CN101339967B - 双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备，是非晶硅薄膜太阳能电池的规模化生产中一种核心工艺设备，所述双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备包括真空镀膜机。该真空镀膜机设有两个真空腔体，每个真空腔体设有一到多个电极盒，每个电极盒可放置多片玻璃，所述两个真空腔体共用真空获得和压力测量系统，工艺气体和流量控制系统，射频电源和匹配器系统，并通过中心控制系统在时间上控制两真空腔体的化学气相沉积为交替工作过程，该设备大幅度地提高了非晶硅薄膜太阳能电池量产过程中的设备可靠性，提高了该高质量低速沉积工艺技术的产量，能够有效降低生产成本。

Description

双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备

技术领域

本发明涉及电子设备和太阳能电池技术，尤其涉及一种双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备。

背景技术

非晶硅太阳能电池是20多年来国际上新发展起来的一项太阳能电池新技术。非晶硅薄膜太阳能电池的硅材料厚度只有1微米左右，是单晶硅太阳能电池硅材料厚度的1/200-1/300，与单晶硅太阳能电池相比，制备这种薄膜所用硅原料很少，薄膜生长时间较短，设备制造简单，容易大批量连续生产，根据国际上有关专家的估计，非晶硅薄膜太阳能电池是目前能大幅度降低成本的最有前途的太阳能电池。

目前，非晶硅薄膜太阳能电池的制作设备的一种真空腔体为方形真空腔体，参照中国CN2404215Y号专利，由七个真空腔体、真空获得装置、气路和尾气处理组成，七个真空腔体为长方体形，线列式排列，气动闸板阀隔离，设有轨道小车及导轨，三个反应室及过渡室设电容耦合电极板；气路分9路进气，三个反应室各设3组与质量流量控制器MFC连接；尾气处理通过三套增压泵、机械泵机组把有毒气体分流；真空获得是在反应室I及两侧过渡室接涡轮分子泵和离子泵，反应室P与进片室及反应室N与出片室间均接涡轮分子泵，但这种室加工制造难度大，尤其是室与室之间的方形法兰间的真空密封难解决，并且生产率低。

另，参照中国专利申请CN 1760405 A号专利所示，一种圆柱形真空腔体，这种真空腔体加工制造简单，内壁圆筒可以做成光滑无死角区，容易满足抽真空的条件。但该种真空腔体内腔不够大，可利用的有效面积小，生产率也比较低。

现有技术中，用于光伏组件规模制造的等离子体化学气相沉积真空设备，包括真空腔以及电极盒等主要部件。一个沉积电极盒包含多个射频电极，每个电极可以沉积4片太阳电池，将预热完成的电极盒子放入一个真空沉积腔室当中，在真空室里完成非晶硅薄膜太阳电池的沉积，沉积完成后将电极盒子取出进行冷却。

现有技术所存在的缺点在于：低速沉积时的产量比较低，现有系统也增加了额外的预热装置和冷却装置，增加了生产线当中流水线的过程。

因此，实有必要对现有的非晶硅薄膜太阳能电池制作设备做出创新设计，实现新的发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种非晶硅薄膜太阳能电池量产制造设备，提高生产效率，降低成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备，包括真空镀膜机，所述真空镀膜机包括真空腔体及与其连接的加热和冷却系统、真空获得和压力测量系统、工艺气体和流量控制系统、射频电源和匹配器系统和中心控制系统，其特征在于：该真空镀膜机设有两个真空腔体，每个真空腔体设有一至多个电极盒；所述两个真空腔体共用真空获得和压力测量系统，工艺气体和流量控制系统，射频电源和匹配器系统，通过中心控制系统在时间上控制真空腔体的交替镀膜过程。

作为本发明的优选方案之一，所述真空腔体内设置轨道，电极盒安装在轨道上，便于安装和维护时拉出和推入。

作为本发明的优选方案之一，各个系统与电极盒的连接均为固定式，在生产的全部过程中无须移动、拆卸或装接。

作为本发明的优选方案之一，该设备在生产过程中，两真空腔体交替进行非晶硅镀膜和玻璃片装卸载，并在玻璃片装卸载时将其温度降至安全操作范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：设有两个真空腔体，每个真空腔体设有一到多个电极盒，每个电极盒可放置多片玻璃，所述两个真空腔体共用真空获得和压力测量系统，工艺气体和流量控制系统，射频电源和匹配器系统，并通过中心控制系统在时间上控制两真空腔体的化学气相沉积为交替工作过程，该设备大幅度地提高了非晶硅薄膜太阳能电池量产过程中的设备可靠性，提高了该高质量低速沉积工艺技术的产量，能够有效降低生产成本。

附图说明

图1是本发明双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

请参阅图1所示的双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备示意图。

本发明所述的双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备包括包括真空镀膜机，所述真空镀膜机包括真空腔体1及与其连接的加热和冷却系统7、真空获得和压力测量系统5、工艺气体和流量控制系统4、射频电源和匹配器系统6、和中心控制系统8，所述真空镀膜机设有两个真空腔体1，每个真空腔体1设有一到多个电极盒2，所述电极盒2放置在轨道3上，每一电极盒2内可放置多片玻璃基片。

所述真空腔体1采用圆柱形，便于实现真空密封。真空腔体1内设置轨道3，电极盒2安装在轨道3上，需要维护电极盒2时，只需将电极盒在轨道3上拉出、推入。

所述中心控制系统8分别控制加热和冷却系统7、真空获得和压力测量系统5、工艺气体和流量控制系统4、射频电源和匹配器系统6。其中，两个真空腔体1共用所述真空获得/压力测量系统5、工艺气体/流量控制系统4、射频电源/匹配器系统6。

镀膜流程可分为镀膜部分和非镀膜部分，所述非镀膜部分包括冷却流程、卸片流程、装片流程及加热流程。镀膜流程使用真空获得和压力测量系统5、工艺气体和流量控制系统4、射频电源和匹配器系统6，非镀膜流程使用加热和冷却系统7。两个真空腔体A、B交替工作，从时间上错开使用真空获得和压力测量系统5、工艺气体和流量控制系统4、射频电源和匹配器系统6。而加热和冷却系统7、真空获得和压力测量系统5、工艺气体和流量控制系统4、射频电源和匹配器系统6由中心控制系统8管理控制。

使用时，将玻璃基片垂直推入电极盒2，各玻璃板贴在在电极盒2中的阴极或阳极极板上，装上玻璃基片后，关闭真空腔体1，应用真空获得和压力测量系统5将真空腔体1内的抽到工艺流程所需的高真空，压力靠抽真空的速度和工艺气体的流量来控制。温度靠加热和冷却系统7内的加热器来控制。

玻璃基片在电极盒2内均匀加热到需要的高温，硅烷、硼烷、磷烷和其他必需的气体经过流量控制和混合，经过真空腔体1送入电极盒2。镀膜流程分为P层、I层及N层，主要由不同气体的组合完成。气体通过电机盒上部的匀气装置，均匀的流过每一片玻璃基片。一定功率的射频电源和匹配器系统6中的射频电源送到镀膜室的阴极，在阴极和阳极之间产生等离子，送入的气体在等离子作用下在玻璃基片表面镀膜，镀膜的速率和特性受射频电源的功率，玻璃基片的温度，真空压力等影响。完成镀膜后，玻璃在镀膜室内冷却，直到合适的温度。打开真空腔体，拉出玻璃基片。装入新的玻璃基片，开始下一轮镀膜过程。

本过程中涉及的气路连接及射频电源连接均为固定式，为有效提高系统的可靠性。

本发明通过提供一种双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备，一方面，由于电极盒内装入的玻璃基片较多，保证在高质量低速沉积的情况下提高产量，另一方面，两个真空腔体共用一套真空获得和压力测量系统5、工艺气体和流量控制系统4、射频电源和匹配器系统6和中心控制系统8，从而降低生产成本，保证了系统的可靠性。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，比如增加真空腔的数目等不脱离本发明精神和范围的特征均应涵盖在本发明的专利申请范围当中。

Claims (4)

1.一种双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备，包括真空镀膜机，所述真空镀膜机包括真空腔体及与其连接的加热和冷却系统(7)、真空获得和压力测量系统(5)、工艺气体和流量控制系统(4)、射频电源和匹配器系统(6)和中心控制系统(8)，其特征在于：该真空镀膜机设有两个真空腔体(1)，每个真空腔体设有一至多个电极盒(2)；所述两个真空腔体共用真空获得和压力测量系统(5)，工艺气体和流量控制系统(4)，射频电源和匹配器系统(6)，通过中心控制系统(8)在时间上控制真空腔体的交替镀膜过程。

2.如权利要求1所述的双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备，其特征在于：所述真空腔体内设置轨道，电极盒安装在轨道上，便于安装和维护时拉出和推入。

3.如权利要求1所述的双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备，其特征在于：各个系统与电极盒的连接均为固定式，在生产的全部过程中无须移动、拆卸或装接。

4.如权利要求1所述的双腔交替式非晶硅光伏薄膜化学气相沉积设备，其特征在于：该设备在生产过程中，两真空腔体交替进行非晶硅镀膜和玻璃片装卸载，并在玻璃片装卸载时将其温度降至安全操作范围。