CN107623052B - 一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统，包括依次连接的上料台、红外加热腔、缓冲腔一、工艺腔、缓冲腔二、卸载腔、缓存台及自动上下料装置，通过底部设置的下传输装置将装载有待镀膜硅片的载板从自动上下料装置传输至上料台。镀膜时，三甲基铝通过N2或Ar携带并从分气块进入工艺腔的腔体，O2或N2O从离子源进入腔体，三甲基铝和O2或N2O经过射频电离后在硅片表面产生沉积而完成Al2O3镀膜；陶瓷板用于隔离三甲基铝与O2或N2O并起绝缘作用。该发明实现了太阳能电池片的高效Al2O3镀膜钝化，具有系统自动化程度高、镀膜速度快、成本低、镀膜质量高并适于工业化量产的优点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池片生产技术领域，特别涉及一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统和方法。
背景技术
随着光伏发电的应用越来越广及生产成本的越来越高，有效控制晶体硅光伏组件的成本，特别是硅片成本尤其重要，即采用更薄的硅片以及增加电池的转换效率是降低硅片成本的重要手段。目前，转换效率大于20%的电池结构都具有电介质层的钝化表面，即通常在P型太阳能电池片背面镀有一层Al2O3薄膜形成表面钝化（非受光面）或在N型太阳能电池片正面镀有一层Al2O3薄膜形成钝化（受光面），通过表面钝化使太阳能电池片获得如下特性：
①Al2O3薄膜钝化层作为背反射器，可以增加长波光的吸收；
②Al2O3薄膜钝化层介于硅基体和铝背面场间，可以有效减少电池片的翘曲，有利于产业化良率的提高；
③原子态的氢饱和基体表面悬挂键，有效降低界面复合，提高载流子收集效率；
④大量的固定电荷的场钝化效应，可以提高载流子收集效率，增加短路电流，改善电池的整体性能。
目前，业界普遍采用的太阳能电池片表面Al2O3钝化方法有如下几种：
①原子层沉积（ALD）Al2O3：具有沉积温度低，薄膜厚度易控制、精确度高、钝化性能良好且可满足工业话生产的优点，但成本高且镀膜速度低；
②反应性溅射：该方法获得的Al2O3薄膜层具有烧结稳定性差的缺点；
③等离子体增强化学的气相沉积法（PECVD）：该种方法获得的Al2O3薄膜层质量高，且镀膜速度快、成本低，易于量产，因而是目前主流的Al2O3镀膜钝化方法。
本发明的目的在于提供一种基于PECVD的太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统和方法，以实现太阳能电池片表面的高效钝化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统，包括依次连接的上料台、红外加热腔、缓冲腔一、工艺腔、缓冲腔二、卸载腔、缓存台及自动上下料装置，两端的所述上料台及自动上下料装置通过系统底部设置的下传输装置连通以用于将装载有待镀膜硅片的载板从所述自动上下料装置传输至所述上料台；
所述工艺腔包括：设置在所述工艺腔底部的底部加热器，设置在所述底部加热器上方的至少一个离子源，对应设置在所述离子源侧部的侧部加热器，及设置于所述离子源两侧的分气块；所述离子源的下方两侧还设置有陶瓷板。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜方法，包括如下步骤：
①装载有待镀膜硅片的载板进入所述上料台完成上料状态；
②在传输系统的作用下将装载有待镀膜硅片的载板输送至红外加热腔进行预热至300~500℃；
③经红外预热的硅片被输送至缓冲腔一并保持硅片恒温在300~500℃，并等待后续装载有待镀膜硅片的载板的预热；
④硅片进入工艺腔内，在300~500℃恒温及真空状态下进行等离子体增强化学的气相沉积并在硅片表面形成Al2O3薄膜镀层；
⑤经等离子体增强化学的气相沉积镀膜后的硅片被输送至所述缓冲腔二，并等待后续载板上硅片的等离子体增强化学的气相沉积镀膜；
⑥硅片镀膜后的载板进入所述卸载腔并使载板从真空状态过渡到大气状态；
⑦大气状态的载板进入所述缓存台以保障设备的连续运行，并在所述自动上下料装置短时故障时存放多张载板进行缓存；
⑧载板进入所述自动上下料装置将镀膜后的硅片放入花篮，然后将新的待镀膜硅片放置于载板上；
⑨装置有待镀膜硅片的载板经镀膜系统底部的下传输装置输送至所述上料台实现上料状态并使载板实现循环。
其中，步骤④中，三甲基铝通过N2或Ar携带并从所述分气块进入所述工艺腔的腔体，O2或N2O从所述离子源进入所述腔体，三甲基铝和O2或N2O经过射频电离后在硅片表面产生沉积而完成Al2O3镀膜；其中，所述陶瓷板用于隔离三甲基铝与O2或N2O并起绝缘作用。
其中，步骤④中，所述离子源的射频电源频率为13.56MHz，射频电源功率为100~1000W；工艺气体流量范围：三甲基铝为30~300sccm，O2或N2O为100~2000sccm，N2或Ar为100~2000sccm。
通过上述技术方案，本发明通过优化镀膜系统及工艺，可以有效的实现硅片的自动上下料、自动预热、高效镀膜、自动压力转换以及载板的自动循环，从而实现了太阳能电池片的高效Al2O3镀膜钝化，具有系统自动化程度高、镀膜速度快、成本低、镀膜质量高并适于工业化量产的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的镀膜系统结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的工艺腔结构示意图。
图中数字表示：
11.腔体 12.底部加热器 13.离子源
14.侧部加热器 15.分气块 16.陶瓷板
17.载板 18.硅片
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1，本发明提供的太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统，包括依次连接的上料台、红外加热腔、缓冲腔一、工艺腔、缓冲腔二、卸载腔、缓存台及自动上下料装置，两端的上料台及自动上下料装置通过系统底部设置的下传输装置连通以用于将装载有待镀膜硅片的载板从自动上下料装置传输至上料台。
参考图2，工艺腔包括：设置在工艺腔底部的底部加热器12，并列设置在底部加热器12上方的两个离子源13以用于将O2或N2O通入工艺腔的腔体11，对应设置在两个离子源13侧部的侧部加热器14，及设置于离子源13两侧的分气块15，即两个离子源13的两侧及中间共设置有三个分气块15以用于将携带有三甲基铝的N2或Ar通入工艺腔的腔体11；每个离子源13的下方两侧还设置有陶瓷板16以用于隔离三甲基铝与O2或N2O并起绝缘作用。
基于上述的一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统，本发明还提供了一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜方法，包括如下步骤：
①装载有待镀膜硅片18的载板17进入上料台完成上料状态；
②在传输系统的作用下将装载有待镀膜硅片18的载板17输送至红外加热腔进行预热至300~500℃；
③经红外预热的硅片18被输送至缓冲腔一并保持硅片18恒温在300~500℃，并等待后续装载有待镀膜硅片18的载板17的预热；
④硅片18进入工艺腔内，在300~500℃恒温及真空状态下进行等离子体增强化学的气相沉积并在硅片18表面形成Al2O3薄膜镀层；其中，三甲基铝通过N2或Ar携带并从分气块15进入工艺腔的腔体11，O2或N2O从离子源13进入腔体11，三甲基铝和O2或N2O经过射频电离后在硅片18表面产生沉积而完成Al2O3镀膜；其中，陶瓷板16用于隔离三甲基铝与O2或N2O并起绝缘作用；其中，离子源13的射频电源频率为13.56MHz，射频电源功率为100~1000W；工艺气体流量范围：三甲基铝为30~300sccm，O2或N2O为100~2000sccm，N2或Ar为100~2000sccm；
⑤经等离子体增强化学的气相沉积镀膜后的硅片18被输送至缓冲腔二，并等待后续载板17上硅片18的等离子体增强化学的气相沉积镀膜；
⑥硅片18镀膜后的载板17进入卸载腔并使载板17从真空状态过渡到大气状态；
⑦大气状态的载板17进入缓存台以保障设备的连续运行，并在所述自动上下料装置短时故障时存放多张载板17进行缓存；
⑧载板17进入自动上下料装置将镀膜后的硅片18放入花篮，然后将新的待镀膜硅片18放置于载板17上；
⑨装置有待镀膜硅片18的载板17经镀膜系统底部的下传输装置输送至上料台实现上料状态并实现自动循环上料。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统，其特征在于，包括依次连接的上料台、红外加热腔、缓冲腔一、工艺腔、缓冲腔二、卸载腔、缓存台及自动上下料装置，两端的所述上料台及自动上下料装置通过系统底部设置的下传输装置连通以用于将装载有待镀膜硅片的载板从所述自动上下料装置传输至所述上料台；
所述工艺腔包括：设置在所述工艺腔底部的底部加热器，设置在所述底部加热器上方的至少一个离子源以用于将O2或N2O通入所述工艺腔的腔体，对应设置在所述离子源侧部的侧部加热器，及设置于所述离子源两侧的分气块以用于将携带有三甲基铝的N2或Ar通入所述工艺腔的腔体；所述离子源的下方两侧还设置有陶瓷板以用于隔离三甲基铝与O2或N2O并起绝缘作用。
2.一种太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜方法，其基于权利要求1的太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜系统，其特征在于，包括如下步骤：
①装载有待镀膜硅片的载板进入所述上料台完成上料状态；
②在传输系统的作用下将装载有待镀膜硅片的载板输送至红外加热腔进行预热至300~500℃；
③经红外预热的硅片被输送至缓冲腔一并保持硅片恒温在300~500℃，并等待后续载有待镀膜硅片的载板的预热；
④硅片进入工艺腔内，在300~500℃恒温及真空状态下进行等离子体增强化学的气相沉积并在硅片表面形成Al2O3薄膜镀层；其中，三甲基铝通过N2或Ar携带并从所述分气块进入所述工艺腔的腔体，O2或N2O从所述离子源进入所述腔体，三甲基铝和O2或N2O经过射频电离后在硅片表面产生沉积而完成Al2O3镀膜；其中，所述陶瓷板用于隔离三甲基铝与O2或N2O并起绝缘作用；
⑤经等离子体增强化学的气相沉积镀膜后的硅片被输送至所述缓冲腔二，并等待后续载板上硅片的等离子体增强化学的气相沉积镀膜；
⑥硅片镀膜后的载板进入所述卸载腔并使载板从真空状态过渡到大气状态；
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⑧载板进入所述自动上下料装置将镀膜后的硅片放入花篮，然后将新的待镀膜硅片放置于载板上；
⑨装置有待镀膜硅片的载板经镀膜系统底部的下传输装置输送至所述上料台实现上料状态并使载板实现循环。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池片钝化用Al2O3镀膜方法，其特征在于，步骤④中，所述离子源的射频电源频率为13.56MHz，射频电源功率为100~1000W；工艺气体流量范围：三甲基铝为30~300sccm，O2或N2O为100~2000sccm，N2或Ar为100~2000sccm。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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