CN103866283B - 一种lpcvd系统及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LPCVD系统，具体地讲是涉及一种多片同时镀膜的LPCVD系统。本发明还涉及基于上述LPCVD系统的LPCVD工艺。该系统包括装载台、预热腔、工艺腔、冷却腔、卸载台、回传模块以及依次通过上述各部件的传输系统，该传输系统上设有用于同时放置若干片玻璃基板的传输垫板，传输垫板的四周边缘设有挡边条，挡边条以内紧贴挡边条的传输垫板表面以及每片玻璃基板放置处之间的传输垫板表面设有凹槽。本发明的系统结构和工艺简单，能够支持多片玻璃基板同时镀膜，大幅降低生产和维护成本，成倍提高了生产效率；同时减少玻璃破碎的机率，即使玻璃破碎也不用开盖维护，避免打乱生产节拍，维持了正常生产。

Description

一种LPCVD系统及其工艺

技术领域

本发明涉及一种LPCVD系统，具体地讲是涉及一种多片同时镀膜的LPCVD系统。

本发明还涉及基于上述LPCVD系统的LPCVD工艺。

背景技术

随着环境污染引起的温室效应问题日益严重，人们也越来越认识到环境保护的重要性，同时人们对能源的需求也在逐年递增，能源危机也在日益临近，使用清洁能源已被各国政府和组织提上了议事日程。现在各国都在大力发展清洁能源，光伏应用作为新能源应用的一个重要组成部分，正逐渐被人们所重视，这就为光伏应用提供了非常广阔的市场前景和机遇。

目前光伏产业的发展，关键取决于降低太阳能电池生产成本的潜力。薄膜太阳能电池生产过程能耗低，具备大幅度降低原材料和制造成本的潜力；同时，薄膜太阳能电池在弱光条件下仍可发电。因此，目前市场上对薄膜太阳能电池的需求正逐渐增长，制造薄膜太阳能电池的技术更成为近年来的研究热点。在目前掌握的生产技术和生产设备的基础上，进一步挖掘降低原材料和制造成本的潜力、采用新工艺，就成了薄膜太阳能电池技术的一个重要研究方向。

薄膜太阳能电池，尤其以非晶硅或非晶锗薄膜太阳能电池为代表的生产工艺流程，一般包含以下工序：

步骤1：磨边

玻璃首先需要进行磨边处理，将玻璃四边有棱角的地方磨光滑，四角进行倒角，这样就可以消除玻璃边缘及四角的微裂纹，便于后面工序以及搬运操作和安全。

步骤2：前玻璃初级清洗

前玻璃初级清洗由清洗机完成，前玻璃从玻璃投入口投入清洗机，经过玻璃清洗液分级清洗，风刀吹干，玻璃烘干。完成清洗的玻璃进入清洗检测工具，对清洗的结果进行检测。

步骤3：前电极镀TCO膜

玻璃清洗完毕后，需要在线沉积TCO薄膜作为太阳能电池的前透明导电电极。目前的TCO一般可以分为FTO、BZO和AZO等，均可以用作硅基薄膜太阳能电池的前电极，其中可用于薄膜太阳能电池生产线上在线的镀膜技术的有BZO和AZO。

玻璃送入TCO设备进行前接触电极生产，通过机械手或人工将玻璃放入装载台，经过预热腔加热，进入工艺腔镀膜，进入冷却腔冷却，通过卸载台送入回传模块，传回装载台处，由机械手或人工将玻璃取走。

步骤4：第一次激光划线

做完前电极的玻璃被送入激光设备内进行第一次划刻。划刻绝缘线和光标，以便于之后划刻的套刻。

步骤5：第二次玻璃清洗

第一次划刻完成后的玻璃需要重新进行清洗以减少粉尘对后续PECVD工序的影响。此次相比初次清洗增加了超声波清洗功能。

步骤6：PECVD工序

PECVD是等离子体化学气相沉积，此道工序为沉积薄膜太阳能电池的芯片层，是薄膜太阳能电池制备的核心工序。成膜过程首先是沉积p层，为窗口层，要求带隙要宽；之后沉积的是i层，作为光的吸收层；第三层为n层。以上就构成了薄膜硅或硅锗太阳能电池最基本的pin结构。

步骤7：第二次激光划线

PECVD镀膜结束后，需要进行第二次激光划线工艺，所有设备与第一次激光划线相同，不同的是第一次激光划线是通过激光将TCO层划断，而第二次激光划线时通过激光将PECVD所沉积的Si层或SiGe的pin层划断。

步骤8： 背电极工序

接下来需要沉积背电极，背电极工艺是沉积一层导电膜，通过第二次激光划刻所形成的沟槽与前透明电极连接。

步骤9：第三次激光划刻

第三次激光划刻是将每个cell串联起来。

步骤10：后端测试、封装工序，包括：扫边、电极引线、层压、接线盒、FLS功率测试等。

目前，针对步骤3的工艺流程具体如下：

第一步：将玻璃放入装载台，工人或机械手将未镀膜的玻璃基板放到装载台上，再传输到加热腔。

第二步：玻璃在加热腔中预热，玻璃在预热腔中加热到预定温度后，通过内传输系统将玻璃传输到工艺腔中。

第三步：在工艺腔中镀膜，顶针系统把玻璃顶起，传输滚轮撤出，顶针系统复位，玻璃与加热板贴平，喷淋头喷出工艺气体，进行镀膜工艺，镀膜完成后顶针系统把玻璃顶起，传输滚轮伸出，顶针系统复位，玻璃将被传输到冷却腔中。

第四步：玻璃在冷却腔中冷却，镀完膜的玻璃在冷却腔中冷却到一定的温度后，传入到卸载台中，冷却腔的一个作用就是避免从工艺腔中出来的高温玻璃，到大气环境中,温度突然骤变，引起玻璃破碎。

第五步：回传到装载台，完成整个工艺流程。 镀完膜的BZO玻璃从冷却腔出来，通过卸载台传输到回传模块，再到装载台，由工人和机械手搬离。

发明内容

本发明提供一种LPCVD系统及其工艺，其结构简单，能够支持多片玻璃基板同时镀膜，大幅降低生产和维护成本，成倍的提高生产效率；同时减少玻璃破碎的机率，即使玻璃破碎也不用开盖维护，只需要在工艺镀膜完成后从传输垫板上把碎玻璃清除即可，解决了工艺过程中玻璃破碎影响正常生产这一难题。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

一种LPCVD系统，包括装载台、预热腔、工艺腔、冷却腔、卸载台、回传模块等以及依次通过上述各部件的传输系统，该传输系统上设有用于同时放置若干片玻璃基板的传输垫板；玻璃基板的数量需要根据基板本身的尺寸，结合腔体的尺寸来确定，一般而言，同时放置的玻璃基板数量在2-8片，但不限于此，优选为2-4片。另外，玻璃基板也可由原传统结构中的横向放置改为纵向放置。

传输垫板的四周边缘设有挡边条，可以起到保温作用，弥补了以前设备存在的玻璃边缘温度散失较快的问题，这样就可以保证传输垫板上每片玻璃受热均匀。这种结构还可以避免底板变形，保证底板与加热板良好的接触；同时挡边条与玻璃之间留有一定的间隙。挡边条以内紧贴挡边条的传输垫板表面以及每片玻璃基板放置处之间的传输垫板表面设有凹槽。

所述传输垫板上各个由凹槽形成凸起平面的形状、面积均相同，以适应相同形状和面积的玻璃基板置于其上。因此每片玻璃基板可以分别置于由凹槽形成的各个凸起平面上，每片玻璃基板的长边和短边分别大于各个传输垫板凸起平面的长边和短边。这样的结构设计一方面能够使凸起平面不会被镀膜，一方面便于下述的取片爪抓取玻璃基板，起到一举两得的关键作用。

所述系统中的工艺腔比传统的工艺腔相应的增大了面积，类似的还有装载台、预热腔、冷却腔和卸载台等。工艺腔内的上部设有分区供气的喷淋系统，精确控制各分区的供气量，来保证每片玻璃镀膜厚度均匀。

所述工艺腔中加热板内部设有分区加热的控温系统，结合传输垫板的结构，采用分区加热，分区控温，边缘部位的加热功率大于中心部位的功率，传输垫板四周挡边条还可以起到保温作用，弥补了传统设备存在的玻璃边缘温度散失较快的问题，这样就可以保证传输垫板上每片玻璃受热均匀。

所述加热板上设有用于支撑和加热传输垫板的凸起平面。加热板凸起平面的表面平整光滑，其长、短边分别小于传输垫板的长、短边，但是分别大于传输垫板上凸起平面的长、短边。加热板凸起平面的长、短边分别大于所有玻璃基板的短边之和和长边。以上结构设计能够充分保障加热的均匀性。

所述装载台上设有取片爪，取片爪与玻璃基板的侧面和底面的边缘接触，取片爪上与玻璃基板接触的部分设有缓冲垫，避免对玻璃基板产生刚性冲击力而导致其破碎。

基于上述LPCVD系统的工艺：工艺开始时，将玻璃基板置于装载台上的传输垫板上，由传输系统带动一起进入预热腔预热，然后进入工艺腔，在喷淋系统分区供气和加热板中控温系统分区加热的条件下进行镀膜，这样就达到了在一个工作节拍同时镀多片玻璃的目的，镀膜后的玻璃基板随传输垫板经过卸载台、回传模块到达装载台，通过机械手或人工用取片爪取出经镀膜的玻璃基板。使用取片爪时，取片爪从玻璃基板与挡边条之间的间隙进入，然后夹紧玻璃两侧或四周的侧面，托住底面，整个过程不接触镀膜面，然后把玻璃基板取出。

一般来讲，加热板四周边缘散热比较快，因此玻璃基板在工艺腔进行镀膜时，加热板边缘部位的加热功率大于中心部位的功率，同时这样还可以加快加热速度。

本发明的LPCVD系统，其结构相对简单，整个工艺过程也得到了简化，通过在传输系统上设置传输垫板，对各腔室、装载台和卸载台进行相应的面积扩充，针对性的实施分区控温和分区供气喷淋等设计措施，实现了多片玻璃基板同时镀膜的功能，大幅降低生产成本，成倍提高生产效率。同时，玻璃是在传输垫板上完成整个工艺过程，玻璃与传输滚轮和顶针系统不再接触，传输过程中产生的冲击力也就不会影响玻璃。在整个工艺过程中玻璃传输平稳，无刚性碰撞，减少玻璃破碎的机率，即使玻璃破碎也不用开盖维护，只需要在工艺镀膜完成后从传输垫板上把碎玻璃清除即可，解决了工艺过程中玻璃破碎影响正常生产这一难题。

附图说明

图1是本发明与传统工艺中的工艺腔及玻璃基板的俯视结构对比示意图；

图2是本发明中传输系统与玻璃基板的剖面结构示意图；

图3是本发明工艺腔中加热板与传输垫板及玻璃基板的剖面结构示意图；

图4是本发明中传输垫板、玻璃基板及取片爪的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种LPCVD系统，包括装载台、预热腔、工艺腔1、冷却腔、卸载台、回传模块等以及依次通过上述各部件的传输系统，该传输系统上设有用于同时放置三片玻璃基板2的传输垫板3。另外，玻璃基板2由原传统结构中的横向放置改为纵向放置，如图1所示。

如图2所示，传输垫板3的四周边缘设有挡边条4，即传输垫板3是由底板5和挡边条4组成的，挡边条4可以起到保温作用。这种结构还可以避免底板5变形，保证底板5与加热板7良好的面接触；同时挡边条4与玻璃基板2之间留有一定的间隙。挡边条4以内紧贴挡边条4的传输垫板3表面以及每片玻璃基板2放置处之间的传输垫板3表面设有凹槽8。

传输垫板3上由凹槽8形成的各个凸起平面11的形状、面积均相同，以适应相同形状和面积的玻璃基板2置于其上。因此三片玻璃基板2可以分别置于由凹槽8形成的三个凸起平面11上，各片玻璃基板2的长边和短边分别大于各个凸起平面11的长边和短边。

本系统中的工艺腔1比传统的工艺腔相应的增大了面积，类似的还有装载台、预热腔、冷却腔和卸载台等。工艺腔1内的上部设有分区供气的喷淋系统，精确控制各分区的供气量，来保证每片玻璃基板2镀膜厚度均匀。

工艺腔1中加热板7内部设有分区加热的控温系统，结合传输垫板3的结构，采用分区加热，分区控温。

如图3所示，加热板7上设有用于支撑和加热传输垫板3的凸起平面12。加热板7凸起平面12的表面平整光滑，其长、短边分别小于传输垫板3的长、短边，但是分别大于传输垫板3上凸起平面11的长、短边。同时，加热板7凸起平面12的长、短边分别大于所有玻璃基板2的短边之和和长边。以上结构设计能够充分保障加热的均匀性。

如图4所示，装载台上设有取片爪9，取片爪9上与玻璃基板2接触的部分设有缓冲垫10，避免对玻璃基板2产生刚性冲击力而导致其破碎。

基于上述LPCVD系统的工艺：工艺开始时，将玻璃基板2置于装载台上的传输垫板3上，由传输垫板3带动一起进入预热腔预热，然后进入工艺腔1，在喷淋系统分区供气和加热板7中控温系统分区加热的条件下进行镀膜，这样就达到了在一个工作节拍同时镀多片玻璃的目的，镀膜后的玻璃基板2随传输垫板3经过卸载台、回传模块到达装载台，通过人工用取片爪9取出经镀膜的玻璃基板2，取片爪9从玻璃基板2与挡边条4之间的间隙进入，然后夹紧玻璃基板2两侧或四周的侧面，托住底面，整个取片过程不接触镀膜面。

由于加热板7四周边缘散热比较快，因此玻璃基板2在工艺腔1进行镀膜时，加热板7边缘部位的加热功率大于中心部位的功率，同时这样还可以加快加热速度。

Claims (6)

1.一种LPCVD系统，包括装载台、预热腔、工艺腔、冷却腔、卸载台、回传模块以及依次通过上述各部件的传输系统，其特征在于该传输系统上设有用于同时放置若干片玻璃基板的传输垫板，传输垫板的四周边缘设有挡边条，挡边条以内紧贴挡边条的传输垫板表面以及每片玻璃基板放置处之间的传输垫板表面设有凹槽；所述每片玻璃基板分别置于传输垫板上由凹槽形成的各个凸起平面上，每片玻璃基板的长边和短边分别大于各个凸起平面的长边和短边；所述工艺腔中加热板内部设有分区加热的控温系统；所述加热板上设有用于支撑和加热传输垫板的凸起平面；所述传输垫板的长边和短边分别大于加热板上凸起平面的长边和短边。

2.根据权利要求1所述的LPCVD系统，其特征在于所述各个凸起平面的形状、面积均相同。

3.根据权利要求1所述的LPCVD系统，其特征在于所述工艺腔内上部设有分区供气的喷淋系统。

4.根据权利要求1所述的LPCVD系统，其特征在于所述装载台上设有取片爪，取片爪与玻璃基板的侧面和底面接触，取片爪上与玻璃基板接触的部分设有缓冲垫。

5.一种LPCVD工艺，其特征在于采用权利要求1～4之任一项所述的LPCVD系统，工艺开始时，将玻璃基板置于装载台上的传输垫板上，由传输垫板带动一起进入预热腔预热，然后进入工艺腔，在喷淋系统分区供气和加热板中控温系统分区加热的条件下进行镀膜，镀膜后的玻璃基板随传输垫板经过卸载台、回传模块到达装载台，通过机械手或人工用取片爪取出经镀膜的玻璃基板。

6.根据权利要求5所述的LPCVD工艺，其特征在于所述玻璃基板在工艺腔进行镀膜时，加热板边缘部位的加热功率大于中心部位的功率。