專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于描述在透光基底上的薄硅層的特性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于描述在透光基底上的薄硅層的特性、特別是用于描述太陽(yáng)能電池坯件的特性的方法和裝置。
背景技術(shù)：
：薄層太陽(yáng)能電池通常在玻璃板基底上制造。在此在高真空過(guò)程中在基底上沉積硅(Si)的薄層。這些層典型地具有IOOnm至IOOOnm的層厚。在沉積之后硅通常呈現(xiàn)為無(wú)定形的、即非結(jié)晶的硅。通過(guò)熱處理，即所謂的回火，在600°C至700°C的溫度的情況下，無(wú)定形的硅(a-Si)部分地或完全地被轉(zhuǎn)化為結(jié)晶硅(c-Si)。這兩種相的比例(無(wú)定形相對(duì)結(jié)晶或者反之)對(duì)于所要制造的太陽(yáng)能電池的效率是一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，視不同的電池類(lèi)型而定，該參數(shù)應(yīng)當(dāng)僅在預(yù)定的限度內(nèi)可變并且由此在制造過(guò)程中要被連續(xù)監(jiān)視。該比例例如可以對(duì)太陽(yáng)能電池的效率起作用。在現(xiàn)有技術(shù)中US6657708B1(DE69930651T2)通過(guò)同時(shí)執(zhí)行拉曼(Raman)反向散射光譜分析測(cè)量和(反射)橢球測(cè)量描述了薄硅層的光學(xué)特征。其中提出，借助拉曼反向散射光譜分析來(lái)確定結(jié)晶的成分、即無(wú)定形的和結(jié)晶的硅的比例。此外還可以借助橢球測(cè)量、即借助極化特征的改變來(lái)確定硅層在反射的光中的厚度和粗糙度。這種形式的光學(xué)表征或光學(xué)特性描述具有如下缺陷，即拉曼光譜分析是麻煩并緩慢的，因?yàn)楸仨毺綔y(cè)極其微小的散射光強(qiáng)度并且此外測(cè)量的精度強(qiáng)烈地取決于樣本和探測(cè)器的相對(duì)位置和幾何取向。因此，所述過(guò)程對(duì)于在連續(xù)的制造過(guò)程(英語(yǔ)為“inline”)期間或者在連續(xù)地檢驗(yàn)大面積的硅層的情況下的重復(fù)的測(cè)量是不太合適的，因?yàn)榇颂帋缀稳∠虿皇呛愣ǖ牟⑶抑挥卸痰臏y(cè)量時(shí)間可用。由此拉曼光譜分析在實(shí)踐中僅在實(shí)驗(yàn)室中被用于檢查抽樣樣本?，F(xiàn)有技術(shù)中公知的X射線衍射方法在更大程度上具有該缺陷。此外，可用于此的設(shè)備受工作原理所限而體積龐大并且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積樣本的檢驗(yàn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種用于描述在透光基底上的薄硅層的特性、特別是用于描述太陽(yáng)能電池坯件的特性的方法和裝置，借助其可以在短的時(shí)間內(nèi)并且以對(duì)相對(duì)位置或取向變化的小的敏感性進(jìn)行光學(xué)特性描述。特別是使得可以連續(xù)地大批量地描述大面積的移動(dòng)的產(chǎn)品的特性。光在材料中的吸收通過(guò)Lambert-Beer定律來(lái)描述IKest=I0·e_ad，其中，I。是原始的光強(qiáng)，d是穿透的材料厚度，^㈣是在穿透之后剩下的剩余強(qiáng)度，并且α是材料的吸收系數(shù)。按照本發(fā)明得知，在薄硅層的情況下、特別是在薄層太陽(yáng)能電池坯件的情況下，在硅的兩種相(無(wú)定形、結(jié)晶)之間在光的吸收上呈現(xiàn)大的區(qū)別，從而通過(guò)測(cè)量光的吸收系數(shù)可以在比現(xiàn)有技術(shù)中更短的時(shí)間內(nèi)并且以對(duì)在探測(cè)器和樣本之間的相對(duì)的位置變化和/或取向變化的小的敏感性，光學(xué)地表征或測(cè)出硅層中的相的成分。相應(yīng)地，為了表征或描述薄硅層的特性，要進(jìn)行以下步驟-借助至少一個(gè)光學(xué)探測(cè)器接收透射通過(guò)硅層的和/或在硅層上反射的光，-根據(jù)接收的光確定硅層對(duì)于至少一個(gè)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)，并且-借助吸收系數(shù)(和硅層的厚度)確定在硅層的無(wú)定形的成分和結(jié)晶的成分之間的比例，或借助吸收系數(shù)(和硅層的厚度)確定這些成分之一和這些成分之和之間的比例。相宜地，然后將該比例作為特征信號(hào)輸出或者不輸出而進(jìn)一步處理。該方法還可以包括對(duì)在接收期間用于照射硅層的光源的控制。在本發(fā)明的意義下，描述給定波長(zhǎng)的光在薄層中的吸收強(qiáng)度的各參數(shù)被視為吸收系數(shù)，例如吸收系數(shù)或照明強(qiáng)度和透射強(qiáng)度(或照明強(qiáng)度和反射強(qiáng)度)的商或者反之。描述無(wú)定形硅和結(jié)晶硅的相對(duì)量以及其中一種相相對(duì)于被照射的硅總量的相對(duì)成分的各參數(shù)被視為比例，例如無(wú)定形的硅相對(duì)于結(jié)晶的硅的材料量比例、濃度比例或質(zhì)量比例或者反之。按照本發(fā)明的用于描述或測(cè)量在透光基底上的薄硅層的特性、特別是描述太陽(yáng)能電池坯件特性的裝置，具有至少一個(gè)用于接收透射通過(guò)硅層的和/或在硅層上反射的光的光學(xué)探測(cè)器，以及用于執(zhí)行上述方法步驟的控制單元。該裝置可以有利地具有在接收期間用于照射硅層的光源。為了照射、接收光和確定吸收系數(shù)，可以使用例如在DE19528855A1(在此全面引用其公開(kāi)內(nèi)容)中描述的方法以及那里描述的裝置。例如可以在對(duì)于僅一個(gè)單個(gè)波長(zhǎng)、確切地說(shuō)是在各個(gè)窄的波長(zhǎng)范圍中確定吸收系數(shù)的條件下，確定比例，方法是，在給定的波長(zhǎng)和層厚的情況下將吸收系數(shù)與對(duì)于一系列不同的比例在表中預(yù)先存儲(chǔ)的值進(jìn)行比較并且特別是在這些值之間插值。不需要任何復(fù)雜的計(jì)算操作。然而在這種情況下，首先需要測(cè)量層厚。這例如可以在同一個(gè)單個(gè)波長(zhǎng)的情況下在硅層的回火之前進(jìn)行，只要硅層還完全是無(wú)定形的。因?yàn)榇颂幰阎障禂?shù)，所以可以借助由Lambert-Beer定律的吸收系數(shù)確定來(lái)導(dǎo)出層厚。作為替代手段，也可以從在VIS-NIR(可見(jiàn)光/近紅外)區(qū)域中探測(cè)的干涉光譜確定層厚。由于硅層小的厚度從照明光在層邊界上的部分反射中產(chǎn)生干涉光譜。其成分取決于層厚，從而可以從光譜中確定厚度。在特別具有優(yōu)勢(shì)的實(shí)施方式中，對(duì)于可見(jiàn)光的一個(gè)波長(zhǎng)(確切說(shuō)是一個(gè)窄的波長(zhǎng)范圍)為確定所述比例進(jìn)行吸收系數(shù)的確定。在本發(fā)明的意義下可見(jiàn)光是包括在380nm和750nm之間的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的電磁輻射。在可見(jiàn)光中在a_Si(無(wú)定形硅)和c_Si(結(jié)晶硅)之間的吸收區(qū)別如此之大，從而能夠以高精度確定所述比例。優(yōu)選使用在450nm和680nm之間的波長(zhǎng)、更優(yōu)選地使用在500nm和660nm之間的波長(zhǎng)。在這些范圍中吸收函數(shù)的區(qū)別特別大，使得可以實(shí)現(xiàn)更高精度的比例。作為測(cè)量在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍中的一個(gè)或多個(gè)吸收系數(shù)的補(bǔ)充措施或替代手段，還可以確定在紫外波長(zhǎng)范圍(小于380nm的波長(zhǎng))中的和/或在紅外波長(zhǎng)范圍(大于750nm的波長(zhǎng))中的一個(gè)或多個(gè)吸收系數(shù)，并且用于確定硅的各相的比例。優(yōu)選使用光譜儀作為光學(xué)探測(cè)器，并且對(duì)于多個(gè)波長(zhǎng)分別確定一個(gè)吸收系數(shù)，其中根據(jù)該多個(gè)吸收系數(shù)確定比例。相應(yīng)數(shù)量的波長(zhǎng)的多個(gè)吸收系數(shù)的使用使得可以以更高的精度確定相的比例，因?yàn)橐赃@種方式可以避免例如由干涉或其它人為因素導(dǎo)致的誤差。作為光譜儀例如可以使用在DE10010213A1(其公開(kāi)內(nèi)容在此被完全引用)中描述的光學(xué)測(cè)量裝置。特別可以僅根據(jù)對(duì)于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)確定的吸收系數(shù)來(lái)確定比例。有利地可以根據(jù)多個(gè)吸收系數(shù)除了比例還可以確定并且特別是輸出硅層的厚度。由此可以不用單獨(dú)的測(cè)量，就可以同時(shí)監(jiān)視薄的硅層的成分和厚度。在此與現(xiàn)有技術(shù)相比，測(cè)量裝置更簡(jiǎn)單。例如可以從在VIS-NIR范圍中的多通道探測(cè)的干涉光譜中確定層厚。有利地，作為特征信號(hào)，除了所述比例或作為比例的替代參數(shù)，還可根據(jù)吸收系數(shù)或根據(jù)多個(gè)吸收系數(shù)確定并且特別是輸出在無(wú)定形硅中的氫摻雜的程度。氫摻雜的程度也如硅層的成分一樣代表制造過(guò)程中的一個(gè)可能要監(jiān)視的技術(shù)參數(shù)。例如其影響硅層的導(dǎo)電性。可以以高的精度并在短的時(shí)間內(nèi)測(cè)量和監(jiān)視。在此又使用在大約900nm和1200nm之間的光譜范圍中對(duì)于氫摻雜的和不摻雜氫的硅的不同的吸收變化，以便從吸收系數(shù)(或多個(gè)吸收系數(shù))中確定摻雜程度。借助對(duì)于一個(gè)波長(zhǎng)的Lambert-Beer公式或?qū)τ诙鄠€(gè)波長(zhǎng)的這樣的公式的方程組也可以實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。優(yōu)選地，在硅層的其它位置上、特別是在基底或硅層借助傳輸裝置相對(duì)于探測(cè)器運(yùn)動(dòng)之后或期間，重復(fù)該方法步驟。這使得可以在連續(xù)的過(guò)程中測(cè)量和監(jiān)視大面積樣本的局部比例。該局部的測(cè)量結(jié)果連同樣本的位置信息仿佛表示大面積樣本的映射(英語(yǔ)"mapping")。借助該映射例如可以分離并且在制造或銷(xiāo)售的進(jìn)一步過(guò)程中不同地處理具有不同特性的樣本區(qū)域。按照本發(fā)明的裝置合適地具有用于基底和硅層相對(duì)于探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)的傳輸裝置。在此優(yōu)選傳輸裝置的控制器與控制單元相連，其中控制單元取決于傳輸裝置的運(yùn)動(dòng)來(lái)接收光。該取決于運(yùn)動(dòng)的測(cè)量使得可以以高的精度在更短的時(shí)間內(nèi)確定各個(gè)具有位置分辨力的比例并且由此作為在樣本(基底)上的位置的函數(shù)輸出該比例。本發(fā)明的主要應(yīng)用目的是制造太陽(yáng)能電池，其中，硅層和基底是太陽(yáng)能電池坯件的組成部分。本發(fā)明還包括構(gòu)造為用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序和控制單元。特別地，模塊化地利用以下模塊進(jìn)行該構(gòu)造-用于借助至少一個(gè)光學(xué)探測(cè)器接收透射通過(guò)硅層和/或在硅層上反射的光的軟件模塊，-用于根據(jù)接收的光確定硅層對(duì)于至少一個(gè)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)的軟件模塊，和-用于根據(jù)吸收系數(shù)確定在硅層的無(wú)定形成分和結(jié)晶成分之間的比例或者這些成分之一和這些成分之和之間的比例的軟件模塊。此外還可以具有用于在接收期間控制用于硅層的照明的光源的軟件模塊。還可以具有用于將所述比例作為特征值輸出的軟件模塊。還可以將多個(gè)或所有上面提到的各個(gè)軟件模塊作為一個(gè)共同的軟件模塊來(lái)實(shí)施。在按照本發(fā)明的裝置的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，探測(cè)器設(shè)置在橫梁上并且在此可以相對(duì)于硅層移動(dòng)。這使得可以以大批量在任意點(diǎn)測(cè)量大面積的產(chǎn)品。可選地，可以沿著橫梁錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置多個(gè)探測(cè)器用于同時(shí)在多個(gè)位置接收光。由此可以擴(kuò)大過(guò)程監(jiān)視的批量。合適地，用于測(cè)量不同波長(zhǎng)的多個(gè)吸收系數(shù)的探測(cè)器被構(gòu)造為光譜儀。硅層的照明優(yōu)選通過(guò)準(zhǔn)直鏡頭進(jìn)行。有利地，可以設(shè)置第二光學(xué)探測(cè)器，其中第一探測(cè)器用于接收透射的光并且第二探測(cè)器用于接收反射的光。在透射和反射中的同時(shí)測(cè)量使得可以以更高的精度確定作為表征參數(shù)的比例。特別地，對(duì)于具有小的絕對(duì)吸收率的薄層，有利地設(shè)置至少一個(gè)反光鏡，用于這樣偏轉(zhuǎn)有待探測(cè)的光，使得所述有待探測(cè)的光順序地多次穿透硅層。以下借助附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。在附圖中，圖1示出了一種用于表征或描述薄層太陽(yáng)能電池坯件特性的裝置，圖2示出了所述用于特征描述的方法的流程圖，圖3示出了對(duì)于散射的照明光的透射系數(shù)的測(cè)量結(jié)果，圖4示出了對(duì)于準(zhǔn)直照明光的透射系數(shù)的測(cè)量結(jié)果，圖5示出了僅采用準(zhǔn)直光的一種可選的裝置，并且圖6示出了對(duì)光進(jìn)行多次吸收的另一種可選的裝置。在所有的附圖中一致的部件具有相同的附圖標(biāo)記。具體實(shí)施例方式圖1概略地示出了一個(gè)用于表征或描述一個(gè)由一透明的玻璃基底2.1和薄硅層2.2組成的薄層太陽(yáng)能電池坯件2的特性的純示例性裝置1。在太陽(yáng)能電池坯件2上方，一個(gè)用于照射太陽(yáng)能電池坯件2的光源3可移動(dòng)地設(shè)置在橫梁4(A+B)上，該橫梁包括剛性互相相連的兩部分4A和4B。光源3包括一個(gè)示例性的鹵素?zé)?.1、用于提高效率的反射鏡3.2和其中容納了鏡頭3.4和3.5的外殼3.3。鹵素?zé)衾缭?50nm至2200nm的波長(zhǎng)范圍中發(fā)出紫外(UV)光、可見(jiàn)(VIS)光和紅外(IR)光。第一鏡頭3.4是準(zhǔn)直鏡頭，用于形成并行的射線束，該射線束穿透硅層2.2和基底2.1。射線束例如具有大約為2mm的直徑。與此不同，這樣構(gòu)造并設(shè)置第二鏡頭3.5，使得燈3.1的照明光聚焦到硅層2.2中，其中測(cè)量焦斑具有例如大約為2mm的直徑。在硅層2.2上反射的照明光部分中，一個(gè)光譜分析測(cè)量頭形式的第一探測(cè)器5同樣可移動(dòng)地設(shè)置在橫梁4上，該第一探測(cè)器5具有相對(duì)于光源3的固定位置關(guān)系。該探測(cè)器示例性地具有一輸入鏡頭5.1、一狹縫5.2、一成像光柵5.3和具有一維位置分辨力的光電子接收器5.4，例如以CCD-行或者具有示例性的32個(gè)元素的光電探測(cè)器陣列(亦即光電二極管陣列；英語(yǔ)為“Photodiodearray”;縮寫(xiě)名稱(chēng)為PDA)的形式，其中輸入鏡頭5.1將硅層2.2中的反射位置投影到狹縫5.2上。在太陽(yáng)能電池坯件2下方，在光源3的透射光中，另一個(gè)光譜分析測(cè)量頭形式的探測(cè)器亦即第二探測(cè)器7同樣固定在橫梁4上，該第二探測(cè)器7也具有相對(duì)于光源3的固定相對(duì)位置關(guān)系。合適地，第二探測(cè)器7盡可能與第一探測(cè)器5相同地構(gòu)造并且具有狹縫7.2、成像光柵7.3和具有一維位置分辨力的光電子接收器7.4，其中輸入鏡頭7.1將準(zhǔn)直射線聚焦到狹縫7.2上。兩個(gè)接收器5.4,7.4例如為了數(shù)據(jù)傳輸而通過(guò)柔性電纜與一個(gè)控制單元6電連接，該控制單元6示例性地同樣固定在橫梁4上。橫梁4包圍太陽(yáng)能電池坯件2，太陽(yáng)能電池坯件2可移動(dòng)穿行在橫梁部分4A、4B之間地被支承在一個(gè)傳輸裝置(例如一個(gè)具有輥?zhàn)?0的輥道臺(tái))中。為了可移動(dòng)性，光源3和探測(cè)器5、7例如可以一起沿著橫梁4移動(dòng)。相宜地，在測(cè)量開(kāi)始之前校準(zhǔn)光譜儀，或者利用空氣作為校準(zhǔn)介質(zhì)或者借助一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(亮/白，暗/黑)替代太陽(yáng)能電池坯件2。光柵5.3和7.3用于將所涉及的狹縫5.2/7.2投影在各個(gè)接收器5.4/7.4上，其中入射的光被空間-光譜地分解，從而在32個(gè)波長(zhǎng)范圍中的32個(gè)元素的情況下，接收器的位置分辨率可實(shí)現(xiàn)光譜的分辨率?？刂茊卧?根據(jù)對(duì)于多個(gè)或所有利用接收器5.4/7.4分辨的波長(zhǎng)范圍所探測(cè)到的光強(qiáng)，確定相應(yīng)的吸收系數(shù)，從中確定c-Si和a-Si的比例并且作為特征信號(hào)輸出。該控制單元6為了傳輸所述特征信號(hào)與一個(gè)輸出單元8相連，該輸出單元8例如在預(yù)先規(guī)定的硅層2.2成分未被遵守時(shí)，根據(jù)所述特征信號(hào)輸出一個(gè)報(bào)警。所述預(yù)定的硅層2.2成分例如由可接受的比例值域的邊界值組成。在替換實(shí)施方式(未示出)中，還可以僅設(shè)置第一探測(cè)器5或僅設(shè)置第二探測(cè)器7(沒(méi)有第一探測(cè)器5)，用于或者在透射中測(cè)量或者在反射中測(cè)量。既可以利用一個(gè)探測(cè)器也可以利用兩個(gè)探測(cè)器來(lái)散射照明，以進(jìn)行透射測(cè)量，其中相應(yīng)地設(shè)置有關(guān)輸入鏡頭。還可以，使用用于透射測(cè)量和反射測(cè)量的兩個(gè)分開(kāi)的光源。一般地可以詳細(xì)地例如象在DE10010213A1中那樣構(gòu)造光譜儀。同樣也可以使用任何其它的探測(cè)器結(jié)構(gòu)。替換可以構(gòu)造為一體的或多件的兩部分式橫梁4(A+B)，可以使用分開(kāi)的橫梁4A、4B用于光源3和第二探測(cè)器7。還可以使用一個(gè)單獨(dú)的橫梁(未示出)用于第一探測(cè)器5。在所有情況下確保在探測(cè)器和光源之間有固定的相對(duì)位置關(guān)系和相對(duì)取向。在所有的實(shí)施方式中都可以，或者僅測(cè)量反射的光或者僅測(cè)量透射的光或者測(cè)量?jī)烧?。因而可以不用第二照明鏡頭。在裝置1的一種特別的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置一個(gè)光導(dǎo)體，它具有用于直接接收光源3的參考光束的前置耦合鏡頭(圖中未示出；對(duì)于具體的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)例如DE10010213A1或DE19528855A1)。由此可以不用對(duì)裝置1進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)?？刂茊卧獮榱烁鶕?jù)從硅的相的組成成分來(lái)表征或描述太陽(yáng)能電池坯件2的特性而執(zhí)行例如在圖2中示意性示出的方法，其中，太陽(yáng)能電池坯件2在制造過(guò)程中垂直于橫梁4運(yùn)動(dòng)。在此借助光源3例如永久地或僅在光接收期間照射硅層2.2(步驟Si)。在此期間，借助探測(cè)器5、7(也可選擇僅利用單個(gè)探測(cè)器5或7)接收來(lái)自硅層2.2的光(步驟S2)。利用反射探測(cè)器5接收反射的光，利用透射探測(cè)器7接收透射的光。在兩種情況下根據(jù)在特定于探測(cè)器的光譜儀中的空間-光譜的分解按照波長(zhǎng)分開(kāi)地探測(cè)光，從而可以對(duì)于多個(gè)波長(zhǎng)的光同時(shí)接收或采集光強(qiáng)度。在此，對(duì)于單個(gè)測(cè)量，例如50ms的測(cè)量持續(xù)時(shí)間就足以實(shí)現(xiàn)充分精確地表征或測(cè)量所述硅層中的相組成成分，其中，所述單個(gè)測(cè)量在此意義上包括測(cè)量所有同時(shí)可接收到的波長(zhǎng)的光。然后，從對(duì)于接收到的多個(gè)波長(zhǎng)、特別是所有波長(zhǎng)的光的測(cè)量強(qiáng)度中，分別對(duì)于反射測(cè)量和透射測(cè)量確定吸收系數(shù)(步驟S3)。作為替代手段，也可以僅根據(jù)反射測(cè)量或僅根據(jù)透射測(cè)量確定吸收系數(shù)。示例性地假定，對(duì)于三個(gè)不同的波長(zhǎng)Ai確定三個(gè)吸收系數(shù)Ai,E/T(i=1，2，3)。各個(gè)吸收系數(shù)例如可以通過(guò)測(cè)量的透射(或反射)強(qiáng)度Iltest,^和在校準(zhǔn)中(或者根據(jù)參考光束)確定的、在探測(cè)器5(或7)的位置上的光源3的照明光的原始強(qiáng)度Ickka之商來(lái)確定Γ^Λ-,ιAhiesiji/ri^i)AlJ<rr--,——了jyο為了進(jìn)一步的分析，然后可以對(duì)(所有已確定的)透射和反射的吸收系數(shù)加權(quán)地平均，從而對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)得到一個(gè)特有的吸收系數(shù)&。控制單元6根據(jù)確定的吸收系數(shù)Ai確定在無(wú)定形的和結(jié)晶相之間的比例(步驟S4)。這以多種方式實(shí)現(xiàn)。例如在查詢表(英語(yǔ)“l(fā)ook-uptables";LUT)中對(duì)于多個(gè)層厚、多個(gè)比例和多個(gè)波長(zhǎng)預(yù)先給出對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)，例如在控制單元的中央處理單元(英語(yǔ)"centralprocessingunit”；CPU)可以訪問(wèn)的只讀存儲(chǔ)器(英語(yǔ)“read-onlymemory"；ROM)中可以存儲(chǔ)這樣的查詢表。也就是這樣一種表，在該表中三個(gè)參數(shù)(層厚、比例、波長(zhǎng))的組合分別對(duì)應(yīng)于一個(gè)相應(yīng)的值(吸收系數(shù))。中央處理單元在查詢表中對(duì)所確定的吸收系數(shù)Ai組查找最匹配的參數(shù)組合。在此可以有利地在表錄入項(xiàng)(Tabelleneintdgen)之間插值，以便確定硅的相的比例q。一種用于確定比例q的有利的方法是形成Lambert-Beer公式=其中，α,是涉及的波長(zhǎng)的各個(gè)吸收系數(shù)，從無(wú)定形硅和結(jié)晶硅的成分近似形成的按照CIi=QaQa,^qcQcji,qa+qc=1，其中qa是無(wú)定形硅的(質(zhì)量、體積或材料)成分，并且q。是結(jié)晶硅的(質(zhì)量、體積或材料)成分。對(duì)于無(wú)定形硅以及對(duì)于結(jié)晶硅的取決于波長(zhǎng)的吸收系數(shù)α。、α。,i在此作為先驗(yàn)信息(a-priori-Information)被假定，并且例如可以利用從完全無(wú)定形以及完全結(jié)晶的硅的校準(zhǔn)層來(lái)確定。通過(guò)求解公式InAi=-(CiaCiaii+(1-qJa。J·(!可以確定對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)的相的成分并且例如對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)單獨(dú)地代入關(guān)系式中并且從中確定(優(yōu)選加權(quán)的)平均值。材料厚度d或者必須事先單獨(dú)被測(cè)量、或者可以有利地將其作為未知數(shù)，通過(guò)對(duì)于附加的波長(zhǎng)確定至少一個(gè)其它吸收系數(shù)A從一個(gè)由多個(gè)Lambert-Beer公式組成的方程組中求出。例如在層厚d=200nm的情況下對(duì)于波長(zhǎng)λ=600nm的光，a-Si相的吸收系數(shù)aa=IXlO5Cnr1,C-Si相的吸收系數(shù)αc=5X10W1。從中得出-對(duì)于a-Si,Aaj=exp(-1χ105χ200χ10)=0.135(透射率為13.5%)并且-對(duì)于c-Si，Acj-^-exp(-5χIO3χ200χ10"7)=0.90(透射率為90%)例如在600nm的情況下測(cè)量透射(透射系數(shù))為At=50%。從中得出有效吸收系數(shù)α=-(In(0.5)/200XΙΟ—7)=3.5ΧIO4CnT1,從中可以計(jì)算a-Si(qA)和c_Si(qc)的成分At=αXd=(qAXαl+qcXα2)Xd；α=qAXαA+qcXac，其中qc=l_qAa=AtXaA+(I-At)Xaca=AtXaA+aC_ATXacAT=(a-ac)/(aA-ac)如果代入上面的值，則得到qA=(3.5X104cm_1-5XIO3CnT1)/(IX105cm_1-5XIO3CnT1)=0.316=>qc=0.684；q=qc/qA=2.16也就是在檢查的樣本位置處呈現(xiàn)31.6%的a-Si成分(相對(duì)總的被透射的硅量的比例)并由此等于68.4%的c-Si成分。在被透射的硅量中結(jié)晶硅對(duì)無(wú)定形硅的比例是2.161。作為替代手段，為了確定比例，還可以進(jìn)行化學(xué)計(jì)量學(xué)的主成分分析。控制單元6將以這種方式確定的比例q(或者一個(gè)或兩個(gè)比例qA或qc)作為特征信號(hào)為了進(jìn)一步處理而輸出到軟件或硬件模塊(未示出)(步驟S6)或者自身分析該比例。在此例如與預(yù)先給出的值域進(jìn)行比較(步驟S7)。如果確定的值q沒(méi)有位于預(yù)先給出的值域中，則輸出一個(gè)報(bào)警。也可選擇與比例9八或如進(jìn)行比較。本發(fā)明利用光在由結(jié)晶的或無(wú)定形的硅組成的薄層中的、取決于波長(zhǎng)的不同的吸收系數(shù)。例如在波長(zhǎng)為500nm的情況下由a-Si構(gòu)成的400nm厚的層吸收超過(guò)99.99%的照明光，而在c-Si的情況下吸收僅為大約45%。在波長(zhǎng)為600nm的情況下對(duì)于a_Si吸收大約為98%，對(duì)于c-Si大約為19%，在波長(zhǎng)為700nm的情況下對(duì)于a_Si吸收為大約78%，對(duì)于c-Si大約為9%。圖3以利用散射光的透射為例并且圖4以利用準(zhǔn)直光的透射為例示出了實(shí)驗(yàn)地測(cè)量的透射系數(shù)。在兩種情況下檢查同一個(gè)樣本。根據(jù)拉曼測(cè)量可以證明，其透射系數(shù)分別由最下面的曲線代表的一個(gè)樣本僅具有無(wú)定形的硅。各個(gè)中間的曲線T2則代表一個(gè)在拉曼光譜中顯示出具有無(wú)定形的和結(jié)晶的成分的樣本的透射系數(shù)。上面的各個(gè)曲線1代表僅具有結(jié)晶硅的樣本的透射系數(shù)。圖5示出了對(duì)于按照本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)的另一種可能性(也稱(chēng)為T(mén)ransflexion)，其中對(duì)于借助第一探測(cè)器5在反射光中的測(cè)量和對(duì)于借助第二探測(cè)器7在透射光中的測(cè)量都使用并行的光。為此目的，鏡頭3.4和3.5被構(gòu)造為準(zhǔn)直鏡頭。圖6示出了另一種實(shí)施方式，其中，照明光多次通過(guò)硅層2.2和基底2.1。為此目的在太陽(yáng)能電池坯件2下方這樣設(shè)置反射鏡9，使得其將準(zhǔn)直照明光反射到探測(cè)器5。盡管有中間反射(Zwischenreflexion)，但還是對(duì)于透射光的測(cè)量。相應(yīng)地，硅層2.2被有效穿透的材料厚度為原來(lái)的兩倍。在另一個(gè)(未示出的)實(shí)施方式中，可以設(shè)置多個(gè)反射鏡9(在太陽(yáng)能電池坯件2的上方和下方)，以便在照明光出現(xiàn)在探測(cè)器5之前，借助多個(gè)中間反射更頻繁地引導(dǎo)照明光通過(guò)太陽(yáng)能電池坯件2。通過(guò)這樣的多次穿透(Durchleitimg)和吸收也可以以高的精度檢查即使非常薄的硅層并且確定其成分的比例。當(dāng)使用這樣的波長(zhǎng)，即，在該波長(zhǎng)的情況下與相無(wú)關(guān)地有很低的絕對(duì)吸收率時(shí)，這是特別合適的。在所有的實(shí)施方式中，替代太陽(yáng)能電池坯件2的(或者任何其它待測(cè)量的產(chǎn)品的)水平的取向，例如可以設(shè)置垂直的或任何其它取向。相應(yīng)地，要調(diào)節(jié)所述光源3和所述探測(cè)器5和7或所述探測(cè)器5或7的布置。同樣相應(yīng)地，要調(diào)節(jié)所述傳輸裝置的配置，在傳輸裝置為輥道臺(tái)的情況下例如通過(guò)在坯件2的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)輥。以各種所述方式可以在制造過(guò)程中分析尺寸達(dá)到數(shù)平方米大小的太陽(yáng)能電池或其它類(lèi)似樣本，其中每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的典型的測(cè)量時(shí)間為20ms至100ms。附加地，可以確定并且輸出和/或監(jiān)控硅層的厚度。這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了對(duì)制造的監(jiān)控。權(quán)利要求一種描述在透光基底(2.1)上的薄硅層(2.2)的特性、特別是描述太陽(yáng)能電池坯件(2)特性的方法，其中，進(jìn)行以下步驟-借助至少一個(gè)光學(xué)探測(cè)器(5，7)接收透射通過(guò)所述硅層(2.2)的和/或在硅層(2.2)上反射的光，-根據(jù)接收的光確定硅層(2.2)對(duì)于至少一個(gè)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)，并且-借助吸收系數(shù)確定在硅層的無(wú)定形的成分和結(jié)晶的成分之間的比例，或這些成分之一和這些成分之和之間的比例。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定對(duì)于優(yōu)選在450nm和680nm之間、特別是在500nm和660nm之間的波長(zhǎng)的可見(jiàn)光的吸收系數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，使用光譜儀作為光學(xué)探測(cè)器(5，7)，并且對(duì)于多個(gè)波長(zhǎng)分別確定一個(gè)吸收系數(shù)，其中根據(jù)該多個(gè)吸收系數(shù)確定所述比例、特別是僅對(duì)于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)確定所述比例。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，根據(jù)多個(gè)吸收系數(shù)確定并且特別是輸出所述硅層(2.2)的厚度。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，作為確定所述比例的補(bǔ)充手段或替代手段，根據(jù)所述吸收系數(shù)確定并且特別是輸出在無(wú)定形硅中的氫摻雜的程度。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述硅層(2.2)的其它位置上、特別是在所述基底(2.1)或硅層(2.2)借助傳輸裝置(10)相對(duì)于探測(cè)器運(yùn)動(dòng)之后或期間，重復(fù)該方法步驟。7.—種構(gòu)造為用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)程序或控制單元，特別地具有-用于借助至少一個(gè)光學(xué)探測(cè)器(5，7)接收透射通過(guò)所述硅層(2.2)和/或在硅層(2.2)上反射的光的軟件模塊，-用于根據(jù)接收的光確定所述硅層(2.2)對(duì)于至少一個(gè)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)的軟件模塊，和_用于根據(jù)所述吸收系數(shù)確定在硅層的無(wú)定形成分和結(jié)晶成分之間的比例或者這些成分之一和這些成分之和之間的比例的軟件模塊。8.一種用于描述在透光基底(2.2)上的薄硅層(2.2)的特性、特別是描述太陽(yáng)能電池坯件(2)特性的裝置(1)，具有至少一個(gè)光學(xué)探測(cè)器(5，7)，用于接收透射通過(guò)所述硅層(2.2)和/或在硅層(2.2)上反射的光，其特征在于，具有用于執(zhí)行按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述方法的控制單元(6)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置(1)，其特征在于，所述探測(cè)器(5，7)特別是相對(duì)于硅層(2.2)可移動(dòng)地設(shè)置在橫梁(4)上。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述探測(cè)器(5，7)被構(gòu)造為光譜儀。11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，具有利用準(zhǔn)直光照射所述硅層(2.2)的準(zhǔn)直鏡頭(3.4,3.5)。12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，具有第二光學(xué)探測(cè)器(7)，其中第一探測(cè)器(5)用于接收透射的光并且第二探測(cè)器(7)用于接收反射的光。13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，具有用于相對(duì)于探測(cè)器(5,7)移動(dòng)基底(2.1)和硅層(2.2)的傳輸裝置(10)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述傳輸裝置(10)的控制器與所述控制單元(6)相連，其中所述控制器(6)根據(jù)所述傳輸裝置(10)的運(yùn)動(dòng)接收光。15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，具有至少一個(gè)反光鏡(9)，用于這樣偏轉(zhuǎn)有待被探測(cè)的光，S卩，使得所述有待被探測(cè)的光順序地多次穿透所述硅層(2.2)。全文摘要本發(fā)明涉及一種描述在透光基底(2.1)上的薄硅層(2.2)的特性、特別是描述太陽(yáng)能電池坯件(2)特性的方法和裝置。為了在短時(shí)間內(nèi)以對(duì)相對(duì)位置或取向改變的小的敏感性進(jìn)行光學(xué)特性描述，亦即快速并且不敏感地描述薄硅層的特性，借助至少一個(gè)光學(xué)探測(cè)器接收透射通過(guò)硅層的和/或在硅層上反射的光，根據(jù)接收的光，確定硅層對(duì)于至少一個(gè)波長(zhǎng)、優(yōu)選對(duì)于可見(jiàn)光的吸收系數(shù)，并且根據(jù)所述吸收系數(shù)(和硅層的厚度)，確定在硅層的無(wú)定形的成分和結(jié)晶的成分之間的比例或這些成分之一和這些成分之和之間的比例。文檔編號(hào)G01N21/31GK101858856SQ20101015757公開(kāi)日2010年10月13日申請(qǐng)日期2010年4月1日優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日發(fā)明者喬爾格·瓦格納,于爾根·戈貝爾,康拉德·麥克申請(qǐng)人:卡爾蔡司微成像有限責(zé)任公司