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2.样品测量 2.1 原始硅片的测量 不同于半导体的晶圆,对于表面亚纳米(Ra:0.01~0.8μm)级别的微观粗糙度有着严格的要求,当前对于太阳能级原始硅片表面形貌的测量,更多的是关注微米尺度的形貌,判定表面机械损伤层的类型、是否存在切割线痕或往复痕及其规格特征。 图3给出了现在主流技术--砂浆悬浮液多线切割生产的硅片,硅片表面呈现疏松的机械损伤层(MDL,Mechanical damage layer)。近年来,金刚线(DW,Diamond Wire)切割技术,以更高的切削效率和环境友好优势,作为前者的替代技术,正在不断扩大推广范围,但是其加工后的硅片表面完全呈现截然不同的形貌,如图4所示。早期开发DW相关技术过程中,A. Bidiville等人就用SEM特意对比过两种方式切割的硅片表面形貌差异[3]。在原始硅片表面形貌测量方面,LSCM同样有着毫不逊色的表现。 图4 金刚线切割太阳能级硅片表面2D和3D形貌 2.1 硅片表面织构化的测量 图5 单晶硅片表面陷光结构2D和3D形貌 图6 多晶硅片表面陷光结构2D和3D形貌 原始硅片需要进行表面织构化以形成陷光结构,增强光学吸收性能,表面织构化又称作制绒或者扩散前处理。目前采用的化学腐蚀方法,是利用硅在化学溶液中发生各向异性(单晶)或各向同性腐蚀的特性,形成特定的形貌。 判定织构化优劣通常采用宏观的和更为综合的测量手段--积分反射仪,所得反射率水平受宏观陷光性能直接影响,其实受更多的微观间接因素共同制约,如陷光结构规格、均匀性、边角形貌,深入研究和评价就需要用到微观测量手段。 图5、6分别显示了在LSCM平台测量的单、多晶表面陷光结构,对比Gim Chen与Ismail Kashkoush研究中[4]的光学和电镜图像,LSCM已经能够将“金字塔”和“蠕虫”的立体形貌完整呈现,并且仍有进一步放大的空间。
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