摘 要：为了满足快速、精确的测量分析，将激光扫描共聚焦显微镜（LSCM, Laser Scanning Confocal Microscope）引入的晶硅电池开发和生产过程中，本文阐述了激光扫描共聚焦显微镜的测量原理以及在电池各环节测量中的应用实例，对比了LSCM相对其他现有测量平台的优劣势。 关键词：激光扫描共聚焦显微技术；晶体硅；太阳能电池； 中图分类号：TK514 文献标识码：A 0 引言 激光扫描共聚焦显微（LSCM，Laser scanning confocal microscopy）技术，被更多已知的是应用与生物医学领域[1]，用于细胞标本的平面图像和三维（3D）数据采集。相对于普通款式也光学显微镜，“共聚焦”通过聚焦的激光对样品进行扫描，这种方法可以排除焦点意外的部分反射光干扰，使侧向和轴向的分辨率提高。LSCM的测量方法可以达到0.001μm甚至更精细的分辨率水平，普通宽视野光学显微镜最大理论分辨率为0.2μm，透射电子显微镜分辨率可以到达0.1nm，LSCM介于这两种常用的形态学技术之间，应用于半导体、光伏电池领域具有很多独特的优势。 晶体硅太阳能电池，即光伏电池主流产品的一种，从90s开始在国内及全球有了大规模的生产和逐步应用，很多光伏公司曾经涉足“全产业链”模式生产，因此是涵盖了集化工、材料、半导体于一体的多元集成行业。其中电池生产过程，虽然涉及技术仅仅是通常所述的半导体（Semiconductor）技术的缩略版，但其中环节众多，影响因素复杂多变，关注各环节的质量指标就成为必要，因此也涉及众多的测量分析手段。如针对硅片电阻率测量、碳/氧傅里叶变换红外含量、硅片表面形貌显微测量、发射极方块电阻测量、电池量子效率测量等等。其中，晶体硅电池基于180μm左右的硅基体薄片上进行电池制作，因此在纵向上涉及到的工艺过程都是在微米甚至亚纳米尺度范围，所以在这一尺度范围内的二维（2D）轮廓、三维（3D）层次测量和分析就成为贯穿电池生产始终的项目。 本文就是结合LSCM技术在电池生产各环节测量实例，考察其测量效果和性能，定性的比较了相对于普通宽视野光学显微镜和电子显微镜在这些应用中的优劣势。 1 LSCM仪器结构及测量原理 1.1 LSCM仪器结构 本文采用日本基恩士（Keyence）公司所产VK-9700 COLOR 3D激光扫描共聚焦显微镜，它可以实现18000倍的放大倍率和最小1nm的3D无损精细测量，可获得高清晰度、超景深以及与实物色彩一致的测量图像。
图1 激光扫描共聚焦显微镜内部光路结构 激光显微镜采用由光源、光接收元件、物镜、单向透镜和针孔构成的特殊光学系统，捕捉样品表面的高度信息和彩色图像。 |
