激活能测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激活能测试装置，用于太阳能电池微晶硅薄膜的氧污染测试，包括：容腔，用以形成气密闭空间；真空系统，连接所述容腔，用于容腔的抽真空；测试平台，位于所述容腔内，用于定位待测样品；取样电极，位于所述容腔内，配有一对，匹配定位在待测样品的选定位置；以及温控装置，辅配于所述容腔，用于容腔的温度控制。依据本实用新型能够为本领域的技术人员提供后续处理的参考。
【专利说明】激活能测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种激活能测试装置，用于太阳能电池微晶硅薄膜的氧污染测试。
【背景技术】
[0002]目前，国内外对于微晶硅薄膜太阳能电池的研究非常关注，主要集中在美国的United Solar,日本的Kaneka公司，德国的Julich光伏研究所，荷兰的Utrecht大学，瑞士的IMT研究所和中国的南开大学光电子薄膜器件与技术研究所。其中，激活能是表征微晶硅材料的一个重要参数，器件质量级微晶硅硅材料的激活能应大于0.5eV,激活能的大小可以直接反映出微晶硅薄膜氧污染的严重程度，是进一步提高微晶硅薄膜太阳能电池的电池效率的重要参数。
[0003]然而，当前还欠缺直接测量激活能的测量装置，使得这一重要参数不能够直观得为本领域的技术人员所掌握。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能够直接测试激活能的测试装置，从而能够为本领域的技术人员提供后续处理的参考。
[0005]本实用新型采用的技术方案为:
[0006]一种激活能测试装置，用于太阳能电池微晶硅薄膜的氧污染测试，包括:
[0007]容腔，用以形成气密闭空间；
[0008]真空系统，连接所述容腔，用于容腔的抽真空；
[0009]测试平台，位于所述容腔内，用于定位待测样品；
[0010]取样电极，位于所述容腔内，配有一对，匹配定位在待测样品的选定位置；以及
[0011]温控装置，辅配于所述容腔，用于容腔的温度控制。
[0012]依据本实用新型的上述结构，构造真空条件并配置测试平台，在温度控制条件下通过取样电极进行取样，从而能够获得可控条件下的采样信号，为后续处理提供参考。
[0013]上述激活能测试装置，所述容腔构造为柱形容腔，由一个柱面结构的桶壁和气密封地配合于桶壁上下端的各一个法兰盘形成，结构紧凑，利于形成可靠密封。
[0014]上述激活能测试装置，位于桶壁下端的法兰盘预制有用于内部设备与外部设备连接的过孔，便于功能配置和辅助设备的安装。
[0015]上述激活能测试装置，位于桶壁上端的法兰盘开有窗口，相应地，还配有与窗口气密封配合的窗盖，用于待测样品的取放等基本操作。
[0016]上述激活能测试装置，为利于布局，所述测试平台通过主支柱支撑在位于桶壁下端的法兰盘的上方；
[0017]相应地，所述温控装置配有加热装置和冷却装置，其中加热装置构成为加热管而配置在测试平台的内部，冷却装置构成为冷却管而配置在测试平台下侧。
[0018]上述激活能测试装置，为了更好地控制温度，所述加热装置为基于闭环控制的加热装置，从而该加热装置包括用于测量测试平台温度的采集装置、输入连接采集装置的温控仪和输出控制装置，以及位于输出控制装置下级的加热元件。
[0019]上述激活能测试装置，所述输出控制装置包括用以接入电源的双向可控硅，以及连接于双向可控硅下级的整流电路，减少电流振荡对测试电路的影响。
[0020]上述激活能测试装置，所述加热元件为电热管，所述采集装置为热电偶。
[0021]上述激活能测试装置，所述真空系统包括:
[0022]真空泵；
[0023]真空管路，用于真空泵与所述容腔的连接；
[0024]放气阀，接于所述真空管路，用于真空管路的通断控制；
[0025]真空计，连接于所述真空管路，用于真空管路的真空度测量。
[0026]上述激活能测试装置，所述真空计通过一真空规管接入到所述真空管路。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为依据本实用新型的一种激活能测试装置的结构原理图。
[0028]图2为一种上法兰盘的结构示意图。
[0029]图3为一种真空系统原理图。
[0030]图4热控电路原理图。
[0031]图中:1.桶壁，2.容腔，3.上法兰盘，4.悬伸杆，5.窗盖，6.电极，7.副支柱，8.基板，9.主支柱，10.冷却管，11.加热管，12.冷却水管，13.抽气管，14.导线管套，15.冷却水管。
[0032]16.上口，17.嵌槽。
[0033]18.放气阀，19.玻璃管。
【具体实施方式】
[0034]下面结合说明书附图以具体实施例的方式阐述本实用新型的原理、技术手段和技术效果。
[0035]经研究发现，激活能反映的是暗电导随着温度的变化规律，同时为了防止杂质特别是氧对硅膜的污染，所以要求一定的真空度，但真空度要求不高，一般能达到KT1帕即可，所以可以用机械泵抽真空，另外由于测量激活能，温度需要从室温升到200°c，要求测试装置能够加热，并且能够降温。此测试装置采用加热管，如电加热管加热，冷却水降温。
[0036]由于本征的微晶硅薄膜的暗电导很小，达到ΜΩ-GQ，测试装置的数据采集系统要求精度很高，此装置的数据采集系统采用美国Keithley公司生产先进的6517A高电阻测试仪表，该仪表的测试电压可以从O — 400V之间随意变化，测试电流从20pA -200 mA变化，测试电阻最大可以达到200ΤΩ。
[0037]图1所示的激活能测试装置为测试装置的原理图，外部是一个由不锈钢做成的密闭真空装置，也就是图中所示的桶壁1，配合上法兰盘3和下法兰盘(图中中部所示与上法兰盘平行的横向件，未标识)测量样品放在密闭装置中的铜板上，图中标示为基板8，铜板导热能力强。
[0038]真空室或者说容腔的构造未必要采用圆筒结构，还可以采用方箱或者半球腔结构，根据具体的配置进行选择。
[0039]进而，测量用的电极6也采用具有良好导电性的铜片与测试样品接触，构成电极铜片而夹在聚四氟乙烯材质的副支柱7上，电极6不与基板8接触，形成电绝缘。
[0040]加热元件可以直接采用成品电热管，也可以采用如缠绕电炉丝的加热管，配置在位于基板8在水平方向的两侧，再配以冷却装置，使该冷却装置位于铜板下面，构造为冷却管10，采用水冷却，在布置上，冷却管10可以配置为U型结构，也可以采用盘管形式布置在基板8的下面用于降温。
[0041]从而，依据上述结构可以形成加热和冷却两个部分构成的温控装置，以进行温度控制。
[0042]整个铜质的基板8放在聚四氟乙烯材质的主支柱9上，形成悬空结构，有利于温控装置的配置，自然，由于需要抽真空，在容腔内不能形成对流，主要采用接触式的加热和冷却，也就是基于热传导方式的加热。
[0043]在一些实施例中，采用如辐射加热的方式，如配置在基板8上侧的基于辐射加热的装置，可控性也比较好。
[0044]采用聚四氟乙烯的副支柱7和主支柱9的原因:一是为了绝缘，二是为了隔热。测试平台下方的法兰盘预制有分别连接真空管、导线出口和冷却水管的出口，如图中所示的冷却水管12、15，抽气管13，用于传出导线的导线管套14。
[0045]关于真空系统，如前所述所需要的真空度并不很高，可以采用机械泵，通过机械泵通过必要的管路容腔的连接，机械泵采用成都南光生产的一型机械泵，极限真空6.7X 10?,由于测试装置的真空要求不是很高，该机械泵完全可以满足要求，机械泵上面装有真空挡板充气阀，防止机械泵回油。真空挡板充气阀的一端装有一个三通阀，三通阀的一端装到真空管上，另一端装到真空规管，真空规管连接真空计。真空管道和测试平台的抽气管相连。
[0046]关于真空系统的连接，附图3中已经有清楚的连接标识，在此不再赘述。
[0047]另外，为了获得稳定的真空度，可以在容腔的前级设置一个真空罐，用以产生稳定的真空度。
[0048]再看加热控制，它是通过微处理器控制加热的，也可以采用成品的温度控制仪，微处理器控制装置通过双向可控硅与加热线路(主电路，或者说电源电路)相连，图4的上半部分，双向的两个可控硅可见于图4的右上角。
[0049]为了防止交流电流对测试电流的影响，将交流电整流成直流电，图中构成的全桥整流电路，这样就可以减小电流振荡对测试电流的影响，整流回路由4个二极管组成的全桥以及电感、电容组成，整流之后通过电感(全桥整流电路下级，图中整流电路左边电感符号)和电容进行滤波，将交流电整流成直流电，用Protel99软件PCB制版做成线路板。控温仪表的一端连接到测试平台上的热电偶(图4中下侧电路)采集温度，另一端通过例如RS232芯片连接到电脑上，通过电脑控制温度的升降。
【权利要求】
1.一种激活能测试装置，用于太阳能电池微晶硅薄膜的氧污染测试，其特征在于，包括: 容腔(2)，用以形成气密闭空间； 真空系统，连接所述容腔，用于容腔的抽真空； 测试平台，位于所述容腔(2)内，用于定位待测样品； 取样电极，位于所述容腔内，配有一对，匹配定位在待测样品的选定位置；以及 温控装置，辅配于所述容腔(2 )，用于容腔(2 )的温度控制。
2.根据权利要求1所述的激活能测试装置，其特征在于，所述容腔(2)构造为柱形容腔，由一个柱面结构的桶壁(I)和气密封地配合于桶壁(I)上下端的各一个法兰盘形成。
3.根据权利要求2所述的激活能测试装置，其特征在于，位于桶壁(I)下端的法兰盘预制有用于内部设备与外部设备连接的过孔。
4.根据权利要求2或3所述的激活能测试装置，其特征在于，位于桶壁(I)上端的法兰盘开有窗口，相应地，还配有与窗口气密封配合的窗盖(5)。
5.根据权利要求2所述的激活能测试装置，其特征在于，所述测试平台通过主支柱(9)支撑在位于桶壁(I)下端的法兰盘的上方； 相应地，所述温控装置配有加热装置和冷却装置，其中加热装置构成为加热管(11)而配置在测试平台的内部，冷却装置构成为冷却管(10)而配置在测试平台下侧。
6.根据权利要求5所述的激活能测试装置，其特征在于，所述加热装置为基于闭环控制的加热装置，从而该加热装置包括用于测量测试平台温度的采集装置、输入连接采集装置的温控仪和输出控制装置，以及位于输出控制装置下级的加热元件。
7.根据权利要求6所述的激活能测试装置，其特征在于，所述输出控制装置包括用以接入电源的双向可控硅，以及连接于双向可控硅下级的整流电路。
8.根据权利要求6或7所述的激活能测试装置，其特征在于，所述加热元件为电热管，所述采集装置为热电偶。
9.根据权利要求1所述的激活能测试装置，其特征在于，所述真空系统包括: 真空泵； 真空管路，用于真空泵与所述容腔(2)的连接； 放气阀(18)，接于所述真空管路，用于真空管路的通断控制； 真空计，连接于所述真空管路，用于真空管路的真空度测量。
10.根据权利要求9所述的激活能测试装置，其特征在于，所述真空计通过一真空规管接入到所述真空管路。
【文档编号】G01N27/04GK204142673SQ201420621073
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】陈庆东, 王俊平 申请人:滨州学院