1 引言

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池憑借高效率、低成本的突出優(yōu)勢(shì)，已成為光伏領(lǐng)域的研究與產(chǎn)業(yè)化熱點(diǎn)。激光劃線工藝（P1/P2/P3三步法）是實(shí)現(xiàn)電池組件串聯(lián)互聯(lián)的核心環(huán)節(jié)，劃線精度直接決定組件的幾何填充因子、串聯(lián)電阻及最終光電轉(zhuǎn)換效率。其中，P1需完整去除ITO透明導(dǎo)電層且不損傷玻璃基板，P2需精準(zhǔn)穿透SnO?/鈣鈦礦/Spiro-OMeTAD多層功能膜而不破壞底層ITO，P3則要徹底去除金電極以實(shí)現(xiàn)電池單元隔離，三步劃線均需達(dá)到納米級(jí)精度控制。3D白光干涉儀依托非接觸測(cè)量、納米級(jí)分辨率及全域三維形貌重建能力，為激光劃線質(zhì)量的精準(zhǔn)檢測(cè)提供了可靠技術(shù)方案，本文重點(diǎn)探討其在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池激光劃線測(cè)量中的應(yīng)用。

2 白光干涉儀測(cè)量原理

3D白光干涉儀以寬光譜白光作為光源，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并反射，物光照射至待測(cè)激光劃線表面后反射，兩束反射光匯交后產(chǎn)生干涉條紋。由于白光相干長(zhǎng)度極短（僅數(shù)微米），僅在光程差接近零時(shí)形成清晰可辨的干涉條紋。通過(guò)壓電驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)參考鏡進(jìn)行精密掃描，探測(cè)器同步記錄干涉條紋的強(qiáng)度變化，形成干涉信號(hào)包絡(luò)曲線，曲線峰值位置對(duì)應(yīng)樣品表面的高度坐標(biāo)。結(jié)合像素級(jí)高度計(jì)算與二維圖像拼接技術(shù)，可快速重建劃線區(qū)域的三維輪廓，實(shí)現(xiàn)對(duì)劃線寬度、深度、邊緣平整度及殘留高度等關(guān)鍵參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量，其垂直分辨率可達(dá)亞納米級(jí)，滿足激光劃線的高精度檢測(cè)需求。

3 3D白光干涉儀在激光劃線中的測(cè)量應(yīng)用

3.1 P1劃線測(cè)量

P1劃線對(duì)象為厚度約500 nm的ITO玻璃層，核心測(cè)量需求是確認(rèn)ITO層完全去除且無(wú)玻璃基板損傷。白光干涉儀通過(guò)三維輪廓掃描，可精準(zhǔn)識(shí)別劃線區(qū)域殘留高度，當(dāng)測(cè)量殘留高度接近零且基板表面無(wú)異常凹陷時(shí)，判定ITO層去除徹底。同時(shí)，其可量化劃線寬度與邊緣熱影響區(qū)范圍，為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐——如在1.8 W功率、2000 mm/s速度參數(shù)下，可測(cè)得P1劃線縫寬小于10 μm，熱影響區(qū)寬度控制在1 μm以內(nèi)，滿足死區(qū)最小化要求。

3.2 P2劃線測(cè)量

P2劃線需穿透SnO?/鈣鈦礦/Spiro-OMeTAD多層膜（總厚度約800 nm），測(cè)量難度在于精準(zhǔn)控制劃深以避免損傷底層ITO。白光干涉儀可實(shí)現(xiàn)劃深的精確量化，如優(yōu)化參數(shù)下測(cè)得劃深858 nm時(shí)，剛好完全去除P2層且未觸及ITO層，驗(yàn)證工藝有效性。此外，其能檢測(cè)劃線邊緣的材料堆積與平整度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)邊緣隆起超過(guò)200 nm時(shí)，可反饋調(diào)整激光功率與掃描速度，降低串聯(lián)電阻影響。

3.3 P3劃線測(cè)量

P3劃線針對(duì)厚度約80 nm的Au電極層，測(cè)量重點(diǎn)是確保電極完全隔離且無(wú)底層鈣鈦礦損傷。白光干涉儀可清晰呈現(xiàn)Au層去除后的表面輪廓，當(dāng)測(cè)得劃深534 nm（略深于Au層厚度但未觸及底層）時(shí)，判定滿足電學(xué)隔離要求。同時(shí)，其對(duì)劃線區(qū)域毛刺等缺陷的識(shí)別能力，可有效篩選不合格產(chǎn)品——如發(fā)現(xiàn)邊緣毛刺高度超過(guò)50 nm，會(huì)導(dǎo)致相鄰單元導(dǎo)通，需通過(guò)參數(shù)優(yōu)化消除缺陷。

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

相較于傳統(tǒng)顯微測(cè)量技術(shù)，3D白光干涉儀的非接觸測(cè)量模式可有效避免對(duì)脆弱鈣鈦礦膜層的機(jī)械損傷；全域三維掃描能力則解決了局部測(cè)量的片面性問(wèn)題，能夠全面捕捉劃線的整體質(zhì)量特征。同時(shí)，其具備快速點(diǎn)云采集功能（單次采集可達(dá)500萬(wàn)點(diǎn)），可實(shí)現(xiàn)整面電池片的高效檢測(cè)，單點(diǎn)尺寸檢測(cè)時(shí)間≤3.5 s，能夠滿足產(chǎn)業(yè)化批量檢測(cè)的需求。通過(guò)為P1/P2/P3三步激光劃線工藝提供精準(zhǔn)、全面的量化數(shù)據(jù)，3D白光干涉儀可助力構(gòu)建工藝參數(shù)優(yōu)化閉環(huán)，顯著提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件的良率與光電轉(zhuǎn)換效率，為其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供關(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(wú)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(rùn)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(wú)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(wú)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