CN113913790A - 一种平板式pecvd设备用多段式电极板辉光放电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，包括反应腔、腔盖、多个送气机构、上电极板和下电极板，所述腔盖设置在所述反应腔的上方，所述上电极板和下电极板设置在所述反应腔内，所述上电极板包括多个电极单元，所述多个送气机构分别与多个电极单元连通。本发明具有镀膜均匀性高、制造成本更低、能提升电池转换效率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体增强化学气相沉积设备领域，特指一种平板式PECVD设备用多段式电极板辉光放电装置。
背景技术
隧穿氧化钝化接触（TOPCon）由于具有显著减低界面的复合、更高的填充因子和更高的转换效率等特性，发展尤为迅速，已成为了新型钝化技术的研究热点，广泛应用在单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池等电池中。
平板式PECVD由于具有沉积温度要求较低、沉积速率快且稳定可控、成膜均匀性稳定性良好、针孔较少、不易龟裂等优点，而被广泛应用于制备TOPCon电池的工业生产中。
现有的平板式PECVD，主要由反应腔室、上电极板、下电极板等组成，采用平行平板式结构，在真空条件下上、下电极板通过辉光放电形成等离子体，由于需要产能大，耗能小，为了满足大产能的要求，只能采用增大单次装片量的方式，装片量增大，电极板的面积就必须增大，导致出现局部等离子体密度较低，辉光均匀性差，其放电均匀性就不能很好的满足TOPCon电池的要求，导致电池转换效率低。且当前的平板式PECVD设备所需微波电源价格昂贵且存在功率瓶颈，不适合更大规模的量产；因此当前的平板式PECVD设备不能很好的兼顾满足TOPCon电池的生产要求，如何更好的匹配TOPCon电池的生产要求，优化现有平板PECVD设备的均匀性和产能，以提升电池的转换效率，且同时兼顾成本的要求是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种镀膜均匀性高、制造成本更低、能提升电池转换效率的平板式PECVD设备用多段式电极板辉光放电装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，包括反应腔、腔盖、多个送气机构、上电极板和下电极板，所述腔盖设置在所述反应腔的上方，所述上电极板和下电极板设置在所述反应腔内，所述上电极板包括多个电极单元，所述多个送气机构分别与多个电极单元连通。
作为本发明的进一步改进：所述电极单元包括盒体和主管路，所述主管路与盒体连通，所述电极单元的盒体内设有匀流板，所述匀流板将盒体分隔成进气室和匀压室，所述匀流板上开设有多个匀流孔。
作为本发明的进一步改进：所述盒体的匀压室的一侧设有喷淋板，所述喷淋板与腔盖底面齐平，所述喷淋板上开设有多个喷淋孔。
作为本发明的进一步改进：所述主管路为中空管道，设置在所述电极单元的对称中心位置。
作为本发明的进一步改进：所述主管路与所述匀流孔错开布置。
作为本发明的进一步改进：还包括支撑柱和支撑绝缘套，所述上电极板通过支撑柱与腔盖相连，所述支撑柱通过支撑绝缘套与腔盖绝缘。
作为本发明的进一步改进：还包括放电电源和匹配网络电路，所述电极单元上均匀分布有多个电极接线柱，所述匹配网络电路一端与多个电极接线柱连接，所述匹配网络电路另一端与放电电源连接。
作为本发明的进一步改进：还包括绝缘机构和密封机构，所述绝缘机构和密封机构设置于所述电极单元与腔盖之间，所述绝缘机构用于隔绝电极单元与腔盖之间的电连接，所述密封机构用于防止反应腔的真空泄漏。
作为本发明的进一步改进：所述送气机构与主管路连通，所述送气机构包括绝缘管路、气动阀和流量控制器，所述气动阀和流量控制器设置在绝缘管路上，所述绝缘管路用于将工艺气体引入至电极单元的主管路中。
作为本发明的进一步改进：所述腔盖下底面设有绝缘隔板，所述绝缘隔板用于隔绝相邻两个电极单元之间的电连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的平板式PECVD设备用多段式电极板辉光放电装置，将电极板设计为多个电极单元，能够有效降低电极板的加工成本及加工难度，由于电极板具有可替换性，能够降低后期检修与维护成本，且多个电极单元匹配了多个送气机构，通过单独的送气机构可以调节局部区域的进气速率，以均衡反应腔内的气体量，避免中间位置的气体量大于边缘位置的气体量，从而实现整个反应腔室内的镀膜速率保持一致，能够大幅度提高镀膜的均匀性；同时采用多个送气机构设计能够简化设备的种类，降低后期的维护成本。
2、本发明的平板式PECVD设备用多段式电极板辉光放电装置，通过在电极组件中引入匀流板，匀流板上开设有多个匀流孔，工艺气体通过匀流孔后分布更均匀，从而能够提升气体在电极单元中的均匀性，提升气体的电离率，进而提升设备镀膜的均匀性。
3、本发明的平板式PECVD设备用多段式电极板辉光放电装置，包括放电电源和匹配网络电路，放电电源和匹配网络电路依据电极单元的数量进行匹配，采用多组放电电源替换高功率电源，可实现单独实时调节功率大小。
附图说明
图1是本发明在具体实施例中的结构示意图。
图2是本发明的腔盖在具体实施例中的局部剖视结构示意图。
图3是本发明的腔盖在具体实施例中的俯视结构示意图。
图4是本发明的电极单元在具体实施例中的结构示意图。
图5是本发明的腔盖在其他实施例中的俯视结构示意图。
图例说明：
1、反应腔；2、腔盖；3、送气机构；31、绝缘管路；32、气动阀；33、流量控制器；4、上电极板；5、下电极板；6、电极单元；61、盒体；611、进气室；612、匀压室；62、主管路；63、匀流板；631、匀流孔；64、喷淋板；641、喷淋孔；7、支撑柱；8、支撑绝缘套；9、放电电源；10、匹配网络电路；11、电极接线柱；12、绝缘机构；13、密封机构；14、绝缘隔板。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1至图4所示，本发明公开了一种平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，包括反应腔1、腔盖2、多个送气机构3、上电极板4和下电极板5，腔盖2设置在反应腔1的上方，上电极板4和下电极板5设置在反应腔1内，上电极板4包括多个电极单元6，多个送气机构3分别与多个电极单元6连通。
本发明的平板式PECVD设备用多段式电极板辉光放电装置，将上电极板4设计为多个电极单元6，能够有效降低电极板的加工成本及加工难度，由于电极板具有可替换性，能够降低后期检修与维护成本，且多个电极单元6匹配多个送气机构3，通过单独的送气机构3可以调节局部区域的进气速率，以均衡反应腔1内的气体量，避免中间位置的气体量大于边缘位置的气体量，从而实现整个反应腔1的镀膜速率保持一致，能够大幅度提高镀膜的均匀性；同时采用多个送气机构3设计，能够简化设备种类，降低后期的维护成本。
进一步的，在优选实施例中，电极单元6为三个，送气机构3也为三个。在其他实施例中，电极单元6可以为两个，或者大于三个（如图5所示），送气机构3根据电极单元6的数量进行匹配，以实现单独调节局部气流大小。
本实施例中，电极单元6包括盒体61和主管路62，主管路62与盒体61连通，电极单元6的盒体61内设有匀流板63，匀流板63将盒体61分隔成进气室611和匀压室612；匀流板63上开设有多个匀流孔631；本实施例中，盒体61的底部还设有喷淋板64，喷淋板64与腔盖2的底面齐平，喷淋板64上开设有多个喷淋孔641。
工艺气体通过主管路62送进入反应腔1的进气室611空间区域内，然后从匀流板63上的匀流孔631进入匀压室612，最后从喷淋板64上的喷淋孔641喷出。进一步的，在优先实施例中，匀流板63上的匀流孔631均匀分布，提高气体在电极单元6中的均匀性，从而提高气体的电离率，进而提高设备镀膜的均匀性。
进一步的，在优先实施例中，匀流板63可在电极单元6中高度可调，用于匹配不同流速下的气体分流。喷淋板64上分布的喷淋孔641为密集的毛细喷淋孔641。喷淋板64与腔盖2的底面齐平，可以有效防止喷淋板64对腔盖2进行放电，避免出现打火现象。
本实施例中，主管路62为中空管道，设置在电极单元6的对称中心位置。进一步的，在优选实施例中，主管路62为沿电极单元6轴线延伸的中空管道，主管路62与电极单元6的进气室611相通。
本实施例中，主管路62与匀流孔631错开布置。可以有效避免工艺气体由主管路62直接从匀流孔631进入到匀压室612中，可以增加工艺气体的均匀性。
本实施例中，还包括支撑柱7和支撑绝缘套8，上电极板4通过支撑柱7与腔盖2相连，支撑柱7通过支撑绝缘套8与腔盖2绝缘。
本实施例中，还包括放电电源9和匹配网络电路10，放电电源9和匹配网络电路10依据电极单元6的数量进行匹配。电极单元6均匀分布有多个电极接线柱11，匹配网络电路10一端与多个电极接线柱11呈发散状连接，匹配网络电路10另一端与放电电源9连接。上电极板4由电极接线柱11通过匹配网络电路10电连接到放电电源9，匹配网络电路10通过同轴RF电缆连接到放电电源9。
进一步的，在优先实施例中，电极接线柱11均匀分布在电极单元6上，匹配网络电路10连接多个电极接线柱11，可以提高电子在电极单元6的均匀性，提升电源功率的有效利用率。采用多组放电电源9替换高功率电源，可实现单独实时调节功率大小。
本实施例中，放电电源9可以为射频电源、微波电源、直流高压电源、脉冲电源等任意一种。
本实施例中，还包括绝缘机构12和密封机构13，绝缘机构12和密封机构13设置于电极单元6与腔盖2之间，绝缘机构12用于隔绝电极单元6与腔盖2之间的电连接，密封机构13用于防止反应腔1的真空泄漏，可以保证在不影响反应腔1的真空条件下，实现匹配网络电路10连接多个电极接线柱11。
本实施例中，送气机构3与主管路62连通，送气机构3包括绝缘管路31、气动阀32和流量控制器33，气动阀32和流量控制器33设置在绝缘管路31上，绝缘管路31用于将工艺气体引入至电极单元6的主管路62中。工艺气体通过气动阀32和流量控制器33送入绝缘管路31，然后由绝缘管路31引入至电极单元6的主管路62中。所述绝缘管路31还能阻断主管路62与送气机构3之间电接触路径，避免送气机构3与电极单元6之间产生电短路，避免产生打火现象。
本实施例中，下电极板5为负载板。负载板置于反应腔1内的下方，该负载板与反应腔1的底板通过若干铜带实现连通，并且对反应腔1进行接地处理。本实施例中，下电极板5采用铝制成；在其他实施例中，负载板还可以采用不锈钢、铜、石墨或者碳化硅等其他导电材料制成。
本实施例中，腔盖2下底面设有绝缘隔板14，绝缘隔板14隔绝相邻两个电极单元6之间的电连接。通过设置绝缘隔板14能有效防止因电极单元6之间的电子串流导致电场分布不均，避免影响工艺成膜的均匀性。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，包括反应腔（1）、腔盖（2）、多个送气机构（3）、上电极板（4）和下电极板（5），所述腔盖（2）设置在所述反应腔（1）的上方，所述上电极板（4）和下电极板（5）设置在所述反应腔（1）内，所述上电极板（4）包括多个电极单元（6），所述多个送气机构（3）分别与多个电极单元（6）连通。
2.根据权利要求1所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，所述电极单元（6）包括盒体（61）和主管路（62），所述主管路（62）与盒体（61）连通，所述电极单元（6）的盒体（61）内设有匀流板（63），所述匀流板（63）将盒体（61）分隔成进气室（611）和匀压室（612），所述匀流板（63）上开设有多个匀流孔（631）。
3.根据权利要求2所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，所述盒体（61）的匀压室（612）的一侧设有喷淋板（64），所述喷淋板（64）与腔盖（2）底面齐平，所述喷淋板（64）上开设有多个喷淋孔（641）。
4.根据权利要求3所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，所述主管路（62）为中空管道，设置在所述电极单元（6）的对称中心位置。
5.根据权利要求4所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，所述主管路（62）与所述匀流孔（631）错开布置。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，还包括支撑柱（7）和支撑绝缘套（8），所述上电极板（4）通过支撑柱（7）与腔盖（2）相连，所述支撑柱（7）通过支撑绝缘套（8）与腔盖（2）绝缘。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，还包括放电电源（9）和匹配网络电路（10），所述电极单元（6）上均匀分布有多个电极接线柱（11），所述匹配网络电路（10）一端与多个电极接线柱（11）连接，所述匹配网络电路（10）另一端与放电电源（9）连接。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，还包括绝缘机构（12）和密封机构（13），所述绝缘机构（12）和密封机构（13）设置于所述电极单元（6）与腔盖（2）之间，所述绝缘机构（12）用于隔绝电极单元（6）与腔盖（2）之间的电连接，所述密封机构（13）用于防止反应腔（1）的真空泄漏。
9.根据权利要求2至5任意一项所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，所述送气机构（3）与主管路（62）连通，所述送气机构（3）包括绝缘管路（31）、气动阀（32）和流量控制器（33），所述气动阀（32）和流量控制器（33）设置在绝缘管路（31）上，所述绝缘管路（31）用于将工艺气体引入至电极单元（6）的主管路（62）中。
10.根据权利要求1至5任意一项所述的平板式PECVD设备用的多段式电极板辉光放电装置，其特征在于，所述腔盖（2）下底面设有绝缘隔板（14），所述绝缘隔板（14）用于隔绝相邻两个电极单元（6）之间的电连接。
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2020
- 2020-07-08 CN CN202010651363.7A patent/CN113913790A/zh active Pending
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