CN108598211A - 一种晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，将相邻石墨舟片上对应的每对定位卡点均用陶瓷环套住，然后将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，进行第一遍预处理；第一遍预处理结束后，将石墨舟上的螺母松开，使用手指拨动两片相邻的石墨舟片，石墨舟片之间间距增大，陶瓷环自动掉落，再将螺母拧紧，将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，运行第二遍预处理工艺；第二遍预处理工艺分两步进行，两步工艺的参数不同。本发明的预处理方法使石墨舟在特定条件下，卡点仅进行一遍预沉积，石墨舟其它部位进行两遍预沉积，预处理后的石墨舟承载硅片镀膜，减少了硅片色差的产生，提高了整体镀膜的均匀性，且降低了处理成本，更易推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池中的PECVD工序所用的石墨舟,特别是一种晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法。
背景技术
PECVD岗位生产过程中需要使用石墨舟作为工夹具来承载硅片完成镀膜，由于新石墨舟的电导率较硅片电导率大，两者沉积速率有较大的差异，因此石墨舟在使用前都要经过预处理在石墨舟表面沉积一层氮化硅，使石墨舟片的电导率与硅片接近，在镀膜时才能保证整片硅片颜色的均匀性。传统使用的预处理方式为：使用原始硅片或石墨假片插到石墨舟中沉积氮化硅膜，沉积时间为7000-8000s之间，处理完成之后将原始硅片或石墨假片卸出。此种方式的弊端是：使用原始硅片沉积后，原始硅片经过长时间高温，晶体内部结构发生变化，再次使用时转换效率偏低，且容易报废；若使用石墨假片，易碎且成本较高，不适合推广。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺陷，提出了一种晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，可降低石墨舟预处理的成本以及提高预处理效果，减少色差片的产生，提高整管镀膜均匀性。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，包括以下步骤：
(1)用一个空心柱体陶瓷环将相邻两片石墨舟片上对应的一对石墨舟定位卡点套住，整个石墨舟的相邻石墨舟片上所有对应的一对定位卡点均采用陶瓷环套住，以便沉积过程中保护卡点无氮化硅沉积；然后将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，进行预沉积；石墨舟放入预沉积设备后，先对预沉积设备进行抽真空，同时将预沉积设备中的温度升高到设定的温度值，测试预沉积设备中的压力，当压力达到真空状态后，保持预沉积设备中的温度在前述设定的温度值，然后通入氨气，使预沉积设备中的压力达到设定的压力；在前述设定的温度值和设定的压力条件下开始运行第一遍预处理工艺，设置第一遍预处理的其它工艺参数，进行第一遍预处理；
(2)第一遍预处理结束后，将沉积后的剩余气体抽走，防止泄露到环境中造成爆炸，为打开炉门做准备，抽气的具体操作是：先抽真空将剩余气体抽走，然后向预沉积设备中通入少量氮气稀释剩余气体，再抽真空将气体抽走，然后再通入氮气后抽真空，用氮气稀释三次后，抽真空，最后再通入氮气使预沉积设备内的压力与外界压力平衡，打开炉门，PECVD设备自动将第一遍预处理后的石墨舟从石英管运出到小推车上，由操作人员将石墨舟抬至平整的桌面上，将石墨舟上的螺母松开，使用手指拨动两片相邻的石墨舟片，使石墨舟片之间的间距增大，陶瓷环自动掉落到桌面上，等石墨舟上所有的陶瓷环都掉落以后，将石墨舟上的螺母拧紧，将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，运行第二遍预处理工艺；
(3)第二遍预处理之前和第一遍预处理一样，先将预沉积设备内抽真空，同时将预沉积设备中的温度升高到步骤(1)所述设定的温度值，测试预沉积设备中的压力，当压力达到真空状态后，保持预沉积设备中的温度在前述设定的温度值，然后通入氨气，使预沉积设备中的压力达到步骤(1)所述设定的压力，在所述设定的温度值和设定的压力条件下开始运行第二遍预处理工艺，第二遍预处理工艺分两步进行，分别设置每一步的工艺参数进行预沉积；
(4)完成第二遍预处理后，采用和步骤(2)同样的方法分批次抽真空，通氮气稀释，再抽真空，再通氮气稀释，用氮气稀释三次以后，抽真空，再通入氮气使设备内外压力平衡，打开炉门，取出石墨舟，石墨舟的预处理完成。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其中，步骤(1)和步骤(3)所述设定的温度值为430-480℃。
前述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其中，步骤(1)和步骤(3)所述设定的压力为190-220Pa。
前述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其中，步骤(1)所述第一遍预处理的其它工艺参数为：硅烷流量为500-700sccm，氨气流量4000-5500sccm，功率5000-6000W，处理时间7500-9800s。
前述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其中，步骤(3)中两步预处理的工艺参数分别为：
第一步：硅烷流量1000-1500sccm，氨气流量4500-5000sccm，功率
5200-5800W，处理时间200-500s，在该条件下完成第二遍预处理的第一步沉积工作；
第一步完成后，温度和压力不变，将其它工艺参数调整为：硅烷流量400-600sccm，氨气流量5000-6000sccm，功率5200-5800W，处理时间300-600s。
前述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其中，所述的陶瓷环为空心柱体结构，其横截面为圆形或多边形。
前述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其中，所述陶瓷环的内径大于卡点的外径，陶瓷环长度与相邻两个石墨舟片的间距相等。
前述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其中，所述陶瓷环的内径为6mm，外径为8mm，长度为11mm。
本专利的特点在于利用陶瓷环将石墨舟定位柱套住，保护定位柱卡点在第一遍预沉积过程中表面没有被氮化硅覆盖。之后匹配相应的预处理工艺参数进行第二遍预沉积，这样，石墨舟在预处理时，定位卡点仅进行一遍预沉积，石墨舟的其它部位均进行两遍预沉积，用该方法预处理后的石墨舟满足使用要求，可直接将石墨舟正常使用。预处理后的石墨舟承载硅片进行镀膜，能明显减少色差片的产生，极大地提高了镀膜的均匀性，且无假片成本产生，可节约企业成本，有助于企业经济效益的提高，更易推广使用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述优势和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并结合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是实施例中表1数据分布的直方图；
图2是常规工艺(A)和本发明工艺(B)预处理的石墨舟对硅片镀膜后的效果对比；
图3是本发明工艺中石墨舟上的卡点被陶瓷环套住的示意图；
图4是图3的局部放大示意图。
图中，1：石墨舟片 2：螺栓 3：卡点 4：陶瓷环
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，结合附图详细说明如下。
本发明的工艺具体为:
(1)用一个空心柱体陶瓷环将相邻两片石墨舟片上对应的一对石墨舟定位卡点套住,整个石墨舟的相邻石墨舟片上所有对应的一对定位卡点均采用陶瓷环套住，以便沉积过程中保护卡点无氮化硅沉积，然后将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，进行预沉积；石墨舟放入预沉积设备后，先对预沉积设备进行抽真空，同时将预沉积设备中的温度升高到430-480℃，测试预沉积设备中的压力，当压力达到真空状态后，保持预沉积设备中的温度在430-480℃，然后通入氨气，使预沉积设备中的压力达到190-220Pa；在温度为430-480℃，压力为190-220Pa的条件下开始运行第一遍预处理工艺，第一遍预处理工艺的参数设置为：硅烷流量为500-700sccm，氨气流量4000-5500sccm，功率5000-6000W，处理时间7500-9800s。
(2)第一遍预处理结束后，将沉积后的剩余气体抽走，防止泄露到环境中造成爆炸，为打开炉门做准备，抽气的具体操作是：先抽真空将剩余气体抽走，然后向预沉积设备中通入少量氮气稀释剩余气体，再抽真空将气体抽走，然后再通入氮气后抽真空，用氮气稀释三次后，抽真空，最后再通入氮气使预沉积设备内的压力与外界压力平衡，打开炉门，PECVD设备自动将第一遍预处理后的石墨舟从石英管运出到小推车上，由操作人员将石墨舟抬至平整的桌面上，等石墨舟上所有的陶瓷环都掉落以后(即陶瓷环的拆卸)，将石墨舟上的螺母松开，使用手指拨动两片相邻的石墨舟片，使石墨舟片之间的间距增大，陶瓷环自动掉落到桌面上，然后将石墨舟上的螺母拧紧，将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，运行第二遍预处理工艺；
(3)第二遍预沉积之前和第一遍预沉积一样，先将预沉积设备内抽真空，同时将预沉积设备中的温度升高到430-480℃，测试预沉积设备中的压力，当压力达到真空状态后，保持预沉积设备中的温度在430-480℃，然后通入氨气，使预沉积设备中的压力达到190-220Pa，在温度为430-480℃，压力为190-220Pa的条件下开始运行第二遍预处理工艺，第二遍预处理工艺包括两步，具体为：
第一步是在温度为430-480℃，压力为190-220Pa的条件下，设置工艺参数为：硅烷流量1000-1500sccm，氨气流量4500-5000sccm，功率5200-5800W，处理时间200-500s，在该条件下完成第二遍预处理的第一步沉积工作；
第一步完成后，温度和压力不变，将其它工艺参数调整为：硅烷流量400-600sccm，氨气流量5000-6000sccm，功率5200-5800W，处理时间300-600s。
第一步和第二步之间过渡时,仅将工艺参数进行调整，其它不变，不需将石墨舟取出。
(4)通过以上两步完成第二遍预处理后，采用和步骤(2)同样的方法分批次抽真空，通氮气稀释，再抽真空，再通氮气稀释，用氮气稀释三次以后，抽真空，再通入氮气使设备内外压力平衡，打开炉门，取出石墨舟，石墨舟的预处理完成。
所述的陶瓷环为空心柱体结构，其横截面可以是圆形或多边形，陶瓷环的内径应大于卡点的外径，陶瓷环长度与相邻两个石墨舟片的间距相等。具体地，陶瓷环内径可为6mm，外径可为8mm，长度可为11mm。
本发明使石墨舟定位卡点仅进行一遍预处理，石墨舟的其它部位均进行两遍预处理，满足了使用要求，用该方法预处理后的石墨舟对硅片进行镀膜，极大地提高了镀膜的均匀性。
表1是本发明和常规工艺对石墨舟预处理后，石墨舟承载硅片镀膜膜厚的不均匀性数据，从中可以明显看出，本发明预处理后的石墨舟对硅片镀膜后，显著降低了镀膜硅片膜厚的不均匀性。
表1.本发明和常规工艺预处理后的石墨舟对硅片镀膜膜厚的不均匀性对比
图1是表1数据的直方图，可以看出，本发明预处理后的石墨舟对硅片镀膜，膜厚的不均匀性数据比常规工艺得到的数据整体向左偏移，即不均匀性整体减小，说明本发明预处理后的石墨舟承载硅片镀膜，提高了硅片镀膜的均匀性。图1中，样本数均为18个，常规工艺预处理的石墨舟对硅片镀膜的均匀性数据的均值为0.02824，标准差为0.008701，本发明预处理的石墨舟对硅片镀膜的均匀性数据的均值为0.01876，标准差为0.005786，说明本发明比常规工艺具有更好的使用效果。
图2是常规工艺(A)和本发明工艺(B)预处理的石墨舟承载硅片镀膜后的效果对比，明显看出，常规工艺(A)预处理的石墨舟对硅片的镀膜非常不均匀，本发明(B)预处理的石墨舟对硅片的镀膜均匀性有很大改善，色差小。
图3是本发明石墨舟上的卡点被陶瓷环套住的示意图；图4是图3的局部放大图，图中，陶瓷环的长度等于相邻两个石墨舟片的间距，每个陶瓷环的两端恰好罩住一对对应的卡点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，利用上述技术内容做出些许更动或修饰的实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)用一个空心柱体陶瓷环将相邻两片石墨舟片上对应的一对石墨舟定位卡点套住，整个石墨舟的相邻石墨舟片上所有对应的一对定位卡点均采用陶瓷环套住，以便沉积过程中保护卡点无氮化硅沉积；然后将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，进行预沉积；石墨舟放入预沉积设备后，先对预沉积设备进行抽真空，同时将预沉积设备中的温度升高到设定的温度值，测试预沉积设备中的压力，当压力达到真空状态后，保持预沉积设备中的温度在前述设定的温度值，然后通入氨气，使预沉积设备中的压力达到设定的压力；在前述设定的温度值和设定的压力条件下开始运行第一遍预处理工艺，设置第一遍预处理的其它工艺参数，进行第一遍预处理；
(2)第一遍预处理结束后，将沉积后的剩余气体抽走，防止泄露到环境中造成爆炸，为打开炉门做准备，抽气的具体操作是：先抽真空将剩余气体抽走，然后向预沉积设备中通入少量氮气稀释剩余气体，再抽真空将气体抽走，然后再通入氮气后抽真空，用氮气稀释三次后，抽真空，最后再通入氮气使预沉积设备内的压力与外界压力平衡，打开炉门，PECVD设备自动将第一遍预处理后的石墨舟从石英管运出到小推车上，由操作人员将石墨舟抬至平整的桌面上，将石墨舟上的螺母松开，使用手指拨动两片相邻的石墨舟片，使石墨舟片之间的间距增大，陶瓷环自动掉落到桌面上，等石墨舟上所有的陶瓷环都掉落以后，将石墨舟上的螺母拧紧，将石墨舟放入PEVCD设备上舟区域，运行第二遍预处理工艺；
(3)第二遍预处理之前和第一遍预处理一样，先将预沉积设备内抽真空，同时将预沉积设备中的温度升高到步骤(1)所述设定的温度值，测试预沉积设备中的压力，当压力达到真空状态后，保持预沉积设备中的温度在前述设定的温度值，然后通入氨气，使预沉积设备中的压力达到步骤(1)所述设定的压力，在所述设定的温度值和设定的压力条件下开始运行第二遍预处理工艺，第二遍预处理工艺分两步进行，分别设置每一步的工艺参数进行预沉积；
(4)完成第二遍预处理后，采用和步骤(2)同样的方法分批次抽真空，通氮气稀释，再抽真空，再通氮气稀释，用氮气稀释三次以后，抽真空，再通入氮气使设备内外压力平衡，打开炉门，取出石墨舟，石墨舟的预处理完成。
2.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于步骤(1)和步骤(3)所述设定的温度值为430-480℃。
3.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于步骤(1)和步骤(3)所述设定的压力为190-220Pa。
4.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于步骤(1)所述第一遍预处理的其它工艺参数为：硅烷流量为500-700sccm，氨气流量4000-5500sccm，功率5000-6000W，处理时间7500-9800s。
5.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于步骤(3)中两步预处理的工艺参数分别为：
第一步：硅烷流量1000-1500sccm，氨气流量4500-5000sccm，功率5200-5800W，处理时间200-500s，在该条件下完成第二遍预处理的第一步沉积工作；
第一步完成后，温度和压力不变，将其它工艺参数调整为：硅烷流量400-600sccm，氨气流量5000-6000sccm，功率5200-5800W，处理时间300-600s。
6.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于所述的陶瓷环为空心柱体结构，其横截面为圆形或多边形。
7.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于所述陶瓷环的内径大于卡点的外径，陶瓷环长度与相邻两个石墨舟片的间距相等。
8.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池石墨舟预处理方法，其特征在于所述陶瓷环的内径为6mm，外径为8mm，长度为11mm。
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