[发明专利]基于滤波阵列的硅片反射率检测方法

说明书

本发明公开了一种基于滤波阵列的硅片反射率检测方法，其包括以下步骤：将需检测的硅片放入密闭的箱体内；光源采用漫反射的方式对箱体内的硅片进行打光；采用相机对箱体内的硅片进行拍照获得图片，所述相机包括滤波阵列和感光元件，通过合理制定滤波阵列，用灰度来表征反射率，在一次测量中就可以得到多个波段的反射率信息，免去了光源切换不同波段的繁琐；利用感光元件的原理，用灰度值来表征样品反射的光子数，可以快速得到硅片各个局部区域的反射率信息，符合生产线上快速高效测量反射率的要求；同时，所需硬件配置简单，工作可靠性高，无需光源波段切换的控制系统和模拟太阳光谱的光源，成本较低，易于广泛推广应用。

技术领域

本发明涉及硅片反射率检测方法技术领域，特别涉及一种基于滤波阵列的硅片反射率检测方法。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，以光电效应工作的硅基太阳能电池为主流。硅基太阳能电池的制备过程中，硅片的处理和检测非常重要。例如，使用不同的工艺方法，多晶硅硅片表面不同晶向会出现反射率的差异，外观上会出现晶花现象，如果晶花严重，就会严重影响太阳能电池的外观及成品率，从而影响太阳能电池的光电转换效率和成本。因此，有必要对硅片，特别是对硅片的反射率进行检测。

反射率的值直接表征了硅片的陷光能力，常规测硅片反射率是用积分球的方式测样品在不同波段下的反射率，然后根据太阳光谱在各个波段的比重求得一个加权和的反射率，这种方法的缺点在于检测面积小，并不能很好地表征整个硅片的反射率，而且单个样品测量周期长，不适合生产线上的大量反射率测试任务。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种基于滤波阵列的硅片反射率检测方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种基于滤波阵列的硅片反射率检测方法，其包括以下步骤：

(1)将需检测的硅片放入密闭的箱体内；

(2)光源采用漫反射的方式对箱体内的硅片进行打光，所述光源的光谱能够覆盖硅片反射率测量所需300～1100nm波段的80％以上；

(3)采用相机对箱体内的硅片进行拍照获得图片，所述相机包括滤波阵列和感光元件，所述滤波阵列使用能够覆盖300～110nm波段至少60％的滤波色块排列，其中每个滤波色块的大小是感光元件每个感光单元大小的n^2(n≥1)倍；

(4)感光元件接受到的响应区的光子转换为电子，在不过曝的前提下，转换得到的电子数与灰度值有一一对应关系，用灰度值来表征对应硅片各个区域反射的被相机接受到的光子数；滤波阵列使得每个感光单元只接受到特定波段的光子，每个感光单元转换的电子及给出的灰度值对应于特定的波段，在一次测量中就可以得到多个波段的反射率信息，即获得硅片各个局部区域的反射率值。

作为本发明的一种改进，所述步骤4具体包括以下步骤：

(4.1)将以滤波阵列的重复感光单元中滤波色块个数为a；把滤波阵列的最小重复感光单元定义为图片像素；

(4.2)图片像素中的每个滤波色块透过的光波段分别为λi(i∈[1,a])，得到图片上对应区域的灰度值为Gi(i∈[1,a])；

(4.3)根据反射率的意义和感光元件成像的原理，该图片像素对应的硅片区域在λi(i∈[1,a])波段上的反射率用Ci×Gi(i∈[1,a])来表示，其中Ci(i∈[1,a])均为待定常数；

(4.4)对应区域的反射率即为Σαi×Ci×Gi(i∈[1,a],Σαi＝1)，其中αi为λi附近波段在太阳光谱中所占比重，是一个固定的常数；为此，该图片像素对应的硅片区域的反射率为Σβi×Gi(i∈[1,a])，其中βi(i∈[1,a])为待定常数，用已知反射率的标准样片进行标定。