激活能測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激活能測試裝置，用于太陽能電池微晶硅薄膜的氧污染測試，包括：容腔，用以形成氣密閉空間；真空系統(tǒng)，連接所述容腔，用于容腔的抽真空；測試平臺，位于所述容腔內(nèi)，用于定位待測樣品；取樣電極，位于所述容腔內(nèi)，配有一對，匹配定位在待測樣品的選定位置；以及溫控裝置，輔配于所述容腔，用于容腔的溫度控制。依據(jù)本實(shí)用新型能夠?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員提供后續(xù)處理的參考。
【專利說明】激活能測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激活能測試裝置，用于太陽能電池微晶硅薄膜的氧污染測試。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外對于微晶硅薄膜太陽能電池的研究非常關(guān)注，主要集中在美國的United Solar,日本的Kaneka公司，德國的Julich光伏研究所，荷蘭的Utrecht大學(xué)，瑞士的IMT研究所和中國的南開大學(xué)光電子薄膜器件與技術(shù)研究所。其中，激活能是表征微晶硅材料的一個重要參數(shù)，器件質(zhì)量級微晶硅硅材料的激活能應(yīng)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嚴(yán)重程度，是進(jìn)一步提高微晶硅薄膜太陽能電池的電池效率的重要參數(shù)。
[0003]然而，當(dāng)前還欠缺直接測量激活能的測量裝置，使得這一重要參數(shù)不能夠直觀得為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所掌握。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠直接測試激活能的測試裝置，從而能夠?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員提供后續(xù)處理的參考。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種激活能測試裝置，用于太陽能電池微晶硅薄膜的氧污染測試，包括:
[0007]容腔，用以形成氣密閉空間；
[0008]真空系統(tǒng)，連接所述容腔，用于容腔的抽真空；
[0009]測試平臺，位于所述容腔內(nèi)，用于定位待測樣品；
[0010]取樣電極，位于所述容腔內(nèi)，配有一對，匹配定位在待測樣品的選定位置；以及
[0011]溫控裝置，輔配于所述容腔，用于容腔的溫度控制。
[0012]依據(jù)本實(shí)用新型的上述結(jié)構(gòu)，構(gòu)造真空條件并配置測試平臺，在溫度控制條件下通過取樣電極進(jìn)行取樣，從而能夠獲得可控條件下的采樣信號，為后續(xù)處理提供參考。
[0013]上述激活能測試裝置，所述容腔構(gòu)造為柱形容腔，由一個柱面結(jié)構(gòu)的桶壁和氣密封地配合于桶壁上下端的各一個法蘭盤形成，結(jié)構(gòu)緊湊，利于形成可靠密封。
[0014]上述激活能測試裝置，位于桶壁下端的法蘭盤預(yù)制有用于內(nèi)部設(shè)備與外部設(shè)備連接的過孔，便于功能配置和輔助設(shè)備的安裝。
[0015]上述激活能測試裝置，位于桶壁上端的法蘭盤開有窗口，相應(yīng)地，還配有與窗口氣密封配合的窗蓋，用于待測樣品的取放等基本操作。
[0016]上述激活能測試裝置，為利于布局，所述測試平臺通過主支柱支撐在位于桶壁下端的法蘭盤的上方；
[0017]相應(yīng)地，所述溫控裝置配有加熱裝置和冷卻裝置，其中加熱裝置構(gòu)成為加熱管而配置在測試平臺的內(nèi)部，冷卻裝置構(gòu)成為冷卻管而配置在測試平臺下側(cè)。
[0018]上述激活能測試裝置，為了更好地控制溫度，所述加熱裝置為基于閉環(huán)控制的加熱裝置，從而該加熱裝置包括用于測量測試平臺溫度的采集裝置、輸入連接采集裝置的溫控儀和輸出控制裝置，以及位于輸出控制裝置下級的加熱元件。
[0019]上述激活能測試裝置，所述輸出控制裝置包括用以接入電源的雙向可控硅，以及連接于雙向可控硅下級的整流電路，減少電流振蕩對測試電路的影響。
[0020]上述激活能測試裝置，所述加熱元件為電熱管，所述采集裝置為熱電偶。
[0021]上述激活能測試裝置，所述真空系統(tǒng)包括:
[0022]真空泵；
[0023]真空管路，用于真空泵與所述容腔的連接；
[0024]放氣閥，接于所述真空管路，用于真空管路的通斷控制；
[0025]真空計，連接于所述真空管路，用于真空管路的真空度測量。
[0026]上述激活能測試裝置，所述真空計通過一真空規(guī)管接入到所述真空管路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為依據(jù)本實(shí)用新型的一種激活能測試裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0028]圖2為一種上法蘭盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3為一種真空系統(tǒng)原理圖。
[0030]圖4熱控電路原理圖。
[0031]圖中:1.桶壁，2.容腔，3.上法蘭盤，4.懸伸桿，5.窗蓋，6.電極，7.副支柱，8.基板，9.主支柱，10.冷卻管，11.加熱管，12.冷卻水管，13.抽氣管，14.導(dǎo)線管套，15.冷卻水管。
[0032]16.上口，17.嵌槽。
[0033]18.放氣閥，19.玻璃管。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合說明書附圖以具體實(shí)施例的方式闡述本實(shí)用新型的原理、技術(shù)手段和技術(shù)效果。
[0035]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，激活能反映的是暗電導(dǎo)隨著溫度的變化規(guī)律，同時為了防止雜質(zhì)特別是氧對硅膜的污染，所以要求一定的真空度，但真空度要求不高，一般能達(dá)到KT1帕即可，所以可以用機(jī)械泵抽真空，另外由于測量激活能，溫度需要從室溫升到200°c，要求測試裝置能夠加熱，并且能夠降溫。此測試裝置采用加熱管，如電加熱管加熱，冷卻水降溫。
[0036]由于本征的微晶硅薄膜的暗電導(dǎo)很小，達(dá)到ΜΩ-GQ，測試裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求精度很高，此裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用美國Keithley公司生產(chǎn)先進(jìn)的6517A高電阻測試儀表，該儀表的測試電壓可以從O — 400V之間隨意變化，測試電流從20pA -200 mA變化，測試電阻最大可以達(dá)到200ΤΩ。
[0037]圖1所示的激活能測試裝置為測試裝置的原理圖，外部是一個由不銹鋼做成的密閉真空裝置，也就是圖中所示的桶壁1，配合上法蘭盤3和下法蘭盤(圖中中部所示與上法蘭盤平行的橫向件，未標(biāo)識)測量樣品放在密閉裝置中的銅板上，圖中標(biāo)示為基板8，銅板導(dǎo)熱能力強(qiáng)。
[0038]真空室或者說容腔的構(gòu)造未必要采用圓筒結(jié)構(gòu)，還可以采用方箱或者半球腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體的配置進(jìn)行選擇。
[0039]進(jìn)而，測量用的電極6也采用具有良好導(dǎo)電性的銅片與測試樣品接觸，構(gòu)成電極銅片而夾在聚四氟乙烯材質(zhì)的副支柱7上，電極6不與基板8接觸，形成電絕緣。
[0040]加熱元件可以直接采用成品電熱管，也可以采用如纏繞電爐絲的加熱管，配置在位于基板8在水平方向的兩側(cè)，再配以冷卻裝置，使該冷卻裝置位于銅板下面，構(gòu)造為冷卻管10，采用水冷卻，在布置上，冷卻管10可以配置為U型結(jié)構(gòu)，也可以采用盤管形式布置在基板8的下面用于降溫。
[0041]從而，依據(jù)上述結(jié)構(gòu)可以形成加熱和冷卻兩個部分構(gòu)成的溫控裝置，以進(jìn)行溫度控制。
[0042]整個銅質(zhì)的基板8放在聚四氟乙烯材質(zhì)的主支柱9上，形成懸空結(jié)構(gòu)，有利于溫控裝置的配置，自然，由于需要抽真空，在容腔內(nèi)不能形成對流，主要采用接觸式的加熱和冷卻，也就是基于熱傳導(dǎo)方式的加熱。
[0043]在一些實(shí)施例中，采用如輻射加熱的方式，如配置在基板8上側(cè)的基于輻射加熱的裝置，可控性也比較好。
[0044]采用聚四氟乙烯的副支柱7和主支柱9的原因:一是為了絕緣，二是為了隔熱。測試平臺下方的法蘭盤預(yù)制有分別連接真空管、導(dǎo)線出口和冷卻水管的出口，如圖中所示的冷卻水管12、15，抽氣管13，用于傳出導(dǎo)線的導(dǎo)線管套14。
[0045]關(guān)于真空系統(tǒng)，如前所述所需要的真空度并不很高，可以采用機(jī)械泵，通過機(jī)械泵通過必要的管路容腔的連接，機(jī)械泵采用成都南光生產(chǎn)的一型機(jī)械泵，極限真空6.7X 10?,由于測試裝置的真空要求不是很高，該機(jī)械泵完全可以滿足要求，機(jī)械泵上面裝有真空擋板充氣閥，防止機(jī)械泵回油。真空擋板充氣閥的一端裝有一個三通閥，三通閥的一端裝到真空管上，另一端裝到真空規(guī)管，真空規(guī)管連接真空計。真空管道和測試平臺的抽氣管相連。
[0046]關(guān)于真空系統(tǒng)的連接，附圖3中已經(jīng)有清楚的連接標(biāo)識，在此不再贅述。
[0047]另外，為了獲得穩(wěn)定的真空度，可以在容腔的前級設(shè)置一個真空罐，用以產(chǎn)生穩(wěn)定的真空度。
[0048]再看加熱控制，它是通過微處理器控制加熱的，也可以采用成品的溫度控制儀，微處理器控制裝置通過雙向可控硅與加熱線路(主電路，或者說電源電路)相連，圖4的上半部分，雙向的兩個可控硅可見于圖4的右上角。
[0049]為了防止交流電流對測試電流的影響，將交流電整流成直流電，圖中構(gòu)成的全橋整流電路，這樣就可以減小電流振蕩對測試電流的影響，整流回路由4個二極管組成的全橋以及電感、電容組成，整流之后通過電感(全橋整流電路下級，圖中整流電路左邊電感符號)和電容進(jìn)行濾波，將交流電整流成直流電，用Protel99軟件PCB制版做成線路板?？販貎x表的一端連接到測試平臺上的熱電偶(圖4中下側(cè)電路)采集溫度，另一端通過例如RS232芯片連接到電腦上，通過電腦控制溫度的升降。
【權(quán)利要求】
1.一種激活能測試裝置，用于太陽能電池微晶硅薄膜的氧污染測試，其特征在于，包括: 容腔(2)，用以形成氣密閉空間； 真空系統(tǒng)，連接所述容腔，用于容腔的抽真空； 測試平臺，位于所述容腔(2)內(nèi)，用于定位待測樣品； 取樣電極，位于所述容腔內(nèi)，配有一對，匹配定位在待測樣品的選定位置；以及 溫控裝置，輔配于所述容腔(2 )，用于容腔(2 )的溫度控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激活能測試裝置，其特征在于，所述容腔(2)構(gòu)造為柱形容腔，由一個柱面結(jié)構(gòu)的桶壁(I)和氣密封地配合于桶壁(I)上下端的各一個法蘭盤形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激活能測試裝置，其特征在于，位于桶壁(I)下端的法蘭盤預(yù)制有用于內(nèi)部設(shè)備與外部設(shè)備連接的過孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的激活能測試裝置，其特征在于，位于桶壁(I)上端的法蘭盤開有窗口，相應(yīng)地，還配有與窗口氣密封配合的窗蓋(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激活能測試裝置，其特征在于，所述測試平臺通過主支柱(9)支撐在位于桶壁(I)下端的法蘭盤的上方； 相應(yīng)地，所述溫控裝置配有加熱裝置和冷卻裝置，其中加熱裝置構(gòu)成為加熱管(11)而配置在測試平臺的內(nèi)部，冷卻裝置構(gòu)成為冷卻管(10)而配置在測試平臺下側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激活能測試裝置，其特征在于，所述加熱裝置為基于閉環(huán)控制的加熱裝置，從而該加熱裝置包括用于測量測試平臺溫度的采集裝置、輸入連接采集裝置的溫控儀和輸出控制裝置，以及位于輸出控制裝置下級的加熱元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激活能測試裝置，其特征在于，所述輸出控制裝置包括用以接入電源的雙向可控硅，以及連接于雙向可控硅下級的整流電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的激活能測試裝置，其特征在于，所述加熱元件為電熱管，所述采集裝置為熱電偶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激活能測試裝置，其特征在于，所述真空系統(tǒng)包括: 真空泵； 真空管路，用于真空泵與所述容腔(2)的連接； 放氣閥(18)，接于所述真空管路，用于真空管路的通斷控制； 真空計，連接于所述真空管路，用于真空管路的真空度測量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激活能測試裝置，其特征在于，所述真空計通過一真空規(guī)管接入到所述真空管路。
【文檔編號】G01N27/04GK204142673SQ201420621073
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】陳慶東, 王俊平 申請人:濱州學(xué)院