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1、(10)申请公布号 CN 102842520 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 2 5 2 0 A *CN102842520A* (21)申请号 201210317646.3 (22)申请日 2012.08.31 H01L 21/66(2006.01) H01L 31/18(2006.01) (71)申请人深圳市创益科技发展有限公司 地址 518029 广东省深圳市福田区深南大道 与金田路交界西南路深圳国际交易广 场2112-2116室 (72)发明人李毅 王付然 (74)专利代理机构深圳市毅颖专利商标事务所 44233 代理人张艺影 段立丽 (54) 。
2、发明名称 薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置 及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种用于检测薄膜太阳能电池光 电转换层均匀性的在线检测装置及方法，属太阳 能电池技术领域。解决在制作背电极之前就能对 太阳能电池光电转换膜层质量进行检测的技术问 题。在线检测装置包括传送机构和测试平台，测试 平台上装有带测试探针的固定架和移动架，固定 架上的测试探针与太阳能电池的前电极连接，构 成测试装置的正极；移动架上的测试探针压紧在 太阳能电池光电转换层上，构成测试装置的负极， 在光电转换层上加正向偏压，检测膜层质量。积极 效果是测试装置结构简单、操作方便、快速，成本 低廉，能在制作背电极层之前，直接对光电。
3、转换膜 层质量进行监控。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，包括传送机构和测试平台，其特 征在于所述测试平台上装有带测试探针的固定架和移动架，固定架上的测试探针与太阳能 电池的前电极连接，构成测试装置的正极；移动架上的测试探针压紧在太阳能电池光电转 换层上，构成测试装置的负极，在光电转换层上加正向偏压，检测膜层质量。 2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，其特征在于所 述。
4、测试装置的正负电极分别与直流电源的正负电极连接。 3.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，其特征在于所 述直流电源的负极与移动架上的测试探针之间接有可调电阻。 4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，其特征在于所 述移动架由电机控制，在测试平台上做水平运动。 5.根据权利要求1或4所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，其特征在 于所述固定架和移动架上均装有气缸，由气缸推动探针向下运动，与太阳能电池接触。 6.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，其特征在于所 述移动架上装有多个测试探针，每个测试探针与光电转换层的接触。
5、电阻相同。 7.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，其特征在于所 述固定架和移动架上的测试探针均由探针杆和探针头组成，且探针杆的长度可调。 8.根据权利要求7所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置，其特征在于所 述测试探针的探针头是由软性导电材料制成的圆柱头或平面头。 9.一种薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测方法，由传送机构将太阳能电池基片传 送到测试平台上，其特征在于在测试平台上安装带测试探针的固定架和移动架，光电转换 层的检测步骤为： a. 在电池边缘处的前电极层上设定一个检测原点，及 b. 在前电极层上预设多个测量点，检测各个测量点与原点之间的电阻值，作为。
6、光电转 换层的测试模板， c. 将沉积有光电转换层的太阳能电池基片放置在测试平台上，固定架上的测试探针 与电池边缘处的前电极层连接，构成测试装置的正极；移动架上的测试探针压紧在太阳能 电池光电转换层上，构成测试装置的负极，通过可调电阻调节测量点的电阻与测试模板相 应测量点处的电阻值相同， d. 在光电转换层上加正向偏压，检测各个测量点处光电转换层的工作电流，测试完 毕，测试装置的正负电极与太阳能电池断开连接， f. 根据所测光电转换层的工作电流，控制光电转换层的质量。 10.根据权利要求9所述的薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测方法，其特征在于 所述测试探针由探针杆和探针头组成，测试前，调节探。
7、针杆的长度，使移动架上的所有探针 在太阳能电池基片上的压力一致。 权 利 要 求 书CN 102842520 A 1/5页 3 薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于检测薄膜太阳能电池光电转换层均匀性的在线检测装置及 方法，属太阳能电池技术领域。 背景技术 0002 薄膜太阳能电池光电转换层的质量直接影响到太阳能电池组件的转换效率，而膜 层的均匀性又是膜层质量的重要指标，因此对膜层的均匀性的监控非常重要，目前光电转 换膜层质量的检测方法是在太阳能电池制作完成之后才检测，主要使用电致发光原理，采 用红外摄像机对所发的红外光进行拍摄来判断薄膜太阳能电池。
8、的膜层质量，如中国专利 200780001718.0公开了一种叠层薄膜的缺陷检测装置及方法，在叠层电池的薄膜面的一侧 配置光源，在薄膜面的另一侧配置摄像部件，根据拍摄的图像检测电池缺陷，但这种装置结 构复杂、工艺操作繁琐，采用拍照后再根据拍照的阴影进行局部判断的方法，不能量化，人 为影响因素大，不利于准确检测分析膜层质量，而且上述装置和方法必须是对已经制备好 背电极的薄膜太阳能电池进行检测，即检测工艺在制备背电极层之后进行，致使不合格的 光电转换膜层上也沉积有背电极层，既浪费材料，又增加了生产成本。 发明内容 0003 针对上述现有技术的不足，本发明设计一种可以在线检测薄膜太阳能电池光电转 换。
9、层的设备及检测方法，解决在制作背电极之前就能对太阳能电池光电转换膜层质量进行 检测的技术问题，提早发现问题，防止在有缺陷的光电转换层上继续制作背电极。 0004 本发明的原理是基于硅薄膜太阳能电池在一定偏压下会因载流子的辐射复合而 产生发光现象，形成发光负载，发光负载的强度随偏压的增大而增强，正向偏压下发光负载 的工作电流大小则反映了少数载流子的数目和少子的扩散长度，一般来说工作电流越大说 明少数载流子浓度越高，电阻率越低，表明太阳能电池效率就越高，因此在薄膜太阳能电池 的光电转换层施加正向偏压，监测光电转换层的工作电流即可检测膜层质量。 0005 根据上述原理检测光电转换层，本发明还需解决以。
10、下问题： 1. 正向偏压的电极引出： 在薄膜太阳能电池的前电极层上沉积光电转换层，因为在制作背电极之前检测光电转 换层，所以测试时太阳能电池只有正电极，没有负电极，所以无法直接在光电转换层施加正 向偏压。因此，本发明在沉积光电转换层时，采用掩膜的方法从太阳能电池一侧边缘端口留 出前电极层作为施加正向偏压的正电极，测试时光电转换层与测试装置的移动探针接触， 形成可移动的负电极，实现在光电转换层上施加正向偏压。 0006 2.消除前电极层电阻的影响： 把施加正向偏压的正电极的前电极层边缘端口作为原点，距离原点越远则电阻越大， 因此造成所测量的工作电流数据不具有可比性，所以本发明在沉积光电转换层前首。
11、先检测 各个测量点与原点之间的电阻，作为光电转换层的测试模板，然后将沉积有光电转换层的 说 明 书CN 102842520 A 2/5页 4 太阳能电池基片放置在测试平台上，测试装置的正极与太阳能电池的正电极连接，测试装 置的负极由移动探针接光电转换层，通过可变电阻调节测量点的电阻与测试模板相应测量 点处的电阻值相同，消除了前电极层电阻对测试结果的影响。 0007 3.保证可移动电极的接触电阻一致： 在光电转换层上施加正向偏压，对光电转换层进行检测前，通过调节探针对膜层的压 力，来监控可移动电极与光电转换层的压力，保证每个可移动电极测量时对膜层的压力一 致，以达到每个可移动电极的接触电阻一致。。
12、 0008 在解决上述问题的基础上，本发明开发一种薄膜太阳能电池光电转换层的在线检 测装置，包括传送机构和测试平台，其主要技术特点是测试平台上装有带测试探针的固定 架和移动架，固定架上的测试探针与太阳能电池的前电极连接，构成测试装置的正极；移动 架上的测试探针压紧在太阳能电池光电转换层上，构成测试装置的负极，在光电转换层上 加正向偏压，检测膜层质量。 0009 测试装置的正负电极分别与直流电源的正负电极连接。直流电源的负极与移动架 上的测试探针之间接有可调电阻。 0010 移动架由电机控制，在测试平台上做水平运动。 0011 固定架和移动架上均装有气缸，由气缸推动测试探针向下运动，与太阳能电池。
13、基 片接触。 0012 移动架上装有多个测试探针，每个测试探针与光电转换层的接触电阻相同。 0013 固定架和移动架上的测试探针均由探针杆和探针头组成，且探针杆的长度可调。 测试探针的探针头是由软性导电材料制成的圆柱头或平面头。 0014 本发明还提供一种薄膜太阳能电池光电转换层的在线检测方法，由传送机构将太 阳能电池基片传送到测试平台上，在测试平台上安装带测试探针的固定架和移动架，光电 转换层的检测步骤为： a. 在电池边缘处的前电极层上设定一个检测原点，及 b. 在前电极层上预设多个测量点，检测各个测量点与原点之间的电阻值，作为光电转 换层的测试模板， c. 将沉积有光电转换层的太阳能电池。
14、基片放置在测试平台上，固定架上的测试探针 与电池边缘处的前电极层连接，构成测试装置的正极；移动架上的测试探针压紧在太阳能 电池光电转换层上，构成测试装置的负极，通过可调电阻调节测量点的电阻与测试模板相 应测量点处的电阻值相同， d. 在光电转换层上加正向偏压，检测各个测量点处光电转换层的工作电流，测试完 毕，测试装置的正负电极与太阳能电池断开连接， f. 根据所测光电转换层的工作电流，控制光电转换层的质量。 0015 测试探针由探针杆和探针头组成，测试前，调节探针杆的长度，使移动架上的所有 探针在太阳能电池基片上的压力一致。 0016 本发明的积极效果是：测试装置结构简单、操作方便、快速，成本。
15、低廉，能在制作背 电极层之前，直接对光电转换膜层质量进行监控，尤其是适用于大面积薄膜太阳能电池膜 层质量控制，快速检查出光电转换层的缺陷，防止在有不合格的光电转换层上制作背电极， 避免浪费材料，节省生产成本，结构简单。 说 明 书CN 102842520 A 3/5页 5 附图说明 0017 图1是本发明的结构示意图。 0018 图2是实施例2的示意图。 0019 图3是实施例3的示意图。 0020 图中：1、测试平台，2、移动架，3、直线电机，4、气缸，5、导柱，6、探针固定板，7、移 动探针头，8、探针杆，9、紧固螺钉，10、固定架，11、固定探针头，12、直流电源，13、可调电阻， 14。
16、、太阳能电池，15、传动滚轮。 具体实施方式 0021 实施例1 见图1，本实施例采用的测试装置由测试平台1、移动架2、直线电机3、气缸4、导柱5、 探针固定板6、移动探针、固定探针、紧固螺钉9、固定架10、直流电源12和可调电阻13组 成，移动探针由探针杆8和移动探针头7组成，固定探针由探针杆8和固定探针头11组成， 固定架10固定安装在测试平台1的一侧端头，固定架10不可移动，固定探针的探针杆8安 装在探针固定板6上，并由紧固螺钉9顶紧，探针固定板6由安装在固定架10的横梁上的 气缸4相连接，探针固定板6上的导柱5安装在固定架10的横梁上，探针固定板6可在气 缸4的推动下带动固定探针做上下。
17、运动，移动架2安装在测试平台1侧边的直线电机3上， 可在直线电机3上做直线运动，移动探针像固定探针一样安装在移动架2上，移动架2可在 气缸4的推动下带动移动探针做上下运动，直流电源12的正极与固定探针相连接，直流电 源12的负极接入可调电阻13后与移动探针相连接。 0022 测量前，先对只沉积有前电极层的膜层的太阳能电池基片14进行电阻测量，记录 下相应位置的电阻值，作为光电转换层的测试模板。将沉积有光电转换层的太阳能电池基 片放置在测试平台上，测试装置的正极与太阳能电池的正电极连接，测试装置的负极由移 动探针接光电转换层，通过可变电阻13调节测量点的电阻与测试模板相应测量点处的电 阻值相同。。
18、通过调节探针杆8的长度使得所有移动探针头7与光电转换膜层的压力保持一 致，压力调整完成后。 0023 测量时，将沉积好光电转换层的太阳能电池14放置在固定的位置，固定架10上的 气缸4先将固定探针头11压在留出前电极层的膜上，移动架2带动移动探针到第一排的测 试位置，移动架2上的气缸4将移动探针头7压在光电转换层上，测量完一排后，移动架2 带动移动探针到第二排的测试位置，移动架2上的气缸4再将移动探针头7压在光电转换 层上，直到测试所有位置完成，通过测量数据进行分析对比，判断所沉积的光电转换层的膜 层质量是否合格。 0024 本实施例采用面积350mm1220mm电池组件进行测试，在该电池板上。
19、选取32个位 置进行测试，选取位置X轴为8个位置，Y轴为4个位置，直流电源共计4台，调节直流电压 为30V， 即可测量每个点上的工作电流，其分布图如下： 说 明 书CN 102842520 A 4/5页 6 根据欧姆定律U=IR，在相同的直流电压下，电流与电阻成反比关系，即电流大则电阻 小。通过正向偏压测试，发现电池组件光电转换层的工作电流分布不一致，平均值221mA不 均匀度18.6%，说明所测光电转换层薄膜不均匀，针对此现象，对厚度不均匀的光电转换层 进行处理和优化，通过提高薄膜电池光电转换膜层厚度的均匀性和优化光电转换层的内部 结构，然后进行正向偏压测试，其结果如下： 对优化后的电池组件。
20、使用正向偏压测试方法，发现电池组件光电转换层的工作电流分 布较一致，平均值241mA，不均匀度10.04%。 0025 通过此发明方法有效地对薄膜太阳能电池的膜层质量进行控制，进而提高薄膜太 阳能电池的性能。 0026 实施例2 见图2，本实施例的移动探针为1个，移动探针可通过移动架2下面的直线电机3实现 X轴运动，通过移动架2侧面的直线电机3实现Y轴的运动，再通过气缸4实现Z轴的运动， 测量前先通过控制系统对移动探针的测试位置进行坐标定位，测试时分别对每一个测试位 置进行测量数据。 0027 本实施例的实施方式同实施例1，在此不再赘述。 0028 实施例3 见图3，本发明应用于连续生产线，太。
21、阳能电池14放置在传动系统上的传动滚轮15上， 由传动系统将太阳能电池14从上一个工位带动到测试工位的相应的位置进行测量。 0029 测量时，将沉积好光电转换层的太阳能电池14放置在固定的位置，固定架10上的 气缸4先将固定探针头11压在留出前电极层的膜上，移动架2带动移动探针到第一排的测 试位置，移动架2上的气缸4将移动探针头7压在光电转换层上，测量完一排后，移动架2 带动移动探针到第二排的测试位置，移动架2上的气缸4再将移动探针头7压在光电转换 层上，直到测试所有位置完成，测试装置固定架和移动架上的探针与太阳能电池断开接触， 通过测量数据进行分析对比，判断所沉积的光电转换层的膜层质量是否合。
22、格。根据测试结 果，再由传动系统带到相应的下一个工位。 0030 本发明不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以 在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改变，如测试探针的探头还 说 明 书CN 102842520 A 5/5页 7 可以采用其它形状，移动架不限于采用直线电机驱动，且移动架的运动形式不限于直线运 动，还包括其他在测试平台上的水平运动，运动方向和距离可根据需要进行相应的调整，这 些变型和改变也在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102842520 A 1/3页 8 图1 说 明 书 附 图CN 102842520 A 2/3页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102842520 A 3/3页 10 图3 说 明 书 附 图CN 102842520 A 10 。