技术领域
[0001] 本
发明涉及
太阳能电池硅片制造领域，尤其涉及一种硅片的方块电阻的测试方法及设备。
背景技术
[0002] 在目前常规的
太阳能电池制造工艺流程中，扩散工艺是关键步骤之一，在扩散过程中形成晶体硅太阳能电池的“心脏”部分——
PN结。此工艺过程中，硅片表面会形成与基底导电类型相反的一层杂质扩散层，常规的晶体硅太阳能电池一般在P型(含
硼杂质)硅片表面通过磷掺杂，在硅片表面形成一层N型杂质层，这样，在两种导电类型的交界处就形成了PN结。
[0003] 由于方块电阻R□＝1/Nqμ*xj，其中，N为硅片表面的杂质浓度，q为
电子电荷，μ为载流子迁移率，xj为PN结的深度。所以，通过方块电阻的测量，便可以间接反应出硅片表面的杂质浓度和PN结的结深情况，并且，可以通过测量值判定目前扩散工艺是否符合目标值的要求，生产是否稳定。因此，为了监控扩散后的两个关键参数μ和q，往往需要测量扩散后硅片的方块电阻。目前一般都是通过四探针测试仪对方块电阻进行测试。目前，在对扩散后硅片进行方块电阻测量时，所采用的四探针测试仪虽然属于半自动类型，但只是实现了探针在垂直方向移动时的按键控制，其探针和测试台都是固定不动的。现在，国内几乎所有的晶体硅太阳能电池生产厂商和科研院所等，都采用四探针测试仪进行方块电阻的测量。但是现有四探针测试仪由于其结构和测试方面的固有特点，决定了其在测量过程中有很多
缺陷和不足：
[0004] 现有的四探针测试仪的测试探针和测试平台(放置待测硅片的平台)都是固定不动的。因此，当对硅片不同
位置进行相关测试时，就需要不断地来回移动硅片，这样就会带来以下几个问题：第一，硅片与测试平台之间的摩擦会磨损硅片表面的金字塔和PN结，这样会对电池的转换效率造成一定的损失，经过这样测试的硅片做成太阳能电池片后，其光电转换效率的绝对值会比不经过测试(即没有对硅片表面造成摩擦)的硅片做成的电池低2％左右；第二，硅片方块电阻的测试过程中需要对不同位置进行测试，在进行测试时，由于探针下压是通过操作人员按键实现的，这样使得测试的随机性大大增加，特别是在多点(如16点、25点、36点、49点等)测试以考察方块电阻均匀性时，由于测试位置不统一而导致直接的人为误差，大大减小了数据的可比性，也不能准确地了解当前工艺
水平和
稳定性。
[0005] 尽管目前存在可以自动对硅片进行多点测试的全自动四探针测试仪，但是这种全自动四探针测试仪采用伺服
电机驱动测试探针对硅片进行测试，一方面是结构复杂，容易出现故障并且维修困难，另一方面是生产成本很高，其售价一般是普通四探针测试仪价格的数倍乃至数十倍，使用这种全自动四探针探测仪不利于晶体硅太阳能电池行业控制成本。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种硅片的方块电阻的测试方法及设备，可以解决对硅片进行方块电阻测试时由于移动硅片而导致的摩擦损耗问题，以及测试硅片时由于人为差异导致的测试误差问题。
[0007] 为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种硅片的方块电阻的测试方法，该方法包括如下步骤：
[0008] a.将待测硅片置于载物板上，所述待测硅片与所述载物板相对固定；
[0009] b.移动所述载物板使测试探针对准所述待测硅片上的待测点；
[0010] c.所述测试探针
接触所述待测点并进行方块电阻测试。
[0011] 另一方面，本发明提供了一种载物台，用于承载待测硅片以进行方块电阻测试，该载物台包括用于承载所述待测硅片的载物板，在所述载物板上设置限位块，用于在所述载物板移动时使所述待测硅片与该载物板相对固定。
[0012] 相应地，本发明还提供了一种使用上述测试方法的硅片电阻测试仪和一种包括上述载物台的硅片电阻测试仪。
[0013] 本发明提供的硅片的方块电阻的测试方法及设备有效解决了
现有技术中出现的问题，在不相对于载物板移动硅片的同时就能实现对该硅片的上的多位置进行方块电阻测试，避免了磨损硅片而导致该硅片光电转换率的降低，并且通过在载物板上设置触发点，确保不同操作人员能对硅片上的同一位置进行测试，避免了人为差异带来的测试误差。本发明提供的电阻测试仪生产成本低，结构简单且易于组装和维修。
附图说明
[0014] 图1a是本发明的载物台的一种实施方式的俯视结构示意图；
[0015] 图1b是图1a示出的载物台的仰视结构示意图；
[0016] 图2a是本发明的载物台的另一种实施方式的俯视结构示意图；
[0017] 图2b是图2a示出的载物台的使用状态下的俯视结构示意图；
[0018] 图2c是图2a示出的载物台的仰视结构示意图；
[0019] 图3是图2c示出的载物台的载物板的A-A向局部剖视结构图；
[0020] 图4是图3示出的载物板100中绝缘层120的A-A向局部剖视结构图；
[0021] 图5是图2c示出的载物台的B-B向局部剖视结构图；
[0022] 图6a是
弹簧扣300的一种实施方式的剖视图；
[0023] 图6b是图6a示出的弹簧扣300的分解透视图；
[0024] 图7是图5示出的载物台的另一B-B向局部剖视结构图；
[0025] 图8是图2c示出的载物台的另一实施方式的B-B向局部剖视结构图。
[0026] 附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的
实施例作详细描述。
[0028] 请参考图1a，图1a是本发明的载物台的一种实施方式的俯视结构示意图，如图所示，该载物台包括载物板100和限位块200，限位块200设置在载物板100上，限位块200由两块互相垂直的条状凸起构成，在进行硅片的方块电阻测试时，将待测硅片的边缘紧贴限位块200放置，因此移动载物板100的时候，由于限位块200对待测硅片进行
支撑，待测硅片与载物板100相对固定。载物板100为圆形平板，所述两块条状凸起到该圆形平板的圆心的距离相同。具体地，限位块200的长度、高度和宽度可以根据待测硅片的实际尺寸进行设置。
[0029] 可选地，在另一些实施方式中，限位块200还可以是其他结构，设置为能使待测硅片与载物板100能保持相对固定即可。载物板100可以为其他形状的平板，例如正四边形、正六边形等。
[0030] 在进行硅片的方块电阻测试时，移动载物板100，使测试探针对准所述待测硅片上的待测点(一般情况下测试探针在水平方向上是不可移动的，若将所述待测硅片水平放置在载物板100上进行测试，则移动载物板100使所述待测点置于所述测试探针垂直方向上的正下方，即可实现所述测试探针对准该待测点)，然后控制该测试探针接触所述待测点并进行方块电阻测试，若所述待测点不止一个，重复移动载物板100进行上述测试步骤直至所有待测点测试完毕。
[0031] 该具体实施方式的好处是，避免了移动待测硅片进行测试，从而克服了磨损的问题。
[0032] 进一步地，为了消除人员差异带来的测试误差，结合图1a示出的载物台具体实施方式，在该载物台的底部进行一些改进，请参考图1b，图1b是图1a示出的载物台的仰视结构示意图，如图所示，载物板100是圆形平板，该平板的未设置限位块200的一面上设有凹坑140，凹坑140的位置由所述待测硅片的待测点的位置决定。在本实施例中，待测硅片的待测点共有9个，在该待测硅片上呈3×3正四边形矩阵形状排列，因此凹坑140的排列形状也设置为3×3正四边形矩阵，并将凹坑140设置在其对应的待测点的正下方。在本具体实施方式中，凹坑140进行这样的布置使140起到触发点的作用，具体地，可在凹坑140内设置合适的机械触发装置或光电触发装置，在移动载物板100的过程中，该载物板100的运动使所述机械触发装置或光电触发装置被触发，则可激发如下三种处理：第一，载物板100被可逆地
锁定并无法继续移动，此时测试探针对准当前凹坑140所对应的待测点(即测试探针位于该待测点的正上方)；第二，接通扬声器(例如电子脉冲发声器)的
电路，该扬声器发出提示音(例如蜂鸣等容易被操作人员听见的声音)，或接通
光源(例如LED)电路，该光源发出有规律的闪光(或其他容易被操作人员看见的发光方式)，以提示操作人员停止移动载物板100；第三，接通测试探针的运动电路，使测试探针直接下压以接触所述待测硅片表面的待测点。若激发上述处理，所述测试探针已经对准待测点或已经接触待测点，因此可以直接进行待测硅片的方块电阻的测试。
[0033] 可选地，可以用轨道凹槽130来确定载物板100的移动轨迹，如图所述，用连接凹槽连接一部分凹坑140(需要连接的凹坑140可以根据实际情况选取，因为选取不同的凹坑140用连接凹槽连接会形成不同的轨道凹槽130，而该轨道凹槽130又由测试习惯或测试需求决定)，所有的所述连接凹槽相连形成轨道凹槽130，将一个凸起嵌入轨道凹槽130中，所述凸起的大小和形状与轨道凹槽130相匹配，使得载物板100只能在轨道凹槽130不脱离该凸起的情况下进行移动(该凸起相对于操作人员静止，因此载物板100在该凸起的作用下会顺着轨道凹槽130沿固定轨迹移动)。
[0034] 为了更好地说明本发明的技术方案，提供另一种具体实施方式以说明本发明的技术效果。下列具体实施方式中提及的部件与图1a和图1b中相同标号的部件相同或相似。
[0035] 请参考图2a，图2a是本发明的载物台的另一种实施方式的俯视结构示意图，该载物台可供边长为125mm的正四边形硅片进行方块电阻测试，也可以供测试边长为156mm的正四边形硅片进行方块电阻测试，如图所示，载物板100为圆形平板，在载物板100上设置限位块200，每一块限位块200与所述圆形平板的圆心(即载物板100的中心)的距离为78mm。
[0036] 将所述待测硅片边缘紧贴限位块200放置，请参考图2b，图2b是图2a示出的载物台的使用状态下的俯视结构示意图，如图所示，该载物台的载物板100上可以放置边长为125mm的正四边形硅片700，也可以放置边长为156mm的正四边形硅片600(硅片600的一部分被硅片700所遮挡，因此在图中未示出，此处将硅片700
叠加放置在硅片600上方是为了对比两者放置的位置关系，实际测试方块电阻时单独放置硅片700或硅片600，以得到准确的测试结果)。
[0037] 以硅片700上有17个待测点以及硅片600上有25个待测点为例，由于所述待测点在硅片700和600上以正四边形矩阵形状排列，为满足测试需要，在载物板100上设置对应的触发点，触发点的排列方式请参考图2c，图2c是图2a示出的载物台的仰视结构示意图，如图所示，载物板100的底面上设置26个凹坑140(即所述触发点)，所述凹坑140的排列方式如图所示，其中25个凹坑140以5×5正四边形矩阵形状排列，上述25个凹坑140位于硅片600的待测点的正下方，另一凹坑140a位于硅片700中心的待测点正下方，因此，载物板100底面上的25个凹坑140的位置对应了硅片600上的25个待测点的位置，结合硅片700上待测点的排列结构考虑，以凹坑140a为几何中心的4×4正四边形凹坑140的矩阵加上凹坑140a就对应了硅片700上的17个待测点的位置(上述4×4正四边形凹坑140矩阵包含在所述5×5正四边形凹坑140的矩阵中，准确地说，参考图2c，该4×4正四边形凹坑140矩阵是位于该5×5正四边形凹坑140的矩阵的左上方区域内)，而其中凹坑140a对应的是硅片700中心的待测点。
[0038] 在本发明的一个实施例中，凹坑140的直径等于轨道凹槽130的宽度，均为5mm，两个凹坑140圆心之间的距离为31mm。在本发明的其他实施例中，凹坑140的直径、轨道凹槽130的宽度、两个凹坑140圆心之间的距离可以根据实际测量硅片的规格来确定。
[0039] 为了详细说明凹坑140和轨道凹槽130的结构，请参考图3，图3是图2c示出的载物台的载物板的A-A向局部剖视结构图，其中载物板100沿着A-A向剖视。如图所示，载物台包括由导电层110和绝缘层120组成的载物板100和限位块200，导电层110由导电材料制成。凹坑140和轨道凹槽130设置在绝缘层120内，结合图4参考，图4是图3示出的载物板100中绝缘层120的A-A向局部剖视结构图，如图所示，凹坑140为球体部分141和圆柱部分142叠加形成，球体部分141与圆柱部分142具有相等的直径。凹坑140的深度等于圆柱部分142的高度与球体部分141高度之和，由于设置凹坑140的深度大于绝缘层120的厚度，即圆柱部分142的高度与球体部分141高度之和大于绝缘层120的厚度，使球体部分141的顶端穿透绝缘层120(即在绝缘层120临近球体部分141的面上形成一个小孔)。
[0040] 优选地，球体部分141的为半球，因此圆柱部分142的高度与该半球的半径之和大于绝缘层120的厚度。用连接凹槽连接所述26个凹坑140中的一部分(需要连接的凹坑140可以根据实际情况选取，因为选取不同的凹坑140用连接凹槽连接会形成不同的轨道凹槽130，而该轨道凹槽130由测试习惯和测试需求决定)，所述连接凹槽的宽度等于圆柱部分142的直径，所有的所述连接凹槽相连形成轨道凹槽130。参考图5，图5是图2c示出的载物台的B-B向局部剖视结构图，其中，轨道凹槽130的深度大于或等于圆柱部分142的深度，但是小于绝缘层120的厚度，因此凹坑140和轨道凹槽130部分叠加，但是凹坑140的球体部分141至少有一部分在轨道凹槽130外部(如图所示)。进行上述设置后，将导电层110和绝缘层120通过
粘合剂粘合在一起形成一体(也可以通过其他方式连接以形成一体，例如使用螺钉连接等)。可选地，导电层110和绝缘层120的直径和厚度可以根据实际测量的需要确定，本领域的技术人员可以很容易地确定上述参数。
[0041] 当待测硅片为硅片700时，有凹坑140中的一部分(所述5×5正四边形凹坑140的矩阵内不包括所述4×4正四边形凹坑140矩阵的其他凹坑140)超出了硅片700的测量范围，用与球体部分141的半球形状的尺寸匹配的
橡胶半球填充球体部分141；当待测硅片为硅片600时，用所述橡胶半球填充凹坑140a的球体部分141即可。
[0042] 此外，如图5所示，载物台除了还包括弹簧扣300和底座400，在某些实施例中，可以设置一单独的底座400，如果本发明的载物台直接放置在现有四探针测试仪上使用，则将所述四探针测试仪的底座作为底座400。弹簧扣300的一端与底座400相对固定，另一端纳入轨道凹槽130内。
[0043] 具体地，弹簧扣300的结构参考图6a和图6b，图6a是弹簧扣300的一种实施方式的剖视图，图6b是图6a示出的弹簧扣300的分解透视图。参考图6a和图6b，弹簧扣300包括
定位球310、弹簧320和壳体330，其中，壳体330为中空的圆柱体，在其内腔内设置定位球310和弹簧320，该圆柱体的直径略小于圆柱部分142的直径，使得壳体330能被轨道凹槽130和凹坑140所接纳。壳体330一端与底座400相对固定(即弹簧扣300与底座400相对固定)，另一端设置开口340，该开口340的直径小于定位球310的直径，而定位球
310可通过该开口340至少露出一部分至壳体330外部，定位球310的下部设置弹簧320，弹簧320的一端弹性支撑定位球310，另一端紧靠住壳体330的下底面或底座400(即该另一端与壳体330相对固定)。所述定位球310的直径大于弹簧320的内径小于壳体330的内径，并且定位球310和弹簧320基本处于同一轴心线上，定位球310
压缩弹簧320使其形变，因此定位球310被弹簧320的弹
力顶在壳体330的上部。
[0044] 当定位球310上施加的压力大于弹簧320的施加在定位球310上的弹力时，定位球310向下移动并压缩弹簧，随着定位球310露出壳体330外部的部分逐渐减小，定位球310逐渐进入壳体330内部。若移除施加在定位球310上的压力，定位球310又被弹簧320顶到壳体330的最顶端，并有一部分露在壳体330外部。
[0045] 将控制测试探针垂直于硅片表面向下移动的电路断路，其断路的一端与导电层110电连接，另一端与弹簧320电连接。定位球310和弹簧320都由导电材料制成(例如金属)，进行上述安排的目的是，若定位球310接触至导电层，则通过导电层110、导电的定位球310和弹簧320三者的接触控制测试探针垂直于硅片表面向下移动的电路被接通。
[0046] 设置定位球310露出部分加上壳体330的长度等于或大于凹坑140的深度，使得弹簧扣300部分或完全进入凹坑140后定位球能通过凹坑140底部的小孔接触到导电层110。优选地，载物板100紧贴底座400放置，壳体330的圆柱体的高度等于轨道凹槽130的深度，被弹簧320顶在壳体330最顶端的定位球310其露出壳体330的部分能触及导电层110。
[0047] 结合图5和图7进行参考，图7是图5示出的载物台的另一B-B向局部剖视结构图，如图5所示，弹簧扣300临近定位球310的一端置于轨道凹槽130中，此时定位球310受到轨道凹槽130
挤压至少部分回缩至壳体330内。沿着箭头A1所指方向水平移动载物板100，当弹簧扣300紧贴轨道凹槽130内移动时，由于定位球310始终受到轨道凹槽130内壁的挤压，弹簧320始终被压缩，且定位球310始终接触绝缘层120，因此所述控制测试探针垂直于硅片表面向下移动的电路始终断开。如图7所示，移动载物板100使弹簧扣300进入凹坑140时，由于凹坑140的深度大于轨道凹槽130的深度，轨道凹槽130不能继续挤压定位球310，施加在定位球310上的压力消失，弹簧320进行舒展，弹簧320的弹力使定位球310被向上顶出并露出一部分，该露出的部分到达凹坑140底部，并通过凹坑140底部的小孔接触导电层110，因此控制测试探针垂直硅片表面向下移动的电路被接通，测试探针自动下压接触待测硅片上的待测点进行方块电阻测试。完成该待测点的测试后，使所述测试探针离开待测硅片的表面(例如操作测试探针竖直向上运动)，然后继续沿着轨道凹槽130移动载物板100，就可以完成待测硅片上所有待测点的测试。
[0048] 需要说明是，前面的具体实施方式中描述的凹坑140和弹簧扣300均为本发明的一个优选实施例，在本发明其他的一些实施例中，凹坑140和弹簧扣300可以设置为任何合适的形状和尺寸，只需使得当弹簧扣300移至凹坑140内时，被弹簧320顶起的定位球310能通过凹坑底部的小孔接触导电层110即可。因此，凹坑140和弹簧扣300的各个部分的形状和尺寸并不局限于本发明实施例中所描述的形状和尺寸。
[0049] 可选的，当定位球310通过凹坑140底部的小孔接触导电层110时，也可以进行如下处理：第一种，定位球310接触到导电层110时，控制扬声器发出连续的提示音(例如不间断的蜂鸣)，一旦随着定位球310移动，使得定位球310与导电层110分离，则扬声器停止发出提示音，因此实现了在可控位置使扬声器发出连续提示音，方便操作人员在移动载物板100的过程中对待测点进行定位；第二种，当定位球310接触到导电层110时，接通LED的电源，使LED发出有规律的闪光，方便操作人员在移动载物板100的过程中对待测点进行定位；第三种，定位球310接触到导电层110时，启动位置锁定装置使载物板100无法相对于探针继续运动(即是待测硅片无法相对于探针继续运动)，因此可以在固定位置阻动载物板100，实现在固定位置测试探针能对准待测点。所述位置锁定装置可以由现有的合适结构的装置实现。
[0050] 也可以采用其他触发控制测试探针垂直于硅片表面向下移动的电路接通的方法，请参考图8，图8是图2c示出的载物台的另一实施方式的B-B向局部剖视结构图，在凹坑140底部设置光
信号接收器501，在底座400上设置
光信号发射器502，光信号发射器502可以被轨道凹槽130所接纳，并沿着轨道凹槽130移动。光信号发射器502不间断地发出一束直线光信号L，当光信号发射器在轨道凹槽130内移动时，光信号接收器501没有接收到任何光信号，因此所述控制测试探针垂直于硅片表面向下移动的电路保持断开；当光信号发射器502移至凹坑140正下方时，信号接收器501接收到光信号L，所述控制测试探针垂直于硅片表面向下移动的电路接通，测试探针自动下压接触待测硅片上的待测点进行方块电阻测试。重复上述步骤可完成待测硅片上所有待测点的测试。可选地，当信号接收器501接收到光信号L时，还可以进行如下处理：第一种，当信号接收器501接收到光信号L时，控制扬声器发出连续的提示音，一旦随着光信号发射器502移动导致光信号L的光路改变，信号接收器501不再接收到光信号L，则扬声器停止发出提示音，因此实现了在可控位置使扬声器发出连续提示音(例如不间断的蜂鸣)，方便操作人员在移动载物板100的过程中对待测点进行定位；第二种，当信号接收器501接收到光信号L时，接通LED的电源，使LED发出有规律的闪光，方便操作人员在移动载物板100的过程中对待测点进行定位；第三种，当信号接收器501接收到光信号L时，启动位置锁定装置使载物板100无法相对于探针继续运动(即是待测硅片无法相对于探针继续运动)，因此可以在固定位置阻动载物板100，实现在固定位置测试探针能对准待测点。所述位置锁定装置可以由现有的合适结构的装置实现。
[0051] 上述具体实施方式分别例举了待测硅片上具有3×3、4×4、5×5个待测点的情况，在进行硅片的方块电阻均匀性测试时，可能需要进行8×8个待测点等待测点较多的测试，因此根据测试需要和待测点数目，可以在载物板100上设置n×n个凹坑(n为大于2的整数)。
[0052] 需要说明的是，上述具体实施方式中提及的测试探针均为四探针法测试方块电阻的探针，使用现有的四探针测试仪结合本发明提供的方法进行硅片的方块电阻测试，以及使用本发明提供的载物台辅助进行硅片的方块电阻测试均属于本发明要求保护的范围。
[0053] 实施上述具体实施方式，在不相对于载物台移动硅片的同时就能实现对该硅片上的多位置进行方块电阻测试，避免了磨损硅片而导致该硅片光电转换率的降低，并且通过在载物板上设置触发点，确保不同操作人员能对硅片上的同一位置进行测试，避免了人为差异带来的测试误差。该载物板上还可以方便地实现硅片的方块电阻均匀性测试。本发明提供的电阻测试仪生产成本低，结构简单且易于组装和维修。
[0054] 以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明
权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
