CN101908579B - 用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统 - Google Patents

用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统 Download PDF

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Abstract

一种用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，包括：一加热腔体，用以容纳欲进行加热的冷却气体；至少一温度传感器，用以检测一工艺腔体内薄膜太阳能电池基板与所述加热腔体内冷却气体的温度；一加热元件，设置在所述加热腔体内部，用以加热所述加热腔体内部的冷却气体；一风扇单元，设置在所述加热腔体内部，用以冷却所述加热腔体内部的冷却气体；及一控制单元，可根据所述检测到的基板温度自动控制所述加热元件与所述风扇单元的输出以升降所述冷却气体的温度，使通入的所述冷却气体的温度与所述检测到的基板温度差距在整个冷却步骤期间都维持在一定值。本发明能让薄膜太阳能电池基板稳定均匀的降温，避免工艺中过快降温造成基板变质、损坏。

Description

用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统
技术领域
本发明与一种智能式冷却系统有关。具体而言，特别是关于一种用于薄膜太阳能电池工艺中的智能式冷却系统，可让薄膜太阳能电池基板稳定均匀的降温，以避免工艺中过快的温降造成基板变质、损坏。 
背景技术
薄膜太阳能电池，顾名思义，乃是在塑胶、玻璃或是金属基板上形成可产生光电效应的薄膜，厚度仅需数μm，因此在同一受光面积下可较硅晶片太阳能电池大幅减少原料的用量。薄膜太阳能电池并非是新概念的产品，实际上，以往人造卫星早已普遍采用以砷化镓(GaAs)制造的高转换效率薄膜太阳能电池板(以单晶硅作为基板，转换效能可达30％以上)来进行发电，但其成本昂贵，多用于航天产业，现今无法普及。故目前业界主流多采用非晶硅(a-Si)来制作薄膜太阳能电池的光吸收层(即半导体层)。薄膜太阳能电池可在价格低廉的玻璃、塑胶或不锈钢基板上大量制作，以生产出大面积的太阳能电池，而其工艺更可直接导入已经相当成熟的TFT-LCD工艺，此为其优点之一，故业界无不争相投入该领域的研究。 
基本上，薄膜太阳能电池相对其他类型的太阳能电池而言工艺较为简单，具有成本低、可大量生产的优点。就薄膜太阳能电池基板的组成而言，其基本工艺会经过三层沉积(deposition)、三道激光划线(scribe)手续，如下面所述：首先，先以物理汽相沉积工艺(PVD)在预订尺寸的玻璃基板上镀上一层透明导电薄膜(Transparent Conductive Oxide，TCO)，其选择透光性高及导电性佳的材质来代替一般的导电金属层，如氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)、或氧化锌(ZnO) 等。接着以红外线激光划线定义其前电极图案(patterning)。至此为第一道沉积与划线手续。第二阶段为主吸收层(Active layer)的制作，其一般以等离子体辅助化学汽相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)工艺在电极面上长出一层p-i-n类型排列的氢化非晶硅结构(p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H)，此主吸收层是以p-n半导体接面(p-n junction)作为光吸收及能量转换的主体结构。此步骤后同样会进行激光划线步骤，为制作出的主吸收层定义图案，至此为第二道沉积与划线手续。最后再以溅射(sputter)工艺在其上形成铝/银材质为主的背部电极(back contact)，并进行第三道激光划线定义出其背部电极图形。 
在上述工艺中，以PECVD工艺在大面积基板上进行薄膜成长的作法为迈向二十一世纪光电与半导体工业中重要的技术之一。无论是对于需要在大面积基板上沉积氮化物与氧化物的IC制造业或是需要在大面积基板上沉积光吸收层的太阳能电池(solar cell)生产者，PECVD机台均是不可或缺的设备。特别是对于薄膜太阳能产业而言，PECVD机台的优劣、相关工艺的控制，都会直接影响到薄膜太阳能电池的发电效率。如图1所示，其为一般传统PECVD机台的示意图。图中PECVD机台100具有一工艺腔体101，用来容置欲进行工艺的晶片或基板113等；一进气端103可让所需的工艺气体通入，并于出气端105让反应后的工艺气体通出；射频(radio frequency，RF)电极107与接地电极109是呈水平相对设置，当工艺气体由进气端103通入流过其间时，通过射频(radio frequency，RF)电极107施加功率，其间就会产生稳定的等离子体111。等离子体中的反应物是化学活性较高的工艺气体离子或自由基，其离子会撞击基板表面，提高化学活性并增加反应的机率，而在基板上形成薄膜。 
尽管PECVD相对其他沉积方式而言已算是低温工艺的技术，但在薄膜太阳能电池的制作中，一般太阳能基板在镀膜前还是得先将基板预热至约200℃的工艺温度后才会进行非晶硅光吸收层的沉积。故此，其于镀膜完毕后须对基板进行冷却动作后方可载出，其冷却步骤一般是通过通入温度较低的非反 应性气体至腔体中，如氩气(Ar)等，直接对温度较高的基板进行冷却。对于玻璃或塑胶基板此等对温度敏感的材质而言，过快的冷却速度易造成基板变质变形，进而影响到镀膜的品质。故此，缓慢而稳定的降温是维持基板与镀膜品质的一大要点。目前一般业界对此冷却步骤并未具备任何相关的处理方法。为此，业界仍须发展针对薄膜太阳能电池镀膜设备的冷却系统进行研究开发，以补足传统蒸镀装置与工艺上不足之处。 
发明内容
有鉴于上述工艺上的需求，本发明提出了一种用于薄膜太阳能电池工艺中的智能式冷却系统，该发明系统中利用温度传感器来检测工艺腔体内薄膜太阳能电池基板的温度并根据该检测到的温度来控制与改变通入冷却气体的温度，使其温度与该检测到的基板温度差距等于或不超过一定值，以让薄膜太阳能电池基板稳定均匀的降温，避免工艺中过快的温降造成基板变质、损坏。 
在本发明的一观点中，其通入冷却气体的升温是通过一控制单元控制加热元件对冷却气体进行加热动作而达成； 
在本发明的另一观点中，其冷却气体的降温是通过一控制单元控制风扇对冷却气体进行送风致冷动作而达成；及 
在本发明的又一观点中，控制单元可监测工艺腔体/基板并根据该监测到的温度决定或改变通入气体的温度，使两者温度差距为一预定值。 
本发明的目的为提供一种用于薄膜太阳能电池制造中的智能式冷却系统，可使工艺基板缓慢且稳定地降温以确保工艺与产品的品质。 
附图说明
参阅后续的附图与描述将可更了解本发明的系统及方法。文中未详列暨非限制性的实施例则请参考该后续附图的描述。附图中的组成元件并不一定 符合比例，而是以强调的方式描绘出本发明的原理。在附图中，相同的元件系于不同图示中标出相同对应的部分。 
图1为先前技术中传统等离子体辅助化学汽相沉积(PECVD)机台的示意图；及 
图2为本发明智能式冷却系统与等离子体辅助化学汽相沉积(PECVD)机台连结运作的示意图。 
附图标号 
100   机台 
101   工艺腔体 
101a  线路 
101b  温度传感器 
103   进气端 
105   出气端 
107   射频电极 
109   接地电极 
111   等离子体 
113   基板 
115   加热板 
200   冷却系统 
201   控制单元 
203   加热腔体 
203a  线路 
203b  温度传感器 
205   冷却气体供应端 
207   进气管线 
209   工艺气体管线 
211   歧管 
213   工艺气体供应端 
215   阀门 
217   加热元件 
217a  线路 
219   风扇单元 
219a  线路 
221   阀门 
223   阀门 
具体实施方式
本发明的其他系统、方法、特征及优点都将于检视后续的附图与详细叙述中变得愈加明显。其意欲将所有这些额外的系统、方法、特征及优点都含括于此描述与本发明的范畴的中，并由其前附的权利要求书所保护。此节中不应有任何事物、用语被视为是对权利要求书范围的限囿。下列将讨论本发明其他的观点与优点。 
请参照图2，其为本发明实施例中智能式冷却系统200与PECVD机台100连结运作的示意图。如图所示，本发明的智能式冷却系统200主要由一控制单元201与一加热腔体203所构成，其中加热腔体203的一端连通至一冷却气体供应端205，可让系统外部各类冷却气体如Ar(氩气)、N2等通入。加热腔体203的另一端则连通至一进气管线207，经过该进气管线207，经本发明智能式冷却系统200加热后的气体可通入工艺腔体101中。在本实施例中，进气管线207也与其他气体管道或气体供应端/腔体连通。如图中所示，进气管线207与一工艺气体管线209连通，该工艺气体管线209在上游端分成多个歧管211，其分别与各种工艺气体供应端213连通，如SiH4(硅烷)、PH3(磷化氢)、TMB(硼酸三甲脂)、H2、O2、与CF4(四氟化碳)等薄膜太阳能电池制作 中会用到的气体。该些工艺气体可在特定的工艺步骤其间通过工艺气体管线209与进气管线207通入工艺腔体101中，其通入与否则通过各自对应的阀门215来控制。实施例中各工艺气体也可能通过专用独立的管线通入腔体，也可能不与冷却气体共用进气管线207。 
在发明实施例中，加热腔体203中设置有多个加热元件217与风扇单元219，其是用来对加热腔体203内的冷却气体进行升温与降温动作。冷却气体温度的智能式控制为本发明的一大特征，其通过通入特定温度范围的冷却气体并于冷却过程中不断对通入冷却气体的温度进行改变，以达到本发明实施例所欲缓慢而稳定的基板冷却效果。此机制是通过冷却系统200中设置的控制单元201来达成，其详细机制将于后续描述。如图所示，控制单元201是通过线路217a，219a分别与加热腔体203内设置的加热元件217与风扇单元219耦合，并通过该线路217a，219a分别控制加热元件217的输出功率以及风扇单元219的转速，以决定冷却气体升降温的强度。此外，为决定适合的冷却温度，控制单元201也须通过温度传感器来监控加热腔体203与工艺腔体101的实时温度。如图所示，控制单元201另外通过其他线路101a，203a分别与加热腔体203及工艺腔体101耦合。线路101a，203a上分别设置有温度传感器101b，203b来测量加热腔体203与工艺腔体101内的基板113温度。根据该测得的两温度值，控制单元可以决定加热腔体203中加热元件217输出功率的多寡或风扇单元219转速的大小。 
举例言之，假设工艺腔体101预热或所设定的工艺温度为200℃，腔体内的薄膜太阳能电池基板113于工艺中会被加热板115加热至该温度并趋于稳定以开始镀膜步骤。工艺完成后，基板113须进行冷却动作才得以载出。此时非反应性的冷却气体(如Ar、N2)会被通入腔体中并流经基板113，以达成降温效果。在普通、未具特别冷却机制的设置中，通入的冷却气体一般都处在室温状态(约26～28℃)。对于温度200℃的高温而言，此过大的温度差距会使得工艺后的基板急速降温，造成基板的变质、失效，特别是对于敏感的玻璃、 塑胶材质而言，此现象尤为严重。本发明系统于工艺中提供温度监控，控制单元201可由系统使用者预设一温度差值，该温度差值为基板温度T1与加热腔体温度T2的温度差(T1-T2)。假若控制系统设定其温度差值为20℃，今于镀膜步骤初结束时冷却系统200通过温度传感器101b测得基板113的温度T1为200℃，则控制单元201会驱动加热元件217来对通入加热腔体203内的冷却气体进行加热，该加热动作会一直持续到温度传感器203b侦测到加热腔体203温度T2为180℃才停止，使两温度差距达到预定的20℃差值。未冷却气体与加热后气体的通入与否是通过与控制单元201耦合的两阀门221与223来控制，当加热腔体203中的冷却气体达到预定温度，控制单元201即会开启阀门223让冷却气体通入工艺腔体101中，当冷却气体不足时，控制单元201会开启阀门221补充加热腔体203内的冷却气体量。于冷却过程中，冷却气体通入后会使得基板113温度开始下降，随着基板113温度的下降，控制单元201也会逐步降低通入冷却气体的设定温度，使两者温度差距恒定在预设的20℃值。此时风扇单元219是用来对相对过热的冷却气体进行降温的动作。控制单元201会驱动风扇单元转动制造出冷却气流直至加热腔体203内的冷却气体温度趋于期望值。在上述的升温与降温过程中，其基板103与通入冷却气体两温度的变化为连续性，控制单元201根据对两温度T1与T2的实时监测而不断对加热元件217的输出与风扇单元219的转速进行改变以维持最佳的温度控制与基板降温情形。 
本发明的智能式冷却系统为一与工艺机台共同运作的设置，特别是薄膜太阳能电池制作中高温工艺会使用到的机台，并不仅限于上述实施例中的PECVD机台。再者，本发明的智能式冷却系统也可应用在单腔体批次工艺(batch process)的机台上，使得冷却步骤中可一次对多片薄膜太阳能电池基板进行冷却，例如同时对一载具上的二十五片基版进行智能式冷却动作，以节省冷却的时间与成本。此外，其对应的机台也可以为一多腔体设计(multi-chamber)，而本发明的智能式冷却系统可设置额外的气体管线与温度传 感器连至各个工艺腔体，同时对多个腔体中的太阳能电池基板进行冷却。本发明的智能式冷却系统通过工艺温度与冷却气体温度的实时监控与改变而达成基板缓慢且稳定降温的效果，以避免过快的降温造成基板变质与损坏。在此所述的实施例图文是供予阅者，使其对于本发明各不同实施例结构有通盘性的了解。该附图与说明并非意欲对利用此处所述结构或方法的装置与系统中的所有元件及特征作完整的描述。于检阅本发明说明书中，本领域技术人员将更能明白本发明许多其他的实施例，其得以采由或得自本发明的揭露。在不悖离本发明范畴的情况下，发明中可以进行结构与逻辑的置换与改变。此外，其附图仅用于呈现而非按比例所绘制。附图中的某些部分可能会被放大强调，而其他部分可能被简略。据此，本发明的揭露与附图理视为描述而非限制性质。 

Claims (10)

1.一种用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括：
一加热腔体，用以容纳欲进行加热的冷却气体；
至少两个温度传感器，用以检测一工艺腔体内薄膜太阳能电池基板与所述加热腔体内冷却气体的温度；
一加热元件，设置在所述加热腔体内部，用以加热所述加热腔体内部的冷却气体；
一风扇单元，设置在所述加热腔体内部，用以冷却所述加热腔体内部的冷却气体；及
一控制单元，可根据所述检测到的基板温度自动控制所述加热元件与所述风扇单元的输出以升降所述冷却气体的温度，使通入的所述冷却气体的温度与所述检测到的基板温度差距在整个冷却步骤期间都维持在一定值。
2.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述加热元件为电热管或热风枪。
3.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述温度差距设定为20℃。
4.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述控制单元通过改变所述风扇单元的转速来控制其输出。
5.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述控制单元通过改变所述加热元件的功率来控制其输出。
6.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述冷却气体包括Ar或N2。
7.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述智能式冷却系统与薄膜太阳能电池的工艺机台共同运作以达成智能式冷却效果。
8.如权利要求7所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述工艺机台为等离子体辅助化学汽相沉积机台。
9.如权利要求7所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述工艺机台为一批次工艺机台，所述智能式冷却系统可同时对所述批次工艺机台中多片薄膜太阳能电池基板进行冷却动作。
10.如权利要求7所述的用于薄膜太阳能电池制造的智能式冷却系统，其特征在于，所述工艺机台为一多腔体机台，所述智能式冷却系统可同时对所述多腔体机台的多个腔体中的薄膜太阳能电池基板进行冷却动作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997649A (en) * 1998-04-09 1999-12-07 Tokyo Electron Limited Stacked showerhead assembly for delivering gases and RF power to a reaction chamber
CN101196750A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 反应腔室
CN101298665A (zh) * 2007-05-03 2008-11-05 Sfa股份有限公司 用于平面显示器的化学气相沉积装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997649A (en) * 1998-04-09 1999-12-07 Tokyo Electron Limited Stacked showerhead assembly for delivering gases and RF power to a reaction chamber
CN101196750A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 反应腔室
CN101298665A (zh) * 2007-05-03 2008-11-05 Sfa股份有限公司 用于平面显示器的化学气相沉积装置

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