徐瑞芬

摘要：單晶硅絨面在制絨時隨著制絨液的濃度的變化，有可能會導(dǎo)致腐蝕不均勻，絨面的頂部或底部會有準方形的凹坑出現(xiàn)?；陔p正交小波，結(jié)合提升小波的優(yōu)點，形成雙正交提升小波，對單晶硅絨面進行去噪處理。結(jié)果表明，雙正交提升小波能將表面的“凹坑”缺陷去除，并以光的吸收率為依據(jù)將“凹坑信號”等價為“小的三角形”。

關(guān)鍵詞：單晶硅絨面；雙正交提升小波；凹坑；去噪

中圖分類號：TP271文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)09-2087-03

理想的單晶硅絨面中，每個金字塔個體大小一樣，而且金字塔數(shù)量多、其均勻性好[1]、反射率低。而實際的單晶硅絨面在制絨時隨著制絨液濃度的變化，絨面頂部或底部會出現(xiàn)準方形的凹坑，影響了絨面的反射率。以光的吸收率為依據(jù)，將“凹坑”等價為小的“三角形”去除，能很好地降低反射率。該文基于雙正交提升小波方法優(yōu)點，分別對仿真的“凹坑”缺陷模型和實際的單晶硅絨面進行去噪，能很好地將“凹坑”去除，并等價為“小的三角形”。

1雙正交提升小波

1.1雙正交小波

基于小波能在空間和頻率進行定位，近年來已將它廣泛應(yīng)用于研究與分析表面形貌。[2]由于濾波器需滿足線性相位、有限的沖擊響應(yīng)以及完美的重構(gòu)能力才能分析表面，而小波中雙正交小波的小波和其尺度函數(shù)是對稱的，緊支撐的，其相位線性[3]，正好符合分析表面時濾波器需滿足的這幾點特性。

雙正交濾波器組簡稱4.4.biorNr Nd。其中，Nr為低通重構(gòu)濾波器的階次；而dN是低通分解濾波器的階次。在Matlab中，Nr和

N的可能組合：

Nr＝1，Nd＝1，3，5；

Nr＝2，Nd＝2，4，6，8；

Nr＝3，Nd＝1，3，5，7，9；

Nr＝Nd＝4；

Nr＝Nd＝5；

Nr＝6，Nd＝8；

1.2雙正交提升小波

基于提升格式運算簡單、速度快、可實現(xiàn)可逆變換，又能有效地克服邊界效應(yīng)，所以該文結(jié)合雙正交小波和提升小波形成雙正交提升小波對表面形貌進行濾波去噪。實現(xiàn)小波變換提升格式[4]最主要是能獲得更好的預(yù)測算子P及更新算子U。參考文獻[5]的歐幾里得定理，相應(yīng)地將4.4bior轉(zhuǎn)換為提升方法。其中α＝-1.8613，β＝-0.0529，γ＝0.8829，δ＝0.4435，K＝1.1496。x為原始信號，s和d分別為低頻近似分量和高頻細節(jié)分量，j和l分別為尺度參數(shù)和時間參數(shù)。信號的分解如下所示：

2單晶硅絨面的去噪

2.1單晶硅絨面“凹坑”缺陷的產(chǎn)生單晶硅絨面在制絨時，溶液濃度的變化可能影響其腐蝕力度不均勻[6]，絨面出現(xiàn)準方形的“凹坑”缺陷。開始制絨時，溶液剛接觸單晶硅絨面的頂部，由于制絨液濃度低，可能導(dǎo)致腐蝕力度不夠，頂部出現(xiàn)一個或連續(xù)幾個“凹坑”；在制絨過程中，溶液接觸到絨面的底部，由于制絨液濃度變大了，可能導(dǎo)致過度腐蝕，底部出現(xiàn)“凹坑”缺陷。

2.2單晶硅絨面“凹坑”缺陷的處理

本小節(jié)采用雙正交提升小波分別對仿真的“凹坑”缺陷模型和實測的單晶硅絨面進行去噪處理：以光的吸收率等價為依據(jù)，將凹坑缺陷去除，并等價為“小的三角形”。具體去噪步驟為：先利用正交小波db5檢測凹坑缺陷，接著利用雙正交提升小波進行分段處理：將“凹坑”缺陷去除等價為小的“三角形”，而非“凹坑”信號段不變。

2.2.1仿真“凹坑”缺陷模型的去噪

1）仿真“凹坑”缺陷模型的建立。

由于單晶硅絨面是“類金字塔”形以及制絨時會出現(xiàn)頂部或底部的凹坑缺陷，本節(jié)采用最小二乘法建立仿真其中帶頂部凹坑缺陷的模型，見圖1所示。

圖1帶頂部“凹坑”的仿真模型

圖2帶頂部凹坑的仿真模型的分解信號圖

2）仿真模型的去噪。

結(jié)合雙正交提升小波的優(yōu)點，這里我們利用它對仿真模型的凹坑進行去除。

第一步：采用正交db5小波檢測“凹坑”缺陷。

由于db5小波具有相反的頻率域和時間域分辨率，因此它能較好地檢測到突變信號。分別對兩種仿真模型進行5尺度的分解，如下圖2為仿真模型圖1的細節(jié)信號d1~d5和逼近信號a5。從圖2的細節(jié)信號可以明顯地看出信號的突變點。

第二步：利用雙正交提升小波對頂部“凹坑”的仿真模型進行10尺度的小波分解,凹坑缺陷是噪聲信號，主要集中在低頻部分，因此將低頻逼近信號a10和細節(jié)信號d10重構(gòu)，能去除“凹坑”并等價為小“三角形”。

第三步：從而再對頂部“凹坑”仿真模型進行分段處理，得出的去噪圖如圖3所示。

圖3頂部帶“凹坑”的仿真模型去噪圖

由圖3可以看出：凹坑信號去除后，等價為了小的“三角形”，從而驗證了以光的吸收率為依據(jù)，將凹坑信號等價為三角形的方法的合理性。對底部帶凹坑缺陷的仿真模型可以應(yīng)用同樣的方法進行去噪。

2.2.2實測的單晶硅絨面去噪

1）單晶硅絨面的測量。

本節(jié)利用LPGI-WIVS型表面形貌測量儀對反射率為14%～16%的浙江省向日葵太陽能電池廠的單晶硅太陽能硅基片測量[7]，取其中一組帶“凹坑”缺陷的單晶硅表面形貌數(shù)據(jù)[8]如圖4所示。

圖4帶頂部“凹坑”缺陷的單晶硅絨面

圖5帶頂部“凹坑”缺陷單晶硅絨面去噪圖

2）單晶硅絨面的去噪。

對于上面所測的帶“凹坑”缺陷的絨面數(shù)據(jù)去噪采用與仿真的模型一樣的方法，先對實測的絨貌進行突變點檢測，其中“凹坑”信號段集中在低頻部分，而非“凹坑”信號段則主要集中在中、高頻部分；接著進行分段處理，從而得到去噪圖，如圖5所示。

由圖5可以看出，采取雙正交提升小波方法對單晶硅表面輪廓進行分段處理，能較好地去除“凹坑”噪聲，從而得到等價的“類三角形”的金字塔模型。與仿真模型的處理結(jié)果一致。同樣對于底部帶“凹坑”缺陷的單晶硅絨面可以采用同樣的方法進行去噪。

3結(jié)束語

該文在雙正交小波的基礎(chǔ)上，結(jié)合提升小波，形成雙正交提升小波對單晶硅絨面進行去噪處理。不管是從仿真模型還是從實測的單晶硅絨面的去噪圖，都可以驗證：雙正交提升小波能很好地去除單晶硅絨面的“凹坑”缺陷，并依據(jù)光的吸收率，將“凹坑”等價為“小的三角形”，很好地完成了單晶硅絨面的去噪處理。

參考文獻：

[1] Vazsonyi E,Clercq K D.Improved anisotropic etching process for industrial texturing of silicon solar cells[J].Solar Energy Mater Solar Cells,1999,57(2):179.

[2]彭玉華.小波變換與工程應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,1999.

[3]陳江龍,吳立群,呂晶晶.提升雙正交小波在非對稱表面形貌分析中的應(yīng)用[J].機電工程,2008,25(2):70-73.