1 引言

鈣鈦礦太陽能電池憑借高效率、低成本的突出優(yōu)勢，已成為光伏領(lǐng)域的研究與產(chǎn)業(yè)化熱點。激光劃線工藝（P1/P2/P3三步法）是實現(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現(xiàn)電池單元隔離，三步劃線均需達(dá)到納米級精度控制。3D白光干涉儀依托非接觸測量、納米級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)檢測提供了可靠技術(shù)方案，本文重點探討其在鈣鈦礦太陽能電池激光劃線測量中的應(yīng)用。

2 白光干涉儀測量原理

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。由于白光相干長度極短（僅數(shù)微米），僅在光程差接近零時形成清晰可辨的干涉條紋。通過壓電驅(qū)動裝置帶動參考鏡進行精密掃描，探測器同步記錄干涉條紋的強度變化，形成干涉信號包絡(luò)曲線，曲線峰值位置對應(yīng)樣品表面的高度坐標(biāo)。結(jié)合像素級高度計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，實現(xiàn)對劃線寬度、深度、邊緣平整度及殘留高度等關(guān)鍵參數(shù)的精準(zhǔn)測量，其垂直分辨率可達(dá)亞納米級，滿足激光劃線的高精度檢測需求。

3 3D白光干涉儀在激光劃線中的測量應(yīng)用

3.1 P1劃線測量

P1劃線對象為厚度約500 nm的ITO玻璃層，核心測量需求是確認(rèn)ITO層完全去除且無玻璃基板損傷。白光干涉儀通過三維輪廓掃描，可精準(zhǔn)識別劃線區(qū)域殘留高度，當(dāng)測量殘留高度接近零且基板表面無異常凹陷時，判定ITO層去除徹底。同時，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劃線測量

P2劃線需穿透SnO?/鈣鈦礦/Spiro-OMeTAD多層膜（總厚度約800 nm），測量難度在于精準(zhǔn)控制劃深以避免損傷底層ITO。白光干涉儀可實現(xiàn)劃深的精確量化，如優(yōu)化參數(shù)下測得劃深858 nm時，剛好完全去除P2層且未觸及ITO層，驗證工藝有效性。此外，其能檢測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200 nm時，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劃線測量

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

4 測量優(yōu)勢與應(yīng)用價值

相較于傳統(tǒng)顯微測量技術(shù)，3D白光干涉儀的非接觸測量模式可有效避免對脆弱鈣鈦礦膜層的機械損傷；全域三維掃描能力則解決了局部測量的片面性問題，能夠全面捕捉劃線的整體質(zhì)量特征。同時，其具備快速點云采集功能（單次采集可達(dá)500萬點），可實現(xiàn)整面電池片的高效檢測，單點尺寸檢測時間≤3.5 s，能夠滿足產(chǎn)業(yè)化批量檢測的需求。通過為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能電池組件的良率與光電轉(zhuǎn)換效率，為其產(chǎn)業(yè)化進程提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

大視野 3D 白光干涉儀：納米級測量全域解決方案?

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

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，輕松實現(xiàn)亞納米精度測量，且重復(fù)性表現(xiàn)卓越，讓精密測量觸手可及。?

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 級測量精度，既能滿足納米級微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)檢測，又能無縫完成 8 寸晶圓 FULL MAPPING 掃描，實現(xiàn)大視野與高精度的完美融合。?

3）動態(tài)測量新維度：可集成多普勒激光測振系統(tǒng)，打破靜態(tài)測量邊界，實現(xiàn) “動態(tài)” 3D 輪廓測量，為復(fù)雜工況下的測量需求提供全新解決方案。?

實測驗證硬核實力?

1）硅片表面粗糙度檢測：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，實測粗糙度 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)為新啟航實測結(jié)果）

有機油膜厚度掃描：毫米級超大視野，輕松覆蓋 5nm 級有機油膜，實現(xiàn)全區(qū)域高精度厚度檢測，助力潤滑材料研發(fā)與質(zhì)量檢測。?

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

分層膜厚無損檢測：采用非接觸、非破壞測量方式，對多層薄膜進行 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新方案。?

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審核編輯 黃宇