CN114277348A - Hjt电池生产中操控磁控溅射设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法，属于太阳能电池生产技术领域。包括：将ITO旋转靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；给磁控溅射设备抽真空，将磁控溅射设备的真空度抽至2E‑4Pa以下；将靶材的转速设置为5rap，并开启靶材旋转；以200sccm的流量向磁控溅射设备中通入Ar，以0.8‑3.5sccm的流量通入O2；开启磁控溅射设备的DC电源，调整功率为9.3kw，将打弧阈值减小为溅射工艺通用范围的50％；开启磁控溅射设备进行硅片镀膜。本发明在不影响硅片镀膜的前提下，将ITO旋转靶材的使用寿命周期大幅提升，有效提高了硅片镀膜效率和产能，节约了人力物力。

Description

HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及一种HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法。
背景技术
HJT(异质结)电池是N型电池，其是一种利用晶体硅(c-Si)和非晶体硅(α-Si)薄膜制成的光伏电池。HJT电池工艺比PERC和PERT简单，主要流程包括制绒清洗、生长非晶硅薄膜(CVD沉积硼和磷)、双面镀TCO(透明导电薄膜)、丝网印刷和烧结。HJT电池的技术优势包括：1)电池结构简单，工艺流程短。2)电池开压高。3)HJT电池工艺一般在200℃以下，对硅底材料要求低；热能投入少，同时对环境洁净度要求较低。4)可以双面发电。5)柔性好，可以制备柔性组件。HJT电池凭借非常高的转换效率，被给予厚望，但目前HJT电池生产设备价格昂贵，投资成本高，因此，降低HJT电池的生产成本是首要任务。
HJT电池具有双面性特征，正背面同时具有非晶硅层，并需要同时覆盖透明导电薄膜，但是在溅射沉积透明导电薄膜时，磁控溅射设备本身的生产连续性很大程度上决定了整条产线的连续性，而磁控溅射设备的连续性主要取决于其ITO(氧化铟锡)旋转靶材的使用寿命周期。具体来讲，ITO旋转靶材在使用至一定寿命时，表面不可避免的会出现瘤状异物，这些异物积累到一定程度后会直接影响设备正常放电，从而影响镀膜效果，造成膜质不良或厚度不达标。此时，需要将磁控溅射设备破真空将ITO旋转靶材取出，进行人工打磨后装回腔内，重新建立真空。
目前的ITO旋转靶材的使用寿命周期基本在2000kwh左右，磁控溅射设备的抽真空时间大约为10-30h不等。抽真空耗时比较长，不仅所需人力物力比较多，而且影响镀膜效率和产能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法。所述的技术方案如下：
一种HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法，其包括如下步骤：
S1，将ITO旋转靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；
S2，给磁控溅射设备抽真空，将磁控溅射设备的真空度抽至2E-4Pa以下；
S3，将靶材的转速设置为5rap，并开启靶材旋转；
S4，以200sccm的流量向磁控溅射设备中通入Ar，以0.8-3.5sccm的流量向磁控溅射设备中通入O2；
S5，开启磁控溅射设备的DC电源，调整功率为9.3kw，将打弧阈值减小为溅射工艺通用范围的50％；
S6，开启磁控溅射设备进行硅片镀膜。
可选地，所述S4中以2sccm的流量向磁控溅射设备中通入O2。
可选地，所述S6开启磁控溅射设备进行硅片镀膜包括：通过机器人将正面和背面已沉积非晶硅薄膜的硅片放置在载具内，并控制载具在磁控溅射设备内匀速传输，在经过靶材位置时在非晶硅薄膜外侧蒸镀透明导电薄膜。
可选地，所述在非晶硅薄膜外侧蒸镀透明导电薄膜，包括：
调整磁控溅射设备的温度为150-250℃，通过9.3kw的射频功率溅射Ar产生氩等离子体，使用氩等离子体轰击靶材生成的靶材原子与O2结合后，生成的结合物沉积在已沉积非晶硅薄膜的硅片正背两面，形成透明导电薄膜。
借由上述方案，本发明通过将靶材的转速设置为5rap，并将打弧阈值减小为溅射工艺通用范围的50％，在不影响硅片镀膜的前提下，将ITO旋转靶材的使用寿命周期大幅提升，有效提高了硅片镀膜效率和产能，节约了人力物力。
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，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供的HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法，其包括如下步骤：
S1，将ITO旋转靶材安装在磁控溅射设备的靶位上。
S2，给磁控溅射设备抽真空，将磁控溅射设备的真空度抽至2E-4Pa以下。
S3，将靶材的转速设置为5rap，并开启靶材旋转。
其中，转速是指控制靶材的旋转电机的转动速度，传统工艺中转速通常设置为10rap，本发明实施例将转速设置为5rap。
S4，以200sccm的流量向磁控溅射设备中通入Ar，以0.8-3.5sccm的流量向磁控溅射设备中通入O2。
S5，开启磁控溅射设备的DC电源，调整功率为9.3kw，将打弧阈值减小为溅射工艺通用范围的50％。
其中，打弧阈值是指电源监测到ITO旋转靶材异常放电即发生打弧时触发的灭弧动作阈值。本发明实施例提供的方法将打弧阈值减小为传统溅射工艺通用范围的50％。具体的讲，在减小打弧阈值时是通过调整DC电源的检测最大电流值Imax和动态电压dU来实现的。例如，以9.3kw的工艺功率为例，在将打弧阈值减小为溅射工艺通用范围的50％时，是将Imax由50A调整为25A，将dU由150V调整为40V。
S6，开启磁控溅射设备进行硅片镀膜。
优选地，所述S4中以2sccm的流量向磁控溅射设备中通入O2。
具体地，所述S6开启磁控溅射设备进行硅片镀膜时，通过机器人将正面和背面已沉积非晶硅薄膜的硅片放置在载具内，并控制载具在磁控溅射设备内匀速传输，在经过靶材位置时在非晶硅薄膜外侧蒸镀透明导电薄膜。通过该种方式，确保所镀的透明导电薄膜比较均匀。
通过生产实践表明，通过本发明实施例提供的方法进行硅片镀膜，靶材使用至4026kwh开始出现中毒现象，磁控溅射设备破真空进行靶材保养。而采用传统方法，靶材使用至1924kwh开始出现中毒现象。本发明实施例提供的方法将靶材使用寿命周期提升109％，开腔保养间隙延长16天，节约时间1h/天。
综上，通过将靶材的转速设置为5rap，并将打弧阈值减小为溅射工艺通用范围的50％，在不影响硅片镀膜的前提下，将ITO旋转靶材的使用寿命周期大幅提升，有效提高了硅片镀膜效率和产能，节约了人力物力。其中，使用寿命周期是指磁控溅射设备两次开腔保养的间隔时间。
其中，所述开启磁控溅射设备进行硅片镀膜，包括：调整磁控溅射设备的温度为150-250℃，通过9.3kw的射频功率溅射Ar产生氩等离子体，使用氩等离子体轰击靶材生成的靶材原子与O2结合后，生成的结合物沉积在已沉积非晶硅薄膜的硅片正背两面，形成透明导电薄膜(TCO)。
上述所有可选地技术方案均可任意组合，本发明不对一一组合后的结构进行详细说明。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将ITO旋转靶材安装在磁控溅射设备的靶位上；
S2，给磁控溅射设备抽真空，将磁控溅射设备的真空度抽至2E-4Pa以下；
S3，将靶材的转速设置为5rap，并开启靶材旋转；
S4，以200sccm的流量向磁控溅射设备中通入Ar，以0.8-3.5sccm的流量向磁控溅射设备中通入O2；
S5，开启磁控溅射设备的DC电源，调整功率为9.3kw，将打弧阈值减小为溅射工艺通用范围的50％；
S6，开启磁控溅射设备进行硅片镀膜。
2.根据权利要求1所述的HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法，其特征在于，所述S4中以2sccm的流量向磁控溅射设备中通入O2。
3.根据权利要求1所述的HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法，其特征在于，所述S6开启磁控溅射设备进行硅片镀膜包括：通过机器人将正面和背面已沉积非晶硅薄膜的硅片放置在载具内，并控制载具在磁控溅射设备内匀速传输，在经过靶材位置时在非晶硅薄膜外侧蒸镀透明导电薄膜。
4.根据权利要求3所述的HJT电池生产中操控磁控溅射设备的方法，其特征在于，所述在非晶硅薄膜外侧蒸镀透明导电薄膜，包括：
调整磁控溅射设备的温度为150-250℃，通过9.3kw的射频功率溅射Ar产生氩等离子体，使用氩等离子体轰击靶材生成的靶材原子与O2结合后，生成的结合物沉积在已沉积非晶硅薄膜的硅片正背两面，形成透明导电薄膜。
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