1 、引言

柵線作為太陽能電池片收集與傳輸光生載流子的核心結(jié)構(gòu)，其高寬比（高度與寬度的比值）直接決定電池的串聯(lián)電阻、光學(xué)遮蔽損失及光電轉(zhuǎn)換效率。高寬比不足會(huì)導(dǎo)致載流子傳輸路徑電阻增大，能量損耗增加；過高則易引發(fā)柵線斷裂、印刷缺陷等問題。傳統(tǒng)柵線測(cè)量方法多側(cè)重二維尺寸檢測(cè)，難以精準(zhǔn)獲取三維高寬比參數(shù)，無法滿足高效太陽能電池片的工藝管控需求。3D白光干涉儀憑借非接觸測(cè)量特性、納米級(jí)分辨率及三維形貌重建能力，可快速精準(zhǔn)提取柵線高度與寬度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高寬比的全面量化。本文重點(diǎn)探討3D白光干涉儀在太陽能電池片柵線高寬比測(cè)量中的應(yīng)用。

2 、3D白光干涉儀測(cè)量原理

3D白光干涉儀以寬光譜白光為光源，經(jīng)分束器分為參考光與物光兩路。參考光射向固定參考鏡反射，物光照射至待測(cè)太陽能電池片柵線表面后反射，兩束反射光匯交產(chǎn)生干涉條紋。因白光相干長度極短（僅數(shù)微米），僅在光程差接近零時(shí)形成清晰干涉條紋。通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)參考鏡進(jìn)行精密掃描，高靈敏度探測(cè)器同步采集干涉條紋強(qiáng)度變化，形成干涉信號(hào)包絡(luò)曲線，曲線峰值位置精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)柵線表面各點(diǎn)高度坐標(biāo)。結(jié)合像素級(jí)高度計(jì)算與二維掃描拼接技術(shù)，可完整重建柵線三維輪廓，精準(zhǔn)提取柵線高度（柵線頂部與電池片基底的高度差）和寬度（柵線底部或頂部的水平跨度）參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算高寬比，其垂直分辨率可達(dá)亞納米級(jí)，適配微米級(jí)柵線的高精度測(cè)量需求。

3 、3D白光干涉儀在柵線高寬比測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 柵線高寬比精準(zhǔn)量化

針對(duì)太陽能電池片微米級(jí)柵線（寬度20-50 μm、高度10-30 μm）的高寬比測(cè)量需求，3D白光干涉儀可通過優(yōu)化測(cè)量參數(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)量化。測(cè)量時(shí)，選取適配的視場(chǎng)范圍與物鏡倍率，對(duì)柵線區(qū)域進(jìn)行全域掃描，通過三維輪廓重建獲取柵線完整的高度分布數(shù)據(jù)。采用輪廓閾值分割算法，以電池片基底為基準(zhǔn)面，提取柵線頂部最高點(diǎn)高度值；以基底與柵線側(cè)壁的交點(diǎn)為邊界，計(jì)算柵線底部寬度值，進(jìn)而自動(dòng)計(jì)算高寬比。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，其高度測(cè)量誤差≤0.2 μm，寬度測(cè)量誤差≤0.5 μm，高寬比計(jì)算精度可達(dá)0.01，可有效捕捉絲網(wǎng)印刷工藝中漿料粘度、印刷壓力變化導(dǎo)致的高寬比波動(dòng)，為工藝參數(shù)優(yōu)化提供精準(zhǔn)量化依據(jù)。同時(shí)，支持多根柵線的連續(xù)掃描測(cè)量，實(shí)現(xiàn)電池片全表面柵線高寬比的均勻性評(píng)估。

3.2 柵線形貌缺陷同步檢測(cè)

太陽能電池片柵線制備過程中易出現(xiàn)的細(xì)腰、斷柵、邊緣毛刺、高度不均等缺陷，會(huì)直接影響高寬比穩(wěn)定性與載流子傳輸效率。3D白光干涉儀在測(cè)量高寬比的同時(shí)，可通過三維輪廓重建同步識(shí)別此類缺陷。當(dāng)檢測(cè)到柵線局部寬度縮減超過30%（細(xì)腰）、高度突變超過5 μm，或邊緣毛刺高度超過2 μm時(shí)，可判定為不合格產(chǎn)品。通過缺陷的尺寸、位置量化分析，可追溯印刷網(wǎng)版精度、漿料流動(dòng)性等制備環(huán)節(jié)的問題。例如，當(dāng)出現(xiàn)大面積柵線高度不足導(dǎo)致高寬比偏低時(shí)，可反饋調(diào)整印刷壓力或漿料固含量參數(shù)，提升柵線成型質(zhì)量。

4 、測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)與應(yīng)用價(jià)值

相較于傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的二維測(cè)量局限，3D白光干涉儀可提供完整的柵線三維形貌信息，實(shí)現(xiàn)高寬比的精準(zhǔn)量化；相較于觸針式測(cè)量?jī)x，其非接觸測(cè)量模式可避免劃傷柵線表面、破壞電池片涂層，保障樣品完整性。同時(shí)，其具備快速掃描能力（單根柵線測(cè)量時(shí)間≤2 s），可滿足太陽能電池片產(chǎn)業(yè)化批量檢測(cè)需求。通過為柵線高寬比測(cè)量提供精準(zhǔn)、全面的量化數(shù)據(jù)及缺陷檢測(cè)結(jié)果，3D白光干涉儀可助力構(gòu)建電池片制備工藝的嚴(yán)格質(zhì)量管控體系，提升產(chǎn)品良率與光電轉(zhuǎn)換效率，為高效太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

大視野 3D 白光干涉儀：納米級(jí)測(cè)量全域解決方案?

突破傳統(tǒng)局限，定義測(cè)量新范式！大視野 3D 白光干涉儀憑借創(chuàng)新技術(shù)，一機(jī)解鎖納米級(jí)全場(chǎng)景測(cè)量，重新詮釋精密測(cè)量的高效精密。

三大核心技術(shù)革新?

1）智能操作革命：告別傳統(tǒng)白光干涉儀復(fù)雜操作流程，一鍵智能聚焦掃描功能，輕松實(shí)現(xiàn)亞納米精度測(cè)量，且重復(fù)性表現(xiàn)卓越，讓精密測(cè)量觸手可及。?

2）超大視野 + 超高精度：搭載 0.6 倍鏡頭，擁有 15mm 單幅超大視野，結(jié)合 0.1nm 級(jí)測(cè)量精度，既能滿足納米級(jí)微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)檢測(cè)，又能無縫完成 8 寸晶圓 FULL MAPPING 掃描，實(shí)現(xiàn)大視野與高精度的完美融合。?

3）動(dòng)態(tài)測(cè)量新維度：可集成多普勒激光測(cè)振系統(tǒng)，打破靜態(tài)測(cè)量邊界，實(shí)現(xiàn) “動(dòng)態(tài)” 3D 輪廓測(cè)量，為復(fù)雜工況下的測(cè)量需求提供全新解決方案。?

實(shí)測(cè)驗(yàn)證硬核實(shí)力?

1）硅片表面粗糙度檢測(cè)：憑借優(yōu)于 1nm 的超高分辨率，精準(zhǔn)捕捉硅片表面微觀起伏，實(shí)測(cè)粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，為半導(dǎo)體制造品質(zhì)把控提供可靠數(shù)據(jù)支撐。?

（以上數(shù)據(jù)為新啟航實(shí)測(cè)結(jié)果）

有機(jī)油膜厚度掃描：毫米級(jí)超大視野，輕松覆蓋 5nm 級(jí)有機(jī)油膜，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域高精度厚度檢測(cè)，助力潤滑材料研發(fā)與質(zhì)量檢測(cè)。?

高深寬比結(jié)構(gòu)測(cè)量：面對(duì)深蝕刻工藝形成的深槽結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)強(qiáng)大測(cè)量能力，精準(zhǔn)獲取槽深、槽寬數(shù)據(jù)，解決行業(yè)測(cè)量難題。?

分層膜厚無損檢測(cè)：采用非接觸、非破壞測(cè)量方式，對(duì)多層薄膜進(jìn)行 3D 形貌重構(gòu)，精準(zhǔn)分析各層膜厚分布，為薄膜材料研究提供無損檢測(cè)新方案。?

新啟航半導(dǎo)體，專業(yè)提供綜合光學(xué)3D測(cè)量解決方案！

審核編輯 黃宇