CN103741112A - 一种制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置 - Google Patents

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熊礼威
龚国华
汪建华
刘繁
翁俊
崔晓慧
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Abstract

本发明涉及一种制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，包括等功率狭缝板、反应腔、多路微波源和多路微波传输系统，所述反应腔的顶部设有石英玻璃板，所述石英玻璃板位于所述等功率狭缝板下方，多路微波源和多路微波传输系统并排设置在所述等功率狭缝板上方，所述反应腔内部设有电池片传动系统，所述微波源产生的微波通过微波传输系统后在等功率狭缝板下方的石英玻璃板下表面激发表面波等离子体，所述反应腔上设有抽真空接口和通工作气体接口。本发明装置适合大面积制备电池片，能够与其他反应腔室形成生产线，将极大地提高大面积电池片的生产效率。

Description

一种制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置
技术领域
本发明涉及微波等离子体技术领域，更具体地说，涉及一种制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置。
背景技术
微波等离子体技术是近年来发展起来的一项新技术，其在很多方面都有很好的应用，如微波等离子体刻蚀、微波等离子体表面改性以及微波等离子体化学气相沉积等。微波等离子体化学气相沉积技术主要用于制备各种新材料，如金刚石薄膜、纳米碳管等，是目前比较实用的一种薄膜制备方法。
太阳能电池一直是科学研究的热点课题，而薄膜太阳能电池片由于其独特的优势，在近几年的研究比重逐渐增大，即将成为今后太阳能电池研究领域的主流。大面积太阳能电池片的制备，是薄膜太阳能电池研究的重点。目前国内外制备的大面积电池片多为射频等离子体法制得，大面积微波等离子体设备的研发还没有实质性的进展，不能应用于制备大面积电池片。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，包括等功率狭缝板、反应腔、多路微波源和多路微波传输系统，所述反应腔的顶部设有石英玻璃板，所述石英玻璃板位于所述等功率狭缝板下方，多路微波源和多路微波传输系统并排设置在所述等功率狭缝板上方，所述反应腔内部设有电池片传动系统，所述微波源产生的微波通过微波传输系统后在等功率狭缝板下方的石英玻璃板下表面激发表面波等离子体，所述反应腔上设有抽真空接口和通工作气体接口。
上述方案中，所述微波传输系统包括环形器、水负载、三销钉螺栓匹配器和短路活塞，所述微波源产生的微波通过环形器、三销钉螺栓匹配器后进入溃入区域，在溃入区域，微波通过功率狭缝板的狭缝溃入到反应腔中，通过所述短路活塞调节微波的波形。
上述方案中，所述反应腔上设有观察窗口。
上述方案中，所述电池片传动系统的下方设有红外加热系统。
上述方案中，所述石英玻璃板通过橡胶密封圈与反应腔体密封连接，所述密封圈四周设有水冷系统。
实施本发明的制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，具有以下有益效果：
1、本发明的多路微波源和多路微波传输系统并排排列于反应腔上方，工作过程中，由微波源产生高稳定度的微波通过传输系统后在等功率狭缝板下方的石英玻璃板下表面激发表面波等离子体，各路等离子体系统综合作用，从而产生大面积均匀的等离子体区域。
2、本发明可以完成大面积薄膜太阳能电池片PIN层的沉积，沉积过程中电池片在传动系统的带动下匀速运动，从而保证制备的薄膜的均匀性，此外在微波等离子体反应腔体底部配有红外加热系统，能够对电池片均匀加热，从而保证沉积过程中的温度要求。
3、微波等离子体法具有无极放电的特点，相比射频等离子体等方法而言制备的硅薄膜纯度更高，这样有助于提高电池的转换效率。本装置适合大面积制备电池片，能够与其他反应腔室形成生产线，将极大地提高大面积电池片的生产效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置的结构示意图；
图2是反应腔及与其连接部件的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，本发明制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置包括等功率狭缝板6、反应腔8、多路微波源1和多路微波传输系统。
微波源1中采用磁控管获得2.45GHz的稳定微波，其微波的输出功率在0.1～3kW范围内连续可调。
微波传输系统包括环形器2、水负载3、三销钉螺栓匹配器4和短路活塞5，微波源1产生的微波通过环形器2、三销钉螺栓匹配器4后进入溃入区域，在溃入区域，微波通过功率狭缝板6的狭缝溃入到反应腔8中，通过短路活塞5调节微波的波形。
反应腔8的顶部设有石英玻璃板7，石英玻璃板7位于等功率狭缝板6下方。等功率狭缝板6的狭缝尺寸及其相互之间的距离通过理论计算及模拟获得。多路微波源1和多路微波传输系统并排设置在等功率狭缝板6上方，反应腔8内部设有电池片传动系统12，微波源1产生的微波在等功率狭缝板6下方的石英玻璃板7下表面激发表面波等离子体，激励方式为微波表面波等离子体。微波进入反应腔8后，在石英玻璃板7下表面产生表面波，由于该区域电磁场强度最高，因此在石英玻璃板7下表面以下2～5cm区域激发反应气体产生等离子体，从而实现硅膜的化学气相沉积。
在硅膜的沉积过程中，电池片传动系统12带动电池板在反应区域运动，保证薄膜沉积的均匀性。电池片传动系统12的下方还可以设置红外加热系统14，位于反应腔8底部，沉积过程中红外加热系统14能够对电池片进行均匀加热，保证薄膜沉积过程中的温度需要。
反应腔8上设有抽真空接口13和通工作气体接口。反应腔8的真空通过机械泵和分子泵获得，反应气压可以达到0.01～0.1Pa。反应用的工作气体可以不同，工作气体通过进气系统11由通工作气体接口通入，气体的流量由质量流量计控制，工作气压的调节范围为20～500Pa。反应的气体由反应腔8上表面引入，在每路微波等离子体系统之间都设计有进气接口及布气板，以保证反应腔8中气体的均匀性。
进一步的，反应腔8上设有观察窗9，便于观察反应腔8内部的工作状况。
进一步的，石英玻璃板7通过橡胶密封圈与反应腔8体密封连接，保证气密性，密封圈四周设有水冷系统10，可以对橡胶密封圈进行冷却。微波传输系统的波导管溃入区域采用特殊设计的波导管固定件16与反应腔8固定，同时能够保证反应过程中微波不会发生泄漏。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，其特征在于，包括等功率狭缝板、反应腔、多路微波源和多路微波传输系统，所述反应腔的顶部设有石英玻璃板，所述石英玻璃板位于所述等功率狭缝板下方，多路微波源和多路微波传输系统并排设置在所述等功率狭缝板上方，所述反应腔内部设有电池片传动系统，所述微波源产生的微波通过微波传输系统后在等功率狭缝板下方的石英玻璃板下表面激发表面波等离子体，所述反应腔上设有抽真空接口和通工作气体接口。
2.根据权利要求1所述的制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，其特征在于，所述微波传输系统包括环形器、水负载、三销钉螺栓匹配器和短路活塞，所述微波源产生的微波通过环形器、三销钉螺栓匹配器后进入溃入区域，在溃入区域，微波通过功率狭缝板的狭缝溃入到反应腔中，通过所述短路活塞调节微波的波形。
3.根据权利要求1所述的制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，其特征在于，所述反应腔上设有观察窗口。
4.根据权利要求1所述的制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，其特征在于，所述电池片传动系统的下方设有红外加热系统。
5.根据权利要求1所述的制备大面积太阳能电池片硅膜的微波等离子体装置，其特征在于，所述石英玻璃板通过橡胶密封圈与反应腔体密封连接，所述密封圈四周设有水冷系统。
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