CN110223950A - 一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构及其制作方法 - Google Patents

一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，包括托盘四周的托盘顶部和托盘口袋底部，所述托盘口袋底部四周倒角设置有斜边，所述斜边上设置有若干个定位点，所述斜边内侧相邻设置有四周支撑结构，所述四周支撑结构内侧与所述托盘口袋底部边缘相邻，所述托盘口袋底部开设有若干个导气孔。本发明既可限制硅片尽量位于托盘的中央部分，也防止托盘边缘遮挡导致在硅片边缘沉积薄膜不均匀，还可以有效防止硅片尤其是超薄硅片因受热或遇气流而越出托盘口袋底部；可防止硅片与托盘底面大面积接触造成硅片底面污染；可有效消除取放硅片时硅片与托盘之间产生的压力差，还可以保证硅片充分受热均匀。

Description

一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构及其制作 方法
技术领域
本发明属于太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构及其制作方法。
背景技术
能源是一个国家赖以生存和发展的动力。在化石能源日益枯竭和环境问题凸显的时代，新型可替代能源的研究将为国民经济持续发展提供有力的保障。太阳能可以稳定而持续的输出，在清洁能源中更具竞争力。
目前，各种构型的晶体硅(c-Si)组件占据绝大部分的市场份额。从发电量和节约成本两方面考虑，高效组件在光伏系统安装中占有绝对优势，获得高效率晶体硅太阳电池是获得高效组件的基础。晶体硅表面钝化技术是高效率晶体硅太阳电池中的关键，有效的表面钝化可以提高少数载流子的寿命，提高太阳电池的开路电压及光电性能。
硅异质结(SHJ)太阳电池采用氢化非晶硅(a-Si:H)基薄膜钝化晶体硅表面，器件的开路电压高达750mV，且利用该异质技术结合背接触结构制备的太阳电池现已达到26.3％的转换效率，具有非常高的降本潜力。其中，硅异质结太阳电池的关键技术——表面钝化层为非晶硅基薄膜，生长于晶体硅表面后可使载流子复合速率降低到小于10cm/s.常规用于沉积硅基薄膜的托盘，多次循环使用后表面容易被污染，与硅片接触的部分会在晶体硅表面造成污染，且硅片边缘处的薄膜由于趋肤效应而变薄，导致被污染部分和边缘部分有较多的载流子复合而限制器件性能的进一步提升。
因此，提供一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构及其制作方法，对于降低少数载流子复合和进一步获得规模化高效率硅异质结太阳电池实属必要。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构及其制作方法，包括口袋的四边、多点接触支撑结构和导气结构，通过使用本方案的托盘沉积硅异质结太阳电池的硅基薄膜钝化层，降低托盘晶体硅表面的污染；抑制晶体硅与硅基薄膜构成异质界面缺陷态产生的几率；提高表面钝化性能和硅异质结太阳电池的转换效率。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，包括托盘四周的托盘顶部和托盘口袋底部，所述托盘口袋底部四周倒角设置有斜边，所述斜边外侧与所述托盘顶部内侧相邻，所述斜边上设置有若干个定位点，所述斜边内侧相邻设置有四周支撑结构，所述四周支撑结构内侧与所述托盘口袋底部边缘相邻，所述托盘口袋底部开设有若干个导气孔。
优选的，所述导气孔与所述托盘口袋底部所在平面成一定角度，该角度在10-90°之间。
优选的，所述斜边的斜面与所述托盘口袋底部所在平面之间的夹角在10～85°之间。
优选的，所述定位点设置于所述斜边的斜面上，所述定位点的结构为圆柱形、椭圆柱型、三角形或者方形。
优选的，所述定位点在所述斜边长度方向上的尺寸小于10mm，且，所述定位点与所述托盘口袋底部所在平面之间的夹角大于所述斜边的斜面与所述托盘口袋底部所在平面之间的夹角。
优选的，所述托盘口袋底部中部设置有中央支撑结构。
优选的，所述中央支撑结构的形状为点状、线状或面状，且所述中央支撑结构与所述托盘口袋底部的接触面积小于10mm2。
优选的，所述四周支撑结构和所述中央支撑结构与所述托盘口袋底部的接触面积之和小于所述托盘口袋底部面积的10％。
优选的，所述四周支撑结构和所述中央支撑结构的高度均小于1mm。
一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构制作方法，包括以下步骤：
S1：提供一个任意材质的托盘，在该托盘的表面开凿一个口袋凹槽，该口袋凹槽四周预留有一定长度的限位边，所述口袋凹槽底部为托盘口袋底部，所述限位边为托盘顶部；
S2：将口袋凹槽四周预留的一定长度限位边的内侧部分倒边加工为斜边；
S3：在斜边上设置若干个定位点；
S4：在斜边的内侧设置一圈四周支撑结构；
S5：在托盘口袋底部开设若干个导气孔。
本发明的有益技术效果是：(1)本发明的正方形的托盘口袋底部四周对应倒角设置有四条斜边，可有效减少硅片和托盘顶部边缘的高度差，降低由于趋肤效应在等离子辉光区引起生长基团不能到达生长表面的缺点，使得硅片四边上的硅基薄膜没有减薄的趋势。
(2)本发明的斜边外侧与所述托盘顶部内侧相邻，每条斜边上设置有两个以上的定位点，既可限制硅片尽量位于托盘的中央部分，也防止托盘边缘遮挡导致在硅片边缘沉积薄膜不均匀，还可以有效防止硅片尤其是超薄硅片因受热或遇气流而越出托盘口袋底部。
(3)本发明的斜边内侧相邻设置有四周支撑结构，可防止硅片与托盘底面大面积接触造成硅片底面污染。
(4)本发明的托盘口袋底部开设有若干个导气孔，开孔面积小于2mm2，可有效消除取放硅片时硅片与托盘之间产生的压力差，还可以保证硅片充分受热均匀。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的结构示意图。
图2为本发明的图1中AA’区域的剖视图。
图3为本发明的图1中BB’区域的剖视图。
图4为本发明的一个实施例的步骤流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图4所示，一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构制作方法，包括以下步骤：
S1：提供一个任意材质的托盘，在该托盘的表面开凿一个口袋凹槽，该口袋凹槽四周预留有一定长度的限位边，所述口袋凹槽底部为托盘口袋底部，所述限位边为托盘顶部；
S2：将口袋凹槽四周预留的一定长度限位边的内侧部分倒边加工为斜边；
S3：在斜边上设置若干个定位点；
S4：在斜边的内侧设置一圈四周支撑结构；
S5：在托盘口袋底部开设若干个导气孔。
按照上述制作方法可制作出一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，如图1所示，该结构包括托盘四周的托盘顶部11和托盘口袋底部17，该托盘结构为正方形，从而托盘口袋底部也为正方形，所述正方形的托盘口袋底部17四周对应倒角设置有四条斜边12，可有效减少硅片和托盘顶部边缘的高度差，降低由于趋肤效应在等离子辉光区引起生长基团不能到达生长表面的缺点，使得硅片四边上的硅基薄膜没有减薄的趋势，所述斜边12外侧与所述托盘顶部11内侧相邻，每条所述斜边12上设置有两个以上的定位点14，既限制硅片尽量位于托盘的中央部分，也防止托盘边缘遮挡导致在硅片边缘沉积薄膜不均匀，还可以有效防止硅片尤其是超薄硅片因受热或遇气流而越出托盘口袋底部；所述斜边12内侧相邻设置有四周支撑结构13，防止硅片与托盘底面大面积接触造成硅片底面污染，所述四周支撑结构13内侧与所述托盘口袋底部17边缘相邻，所述托盘口袋底部17开设有若干个导气孔15，开孔面积小于2mm2，可有效消除取放硅片时硅片与托盘之间产生的压力差，还可以保证硅片充分受热均匀。
优选的，本方案中的化学气相沉积工艺包括等离子体化学气相沉积工艺、热丝化学气相沉积工艺及光催化化学气相沉积工艺中的一种或多种。
优选的，本方案中的化学气相沉积的氢化硅基薄膜包括：硅薄膜、硅碳薄膜、硅氧薄膜、硅氮薄膜和硅锗薄膜中的一层或者多层复合薄膜。
优选的，本方案中的化学气相沉积的氢化硅基薄膜的结构包括非晶、纳米晶、微晶和多晶中的一种或者复合种类。
如图3所示，在上述方案的基础上优选的，所述导气孔15与所述托盘口袋底部17所在平面成一定角度，该角度在10-90°之间；通常情况下，该角度不选择90°，因为当导气孔15与所述托盘口袋底部17所在平面垂直时，热量会直接传导至硅片上，从而有可能使硅片上形成黑斑，使硅片质量降低。
优选的，所述斜边12的斜面与所述托盘口袋底部17所在平面之间的夹角在10～85°之间。
优选的，所述定位点14设置于所述斜边12的斜面上，所述定位点14的结构为圆柱形、椭圆柱型、三角形或者方形。
优选的，所述定位点14在所述斜边12长度方向上的尺寸小于10mm，保证定位点与硅片的接触幅度小于5mm，且，所述定位点14与所述托盘口袋底部17所在平面之间的夹角大于所述斜边12的斜面与所述托盘口袋底部17所在平面之间的夹角。
如图2所示，在上述方案的基础上优选的，所述托盘口袋底部17中部设置有中央支撑结构16。可有效分担一部分硅片的支撑力，配合四周支撑结构13使用。
优选的，所述中央支撑结构16的形状为点状、线状或面状，且所述中央支撑结构16与所述托盘口袋底部17的接触面积小于10mm2。以保证硅片与托盘口袋底部的接触面积尽量小。
优选的，所述四周支撑结构13和所述中央支撑结构16与所述托盘口袋底部17的接触面积之和小于所述托盘口袋底部17面积的10％。以减少接触带来的污染。
优选的，所述四周支撑结构13和所述中央支撑结构16的高度均小于1mm。在硅片容量一等的情况下，可相应减小托盘结构的高度，即托盘顶部的高度；在托盘顶部的高度一定的情况下，可增大硅片容量。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，包括托盘四周的托盘顶部(11)和托盘口袋底部(17)，所述托盘口袋底部(17)四周倒角设置有斜边(12)，所述斜边(12)外侧与所述托盘顶部(11)内侧相邻，所述斜边(12)上设置有若干个定位点(14)，所述斜边(12)内侧相邻设置有四周支撑结构(13)，所述四周支撑结构(13)内侧与所述托盘口袋底部(17)边缘相邻，所述托盘口袋底部(17)开设有若干个导气孔(15)。
2.根据权利要求1所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述导气孔(15)与所述托盘口袋底部(17)所在平面成一定角度，该角度在10-90°之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述斜边(12)的斜面与所述托盘口袋底部(17)所在平面之间的夹角在10～85°之间。
4.根据权利要求1所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述定位点(14)设置于所述斜边(12)的斜面上，所述定位点(14)的结构为圆柱形、椭圆柱型、三角形或者方形。
5.根据权利要求4所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述定位点(14)在所述斜边(12)长度方向上的尺寸小于10mm，且，所述定位点(14)与所述托盘口袋底部(17)所在平面之间的夹角大于所述斜边(12)的斜面与所述托盘口袋底部(17)所在平面之间的夹角。
6.根据权利要求1所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述托盘口袋底部(17)中部设置有中央支撑结构(16)。
7.根据权利要求6所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述中央支撑结构(16)的形状为点状、线状或面状，且所述中央支撑结构(16)与所述托盘口袋底部(17)的接触面积小于10mm2。
8.根据权利要求7所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述四周支撑结构(13)和所述中央支撑结构(16)与所述托盘口袋底部(17)的接触面积之和小于所述托盘口袋底部(17)面积的10％。
9.根据权利要求6所述的一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构，其特征在于，所述四周支撑结构(13)和所述中央支撑结构(16)的高度均小于1mm。
10.一种用于化学气相沉积硅基薄膜钝化层的托盘结构制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：提供一个任意材质的托盘，在该托盘的表面开凿一个口袋凹槽，该口袋凹槽四周预留有一定长度的限位边，所述口袋凹槽底部为托盘口袋底部(17)，所述限位边为托盘顶部(11)；
S2：将口袋凹槽四周预留的一定长度限位边的内侧部分倒边加工为斜边(12)；
S3：在斜边(12)上设置若干个定位点(14)；
S4：在斜边(12)的内侧设置一圈四周支撑结构(13)；
S5：在托盘口袋底部(17)开设若干个导气孔(15)。
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