式测试设备。接触式测试方法需要两种测试设备分别对硅片的厚度和体电阻率进行测试，一般先用厚度测试设备完成厚度的测试，然后再用电阻率测试设备对硅片的电阻率进行测试，硅片厚度一般用千分表测试，体电阻率一般用四探针测试。用几种不同的设备进行测试会导致测试数据误差大、测试时间长、生产效率低，硅片的破碎率也会提高。而目前市场上无接触式测试设备都是通过PC控制，其控制系统一般都是基于Windows平台开发，数据响应时间长，容易由于软件误操作而引起设备故障，设备长时间使用后控制系统反映变慢，设备使用效率低，成本也高，都不足以满足当前竞争日益激烈的光伏产业的需要。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种一次操作即可同时完成对硅片的厚度、厚度偏差、体电阻率数据的测试，且操作方便、稳定、准确，使用效率高的硅片检测设备。为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统，其特征在于:包括测试模块，信号处理模块与测试模块相连，控制模块与信号处理模块相连；测试模块包括基座，用于放置硅片的承载台设于基座上，用于测量硅片厚度的上电容传感器和下电容传感器通过探头固定架设于基座上，上电容传感器和下电容传感器均与放大电路相连；用于测量硅片电阻率的上涡流传感器和下涡流传感器也通过探头固定架设于基座上，上涡流传感器和下涡流传感器均与振荡电路相连；承载台上硅片的检测区域位于上电容传感器和下电容传感器之间，同时也位于上涡流传感器和下涡流传感器之间；信号处理模块由用于将采集到的上电容传感器与下电容传感器的距离电压信号进行混合并滤波处理的第一信号处理单元和用于将采集到的上涡流传感器和下涡流传感器的涡流场变化信号进行混合并滤波处理的第二信号处理单元组成，放大电路连接第一信号处理单元，震荡电路连接第二信号处理单元；控制模块包括微处理器，模/数与数/模转换处理器与微处理器连接，用于显示硅片的厚度和电阻率的LCD触摸屏也连接微处理器。[0010]优选地，所述承载台上设有用于125mmX 125mm、156mmX 156mm两种规格硅片中心
位置对准的位置记号。本实用新型提供的一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统使用时，硅片放置在承载台上，位于上、下电容传感器之间，同时也位于上、下涡流传感器之间。通过微处理器控制，利用上、下电容传感器的测量计算出硅片厚度，利用上、下涡流传感器的测量计算出硅片电阻率，仅需一次操作就可以实现对晶硅太阳能硅片的厚度、厚度偏差及电阻率进行无接触式测试的功能，且操作方便、稳定、准确，使用效率高。本实用新型提供的系统填补了目前国内半导体检测设备的空白，仅需一次操作就可以对晶硅太阳能硅片的厚度、厚度变化及电阻率进行无接触式测试，具有抗干扰能力强、环境适应能力强、故障率低、操作方便、维护成本低的特点。
图1为本实用新型提供的一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统结构图；图2为本实用新型提供的一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统测试流程图；图3为厚度参数重复性测试数据图表；图4为厚度参数准确性测试数据图表；图5为电阻率参数重复性测试数据图表；图6为电阻率参数准确性测试数据图表；附图标记说明1-测试模块；111-上电容传感器；112-下电容传感器；121-上涡流传感器；122-下涡流传感器；131_硅片；132_承载台；133_基座；141_探头固定架；151_振荡电路；152-放大电路；2_信号处理模块；21_第一信号处理单兀；22_第二信号处理单兀；3_控制模块；31_微处理器；33_模/数与数/模转换处理器；32-1XD触摸屏。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。图1为本实用新型提供的一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统结构图，所述的一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统包括测试模块1、信号处理模块2和控制模块3，测试模块I与信号处理模块2相连，信号处理模块2与控制模块3相连。硅片131是晶硅太阳能硅片，放在用于支撑硅片131的承载台132上。硅片131的尺寸一般为125_X125mm或156_X156mm，如有特殊需求也可以适用其它尺寸的硅片。测试模块I包括一对用于测量硅片131厚度的电容传感器，包括上电容传感器111和下电容传感器112，并固定在探头固定架141上，探头固定架141固定在基座133上。通过测量出上、下电容传感器表面与硅片131上、下面电容值可以转化得到上电容传感器111与硅片131上表面的距离、下电容传感器112与硅片131下表面的距离。上、下电容传感器均与放大电路152相连，放大电路152给上、下电容传感器提供驱动信号并把传感器测量到的电容信号转化成电压输出信号。测试模块I还包括一对用于测量硅片131电阻率的涡流传感器，包括上涡流传感器121和下涡流传感器122，并固定在探头固定架141上，上、下涡流传感器均与振荡电路151相连，振荡电路151提供给上、下涡流传感器振荡信号，由此在硅片131上产生涡流场的变化，并通过震荡电路151转换成电流输出信号。测量模块I还包含用于支撑硅片131的承载台132，测量时，硅片131放在承载台132上，承载台132上有用于常规晶硅太阳能硅片125mmX 125mm、156mmX 156mm两种规格硅片中心位置对准的位置记号。承载台132固定在基座133上，基座133由铝合金材料组成，具有足够的刚度。当硅片131放置在承载台132时，其位于上电容传感器111和下电容传感器112之间，同时也位于上涡流传感器121和下涡流传感器122之间。信号处理模块2由第一信号处理单元21和第二信号处理单元22组成，测量模块I所测得的距离信号通过放大电路152输出到第一信号处理单元21，第一信号处理单元21把采集到的上电容传感器111与下电容传感器112的距离电压信号进行混合并对信号进行滤波处理。而测量模块I所测得的涡流场变化信号通过震荡电路151输出到第二信号处理单元22。控制模块3包括微处理器(MCU) 31，模/数与数/模转换处理器33，IXD触摸屏32及控制软件，控制模块3通过控制软件来执行信号转换处理、数据运算、数据显示等工作。结合图2，本实用新型测试晶硅太阳能硅片厚度、电阻率及厚度偏差的流程如下:第一步:将硅片131放在承载台132的检测区域。第二步:通过上电容传感器111测量上电容传感器111表面与硅片131上平面的
第一距离A。第三步:通过下电容传感器112测量下电容传感器112表面与硅片131下平面的
第二距离B。第四步:通过控制模块3对硅片厚度进行计算。计算公式:硅片厚度=D_(A+B)其中，D为已知的上电容传感器111与下电容传感器112之间的固定距离。第五步:通过上涡流传感器121和下涡流传感器122测量硅片表面涡流场的变化。第六步:将涡流场的变化通过信号处理单元22转换成涡电流的变化，并通过控制模块3转换成电导率。第七步:控制模块3通过得到的电导率和之前测到的硅片厚度计算出硅片的电阻率，并把硅片的厚度和电阻率显示在LCD触摸屏32上。硅片的电阻率计算公式:电阻率=硅片厚度/G其中，G为测到的电导率。第八步:如果要测试硅片的厚度偏差，打开厚度偏差计算模式。第九步:打开厚度偏差测试模式后，让硅片131在上电容传感器111与下电容传感器112之间移动，通过控制模块3计算厚度偏差。第十步:显示最终的测试结果。完成测试后，将硅片131从承载台132上移走，下一待测片再重复以上测试步骤。测试一片硅片大概只要2.5秒。由此可以看出本测试系统非常适合太阳能电池片行业对晶硅太阳能电池片的测试需求。图3 图6是本测试系统的重复性和稳定性曲线图，以下对这些曲线图作详细解释。[0046]图3是本系统对同一片硅片做的重复10次测试结果，该硅片厚度值由国家计量院标定，可以看出其误差小于±1微米。图4是对10片厚度不同的硅片进行厚度测试的数据图，这10片硅片的厚度由150微米 700微米之间，且这些硅片厚度值都由国家计量院标定并认证。由图4可以看出实际值和测试值的吻合程度，其中R2 = I表示完全吻合。图5是本测试系统对电阻率为4.33 Ω.cm的同一片硅片进行10次测试结果，该硅片的电阻率值由国家计量院标定并认证。从图中可以看出测试误差小于3%。图6是由国家计量院标定并认证的5片电阻率样片在本测试系统上的测试数据，由图6可以看出实际值和测试值的吻合程度，其中R2 = I表示完全吻合。综上所述，本测试系统只要一次操作就可以测出硅片的厚度、厚度偏差及电阻率，系统的准确性和稳定性完全 满足当前光伏行业对测试设备的要求。
权利要求1.一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统，其特征在于:包括测试模块(I)，信号处理模块⑵与测试模块⑴相连，控制模块⑶与信号处理模块⑵相连； 测试模块(I)包括基座(133)，用于放置硅片(131)的承载台(132)设于基座(133)上，用于测量硅片(131)厚度的上电容传感器(111)和下电容传感器(112)通过探头固定架(141)设于基座(133)上，上电容传感器(111)和下电容传感器(112)均与放大电路(152)相连；用于测量硅片(131)电阻率的上涡流传感器(121)和下涡流传感器(122)也通过探头固定架(141)设于基座(133)上，上涡流传感器(121)和下涡流传感器(122)均与振荡电路(151)相连；承载台(132)上硅片(131)的检测区域位于上电容传感器(111)和下电容传感器(112)之间，同时也位于上涡流传感器(121)和下涡流传感器(122)之间； 信号处理模块⑵由用于将采集到的上电容传感器(111)与下电容传感器(112)的距离电压信号进行混合并滤波处理的第一信号处理单元(21)和用于将采集到的上涡流传感器(121)和下涡流传感器(122)的涡流场变化信号进行混合并滤波处理的第二信号处理单元(22)组成，放大电路(152)连接第一信号处理单元(21)，震荡电路(151)连接第二信号处理单元(22)； 控制模块(3)包括微处理器(31)，模/数与数/模转换处理器(33)与微处理器(31)连接，用于显示硅片的厚度和电阻率的LCD触摸屏(32)也连接微处理器(31)。
2.如权利要求1所述的一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统，其特征在于:所述承载台(132)上设有用于125mmX 125mm、156mmX 156mm两种规格娃片中心位置对准的位置记 号。
专利摘要本实用新型提供了一种无接触式硅片厚度电阻率检测系统，包括测试模块，信号处理模块与测试模块相连，控制模块与信号处理模块相连；测试模块包括基座，上、下电容传感器通过探头固定架设于基座上，上、下电容传感器通过放大电路与第一信号处理单元相连；上、下涡流传感器也通过探头固定架设于基座上，上、下涡流传感器通过振荡电路与第二信号处理单元相连；控制模块包括微处理器，模/数与数/模转换处理器、LCD触摸屏均与微处理器连接。本实用新型提供的系统仅需一次操作就可以对晶硅太阳能硅片的厚度、厚度偏差及电阻率进行无接触式测试，具有抗干扰能力强、环境适应能力强、故障率低、操作方便、维护成本低的特点。
文档编号G01R27/02GK203083519SQ20132008174
公开日2013年7月24日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日
发明者朱洪伟, 曹伟兵 申请人:上海柏凌电子科技有限公司