一种薄膜折射率获取方法及装置与流程

本发明属于太阳能电池
技术领域：
，具体涉及一种薄膜折射率获取方法及装置。
背景技术：
：随着工农业和科技的发展，人民生活水平的不断提高，各种新能源的开发及利用已经成为了当今时代的主题。其中，包括对太阳能的开发及利用，例如采用太阳能电池板对太阳能的开发及利用。由于太阳能电池片中的薄膜的折射率直接影响到电池的效果。为了提高电池的钝化效果，降低对太阳光的反射，对薄膜的折射率有严格的要求，因此，生产双层膜、多层膜势在必行。其中，双层膜或多层膜中的每层薄膜的折射率直接影响其透光性和钝化效果，从而影响电池的短路电流(Short－circuitCurrent，ISC)和开路电压(Open－circuitVoltage，VOC)，折射率的情况对于组件也有影响，例如薄膜的折射率要与组件钢化玻璃的折射率相匹配，这样才能让更多的光到达电池表面。现有技术仅能监控单层膜和双层膜或多层膜总的折射率，而不能测出双层膜或多层膜中的每层膜的折射率；同时，现有技术在获得薄膜的折射率时候，计算工序繁琐，效率低下，十分不便。但是，在生产中，监控双层膜或多层膜中的每层膜的折射率非常重要。技术实现要素：鉴于此，本发明的目的在于提供一种薄膜折射率获取方法及装置，以有效地改善上述问题。本发明的实施例是这样实现的：一方面，本发明实施例提供了一种薄膜折射率获取方法，所述方法应用于PECVD镀膜工艺中，所述方法包括：根据至少一个预设镀膜参数获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数；根据电压与折射率对照表获得每个电压参数对应的折射率；根据获得的每个折射率和每个折射率相对应的预设镀膜参数占总镀膜参数的时间占比，利用折射率公式获得薄膜的总折射率，其中，所述总镀膜参数为所有的预设镀膜参数的总和。在本发明较佳的实施例中，所述的根据电压与折射率对照表获得每个电压参数对应的折射率的步骤之前，所述方法还包括：利用椭偏仪对不同预设参数下获得的薄膜的折射率进行测量；根据测得的不同预设参数下的薄膜折射率和对应该参数在辉光时的电压参数关系，获得电压与折射率对照表。在本发明较佳的实施例中，所述的利用椭偏仪对不同预设参数下获得的薄膜的折射率进行测量的步骤包括：根据预设工艺获得每个预设参数对应的薄膜；利用椭偏仪对所述每个预设参数对应的薄膜的折射率进行测量。在本发明较佳的实施例中，所述的根据预设工艺获得每个预设参数对应的薄膜的步骤包括：将加装有硅片的石墨舟放入PECVD镀膜工艺腔内，对所述PECVD镀膜工艺腔进行抽真空、压力调试、温度调试处理，根据输入的参数进行镀膜，镀膜工艺结束后，依次进行抽真空、循环吹扫及充氮气后，将所述石墨舟移出所述PECVD镀膜工艺腔内。在本发明较佳的实施例中，所述折射率公式为：n＝T1＊n1+T2＊n2+...+TN＊nN，其中，n为薄膜总的折射率，n1为第一层薄膜的折射率，nN为第N层薄膜的折射率，T1为第一层镀膜时间占总镀膜时间的占比，TN为第N层镀膜时间占总镀膜时间的占比。在本发明较佳的实施例中，所述的根据至少一个预设镀膜参数获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数的步骤包括：将加装有硅片的石墨舟放入PECVD镀膜工艺腔内，根据至少一个预设镀膜参数获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数。在本发明较佳的实施例中，所述的将加装有硅片的石墨舟放入PECVD镀膜工艺腔内的步骤包括：对所述PECVD镀膜工艺腔进行抽真空、压力调试、温度调试处理。在本发明较佳的实施例中，所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数均包括：镀膜时间。另一方面，本发明实施例还提供了一种薄膜折射率获取装置，所述装置包括：处理器和炉管，所述处理器用于根据上述的方法获取所述炉管内的电压参数。在本发明较佳的实施例中，所述处理器包括：获取单元，用于根据至少一个预设镀膜参数获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数。本发明实施例的有益效果是：与现有技术相比，本发明实施例提供的一种薄膜折射率获取方法，只需要通过简单直观的电压参数，就能很好的知道单层膜的折射率情况，或者知道两层膜或多层膜中的每层膜的折射率情况；该方法可以提前预知薄膜的折射率情况，能及时发现问题，早做调整，具有监控的及时性，从而生产出的薄膜可以提高电池的转化效率。同时该方法不需要繁琐的测试计算，既节约了人力、物力、财力和时间，又简化了步骤，提高了效率，从而节约了生产成本，便于推广应用。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1示出了本发明实施例提供的一种薄膜折射率获取方法的流程示意图。图2示出了本发明实施例提供的图1中的步骤S111中的电压与折射率对照表的获取方法的流程示意图。图3示出了本发明实施例提供的图2中的步骤S120的流程示意图。图4示出了本发明实施例提供的方法获得第一预设参数在辉光时的电压参数的显示界面示意图。图5示出了本发明实施例提供的方法获得第二预设参数在辉光时的电压参数的显示界面示意图。图6示出了本发明实施例提供的一种薄膜折射率获取装置。图标：100－薄膜折射率获取装置；110－计算机控制系统；120－压力检测装置；130－温度检测装置；140－高频电源发生器；150－炉管。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本发明实施例提供了一种薄膜折射率的获取方法，如图1所示，所述方法包括：步骤S110－S112。步骤S110：根据至少一个预设镀膜参数获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数。所述的根据至少一个预设镀膜参数获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数的步骤，包括，将加装有硅片的石墨舟放入PECVD镀膜工艺腔内。于本实施例中，优选地，所述石墨舟为6列20行的石墨舟，其中，片与片之间间距相同，优选地，该间距为11.5mm。在获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数时，需要先将加装有硅片的石墨舟放入PECVD镀膜工艺腔内。其中，还包括：对PECVD镀膜工艺腔内的环境进行调试等，优选地，包括：对所述PECVD镀膜工艺腔进行抽真空、压力调试、温度调试处理。例如，需要将PECVD镀膜工艺腔内的空气抽空，呈真空状；还需对PECVD镀膜工艺腔内的的压力和温度进行调试，避免压力和温度对每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数的影响，从而影响生产的薄膜的效果。获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数，进一步地，可以通过设备显示屏、高频电源发生器或计算机等读出所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数。其中，包括只有一个预设镀膜参数时，即单层膜，有两个预设镀膜参数时，即双层膜，有两个以上预设镀膜参数时，即多层膜。当只有一个预设镀膜参数时，即单层膜，通过设备显示屏、高频电源发生器或计算机等读出预设镀膜参数在辉光时的电压参数；当有至少两个预设镀膜参数时，通过设备显示屏、高频电源发生器或计算机等读出每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数，即镀每一层膜时的电压参数。其中，所述的预设镀膜参数为人为自定义的镀膜参数，例如，生产者根据实际需要，设置不同的镀膜参数来生成与该镀膜参数相对应的薄膜。于本实施例中，优选地，所述预设镀膜参数包括镀膜时间(即预沉积的时间)、充入的混合气体的比例值和辉光功率，于本实施例中，充入的混合气体以硅烷和氨气进行举例说明。其中，等离子体增强化学气相沉积法(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)。应当理解的是，本发明中所列举的石墨舟的行列数、行列间距、混合气体的种类等仅仅是为了使本发明更加清楚明了而举的例子而已，因此该石墨舟的行列数、行列间距、混合气体的种类等不应理解成是对本发明的限制，即本发明还可以采用其它规格的石墨舟和其它种类的混合气体。步骤S111：根据电压与折射率对照表获得每个电压参数对应的折射率。根据获得的电压参数和电压与折射率对照表可以获得与该电压参数对应的折射率。其中，获得电压与折射率对照表的方法，如图2所示，该方法包括步骤S120－S121。步骤S120：利用椭偏仪对不同预设参数下获得的薄膜的折射率进行测量。所述的利用椭偏仪对不同预设参数下获得的薄膜的折射率进行测量的步骤，如图3所示，包括步骤：S130－S131。步骤S130：根据预设工艺获得每个预设参数对应的薄膜。根据预设工艺获得薄膜，其中，不同的预设参数下，生成的薄膜不同。其中，根据预设工艺获得每个预设参数对应的薄膜的步骤包括：将加装有硅片的石墨舟放入PECVD镀膜工艺腔内，对所述PECVD镀膜工艺腔进行抽真空、压力调试、温度调试处理，根据输入的参数进行镀膜，镀膜工艺结束后，依次进行抽真空、循环吹扫及充氮气后，将所述石墨舟移出所述PECVD镀膜工艺腔内。根据该步骤，可以获得不同的预设参数下生成的薄膜。其中，预设工艺为PECVD镀膜工艺，即包括：将加装有硅片的石墨舟放入PECVD镀膜工艺腔内，对所述PECVD镀膜工艺腔进行抽真空、压力调试、温度调试处理，根据输入的参数进行镀膜，镀膜工艺结束后，依次进行抽真空、循环吹扫及充氮气后，将所述石墨舟移出所述PECVD镀膜工艺腔内。其中，输入参数为生产者根据实际生产需要，而设定的镀膜参数。步骤S131：利用椭偏仪对所述每个预设参数对应的薄膜的折射率进行测量。由于不同的预设参数下生成的薄膜的折射率不同，需要利用椭偏仪对每个预设参数对应的薄膜的折射率进行测量。便可以得到不同的预设参数下生成的薄膜的折射率。其中，预设参数为生产者根据实际需要而设定的参数。步骤S121：根据测得的不同预设参数下的薄膜折射率和对应该参数在辉光时的电压参数关系，获得电压与折射率对照表。由于在辉光时，石墨舟中的片与片之间的电性相反，可以等价于多组平行板电容器并联在一起。根据电容的固有公式：C＝εS/4πkd。其中，ε为电容极板间介质的介电常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板间的距离，k为静电力常量。由于该石墨舟处于真空中，可以等价于常见的平行板电容器，即C＝εS/d，其中，ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离。又由电容公式：C＝Q/U，即可以得到Q/U＝εS/d，由于，极板面积S、极板间距d均为定值，即电容C与极板间相应介电常数ε有关；当正常生产高频辉光时，功率P＝UI，由于P为定值，即极板间电压与极板间相应介电常数ε有关。例如，极板间介质为硅烷与氨气的混合气体，则相应介电常数ε会随混合气体的比例变化而变化，介于此，可以通过电压与电流反馈得到混合气体比例变化，进而评价每层膜的折射率情况。其中，为了更好的说明极板间电压U与极板间相应介电常数ε之间的变化关系，特以极板间介质为硅烷与氨气的混合气体为例，进行说明。表1示出了生产双层膜的薄膜时，极板间电压U与极板间相应介电常数ε之间的变化关系。表2中示出了生产三层膜时，极板间电压U与极板间相应介电常数ε之间的变化关系。表1表2从表1和表2中，可以看出硅烷与氨气的比例不同，电压、电流也随之不同，硅烷比例越高，电压越高，电流越低；反之，硅烷比例越低，电压越低，电流越高。实验表明，由于硅烷比例越大，折射率越大，所以通过辉光时电压高低能很好的断定每层膜的折射率。基于上述原因，根据测得的不同预设参数下的薄膜折射率和对应该参数在辉光时的电压参数关系，获得电压与折射率对照表。当辉光功率一定时，为了更加清楚的了解电压与折射率的关系，请参阅表3所示。该表给出了辉光功率在6.5－6.7KW时，电压与折射率之间的变化关系。表3电压(v)428426424422420418416414412410408折射率2.392.3752.362.3452.332.3152.32.2852.272.2552.24电压(v)406404402400398396394392390388386折射率2.2252.212.1952.182.1652.152.1352.122.1052.092.075电压(v)384382380378376374372370368366364折射率2.062.0452.032.01521.9851.971.9551.941.9251.91其中，获得预设参数在辉光时的电压参数的方法在前面已经进行了详细介绍，为了避免累赘，此处不再一一举例说明。步骤S112：根据获得的每个折射率和每个折射率相对应的预设镀膜参数占总镀膜参数的时间占比，利用折射率公式获得薄膜的总折射率，其中，所述总镀膜参数为所有的预设镀膜参数的总和。根据获得的每个折射率和每个折射率相对应的预设镀膜参数占总镀膜参数的时间占比，利用折射率公式获得薄膜的总折射率。其中，假设第一层镀膜时间占总镀膜时间的比为T1，第二层镀膜时间占总镀膜时间的比为T2.....第N层镀膜时间占总镀膜时间的比为TN。根据电压和折射率对照表可以获得每一层膜的折射率，假设第一层膜的折射率为n1，第二层膜的折射率为n2......第N层膜的折射率为nN。则根据折射率公式：n＝T1＊n1+T2＊n2+...+TN＊nN便可以求出，其中，n为薄膜总的折射率，n1为第一层薄膜的折射率，nN为第N层薄膜的折射率，T1为第一层镀膜时间占总镀膜时间的占比，TN为第N层镀膜时间占总镀膜时间的占比。为了便于更好的理解上述的方法，下面特以求双层薄膜和三层薄膜的总折射率的例子进行详细说明。PECVD双层膜工艺步骤请参阅表4，假设该PECVD双层膜工艺在炉管1中进行。其中，通硅烷(SiH4)和氨气(NH3)以及同时加功率的步骤为镀膜步，其余为辅助步骤。表4中第5步淀积1(镀第一层膜)的时间为160秒，第7步淀积2(镀第二层膜)的时间为350秒，总成膜时间为510秒。根据设备显示屏、高频电源发生器或计算机获得工艺运行到第5步时的电压值，如图4所示。根据设备显示屏、高频电源发生器或计算机获得工艺运行到第7步时的电压值，如图5所示。从图4中读出镀第一层膜时的电压值为419v，参照电压和折射率对照表(表3)获得第一层的折射率为2.323；从图5中获得镀第二层膜时的电压值为377v，参照电压和折射率对照表(表3)获得第二层的折射率为2.0075，通过折射率计算公式，可以计算出炉管1中的SiNx薄膜的折射率为：n＝160/510＊2.323+350/510＊2.0075＝2.1064。表4其它炉管(如炉管2、炉管3和炉管4)也可以通过同样的方法获得每个炉管中的SiNx薄膜的折射率，为了避免累赘，此处直接给出实验结果，请参阅表5。表5从表5中的实验结果可以得出通过该方法得出的折射率的误差范围为－0.003－0.003，小于目标值0.03，实验表明该方法方便可行。PECVD三层膜工艺步骤请参阅表6，假设该PECVD双层膜工艺在炉管1中进行。其中，通硅烷(SiH4)和氨气(NH3)以及同时加功率的步骤为镀膜步，其余为辅助步骤。表6中第5步淀积1(镀第一层膜)的时间为60秒，第7步淀积2(镀第二层膜)的时间为155秒，第7步淀积3(镀第三层膜)的时间为355秒，总成膜时间为570秒。根据设备显示屏、高频电源发生器或计算机获得工艺运行到第5步时的电压值为426V，参照电压和折射率对照表(表3)获得第一层的折射率为2.375；根据设备显示屏、高频电源发生器或计算机获得工艺运行到第7步时的电压值为400V，参照电压和折射率对照表(表3)获得第一层的折射率为2.18；根据设备显示屏、高频电源发生器或计算机获得工艺运行到第9步时的电压值为378V，参照电压和折射率对照表(表3)获得第三层的折射率为2.015。通过折射率计算公式，可以计算出炉管1中的SiNx薄膜的折射率为：n＝60/570＊2.375+155/570＊2.18+355/570＊2.015＝2.0978。表6其它炉管(如炉管2、炉管3和炉管4)也可以通过同样的方法获得每个炉管中的SiNx薄膜的折射率，为了避免累赘，此处直接给出实验结果，请参阅表7。表7从表7中的实验结果可以得出通过该方法得出的折射率的误差范围为0.0142－0.02，小于目标值0.03，实验表明该方法方便可行。其中，应当理解是，本发明中所列举的SiNx薄膜仅仅是为了使本发明更加清楚明了而举的例子而已，因此该薄膜的种类不应理解成是对本发明的限制，即本发明还可以适用于其它种类的薄膜。本发明实施例还提供了一种薄膜折射率获取装置100，如图6所示。所述薄膜折射率获取装置100包括：炉管150、温度检测装置130、压力检测装置120、高频电源发生器140和计算机控制系统110。所述温度检测装置130用于检测炉管150内的温度，并将检测到的温度信息传递给所述计算机控制系统110中的计算机。进一步，所述温度检测装置130与所述计算机连接。所述压力检测装置120用于检测炉管150内的压力，并将检测到的压力信息传递给所述计算机控制系统110中的计算机。进一步，所述压力检测装置120与所述计算机连接。所述高频电源发生器140用于产生射频电场，进一步地，所述高频电源发生器140与所述计算机连接，该高频电源发生器140根据计算机发送的控制指令，来产生射频电场。所述计算机控制系统110用于根据上述的方法获取所述炉管150内的电压参数。进一步的，所述计算机内的处理器用于根据上述的方法获取所述炉管150内的电压参数。所述处理器包括：获取单元，用于根据至少一个预设镀膜参数获得所述至少一个预设镀膜参数中的每个预设镀膜参数在辉光时的电压参数。综上所述，本发明实施例提供了一种薄膜折射率获取方法及装置。与现有技术相比，本发明实施例提供的一种薄膜折射率获取方法，只需要通过简单直观的电压参数，就能很好的知道单层膜的折射率情况，或者知道两层膜或多层膜中的每层膜的折射率情况；该方法可以提前预知薄膜的折射率情况，能及时发现问题，早做调整，具有监控的及时性，从而生产出的薄膜可以提高电池的转化效率。同时该方法不需要繁琐的测试计算，既节约了人力、物力、财力和时间，又简化了步骤，提高了效率，从而节约了生产成本，便于推广应用。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3