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構，其高寬比（高度與寬度的比值）直接決定電池的串聯電阻、光學遮蔽損失及光電轉換效率。高寬比不足會導致載流子傳輸路徑電阻增大，能量損耗增加；過高則易引發柵線斷裂、印刷缺陷等問題。傳統柵線測量方法多側重二維尺寸檢測，難以精準獲取三維高寬比參數，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量特性、納米級分辨率及三維形貌重建能力，可快速精準提取柵線高度與寬度數據，實現高寬比的全面量化。本文重點探討3D白光干涉儀在太陽能電池片柵線高寬比測量中的應用。

2 、3D白光干涉儀測量原理

3D白光干涉儀以寬光譜白光為光源，經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，物光照射至待測太陽能電池片柵線表面后反射，兩束反射光匯交產生干涉條紋。因白光相干長度極短（僅數微米），僅在光程差接近零時形成清晰干涉條紋。通過壓電陶瓷驅動裝置帶動參考鏡進行精密掃描，高靈敏度探測器同步采集干涉條紋強度變化，形成干涉信號包絡曲線，曲線峰值位置精準對應柵線表面各點高度坐標。結合像素級高度計算與二維掃描拼接技術，可完整重建柵線三維輪廓，精準提取柵線高度（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，進而計算高寬比，其垂直分辨率可達亞納米級，適配微米級柵線的高精度測量需求。

3 、3D白光干涉儀在柵線高寬比測量中的應用

3.1 柵線高寬比精準量化

針對太陽能電池片微米級柵線（寬度20-50 μm、高度10-30 μm）的高寬比測量需求，3D白光干涉儀可通過優化測量參數實現精準量化。測量時，選取適配的視場范圍與物鏡倍率，對柵線區域進行全域掃描，通過三維輪廓重建獲取柵線完整的高度分布數據。采用輪廓閾值分割算法，以電池片基底為基準面，提取柵線頂部最高點高度值；以基底與柵線側壁的交點為邊界，計算柵線底部寬度值，進而自動計算高寬比。實驗數據表明，其高度測量誤差≤0.2 μm，寬度測量誤差≤0.5 μm，高寬比計算精度可達0.01，可有效捕捉絲網印刷工藝中漿料粘度、印刷壓力變化導致的高寬比波動，為工藝參數優化提供精準量化依據。同時，支持多根柵線的連續掃描測量，實現電池片全表面柵線高寬比的均勻性評估。

3.2 柵線形貌缺陷同步檢測

太陽能電池片柵線制備過程中易出現的細腰、斷柵、邊緣毛刺、高度不均等缺陷，會直接影響高寬比穩定性與載流子傳輸效率。3D白光干涉儀在測量高寬比的同時，可通過三維輪廓重建同步識別此類缺陷。當檢測到柵線局部寬度縮減超過30%（細腰）、高度突變超過5 μm，或邊緣毛刺高度超過2 μm時，可判定為不合格產品。通過缺陷的尺寸、位置量化分析，可追溯印刷網版精度、漿料流動性等制備環節的問題。例如，當出現大面積柵線高度不足導致高寬比偏低時，可反饋調整印刷壓力或漿料固含量參數，提升柵線成型質量。

4 、測量優勢與應用價值

相較于傳統光學顯微鏡的二維測量局限，3D白光干涉儀可提供完整的柵線三維形貌信息，實現高寬比的精準量化；相較于觸針式測量儀，其非接觸測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，其具備快速掃描能力（單根柵線測量時間≤2 s），可滿足太陽能電池片產業化批量檢測需求。通過為柵線高寬比測量提供精準、全面的量化數據及缺陷檢測結果，3D白光干涉儀可助力構建電池片制備工藝的嚴格質量管控體系，提升產品良率與光電轉換效率，為高效太陽能電池的產業化發展提供關鍵技術支撐。

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（以上數據為新啟航實測結果）

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審核編輯 黃宇