CN114774888A - Pecvd镀膜载板及镀膜设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PECVD镀膜载板和镀膜设备，包括托盘组件以及框架，其中托盘组件用于承载待镀基片；框架可拆卸地与托盘组件安装，框架用于支撑托盘组件，框架靠近所述托盘组件的一端具有多个间隔分布的凸台；托盘组件搭接于多个凸台，以使托盘组件与框架之间的接触区域呈矩阵状离散分布，通过上述设计，在保持镀膜载板的重量较轻，且保持镀膜载板的框架的强度较高的前提下，托盘组件悬浮搭接于框架，从而使托盘组件与框架之间的接触面积更进一步地减小，最大程度地减小了在镀膜过程中框架的支撑筋对托盘组件的温度影响，使托盘组件的温度分布更加均匀，进而能够保证镀膜后电池片的镀膜层更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种异质结太阳能电池(HJT)制造的PECVD镀膜载板及镀膜设备。
背景技术
等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)是一种被广泛应用于半导体及太阳能电池片领域的镀膜方法，待镀基片放置在载板表面，完成镀膜工艺。载板作为太阳能电池片镀膜工序中，装载电池片进入镀膜设备的一个装载用具，其材料由碳复合材料和石墨材料组成。载板具有用于放置硅片的框格，镀膜时，在框格内放置硅片，载板装载着硅片由输送设备进入镀膜设备，整个镀膜过程中，载板需要分别进入不同的腔体，不同的腔体分别有着不同工艺条件，如气压状态，不同的温度，不同的反应气体等，镀膜完成后，再装载新的硅片循环进行。因此整个镀膜工程中对载板表现要求很高，载板的好坏会直接影响到后道工序硅片的质量。
早期的载板采用一体式结构，虽然能够使载板的温度达到均匀，但往往存在载板整体重量偏大，韧性差和耐磨性差等问题。目前常见的载板采用框架和托盘组件结合的复合结构，托盘组件作为放置待镀基片的承载区域固定在下方支撑的框架上。由于载板整体上要做轻量化，为了提高强度，减少变形，整体结构上需要做一些纵横的支撑筋来提高强度，减少下垂，维持需要的平面度。虽然减轻了载板的重量的同时提高了载板的强度，但又带来了一个问题，由于载板在镀膜前后均是通过滚轮进出工艺腔体，而与滚轮接触的传动位置上方的托盘组件表面，框架的支撑筋正上方表面的托盘组件表面，以及放置镀膜基片的框格表面结构不同，且托盘组件是由框架的多根支撑筋所支持，导致托盘组件的热容差异大，复合结构的载板存在片内、片间的温度均匀性差，升温慢的特点。如果温度不均匀，会极大地影响基片的镀膜质量，造成镀膜不均匀，使镀膜层的厚度和折射率都会受到影响。
发明内容
基于此，有必要针对现有的PECVD镀膜载板虽然能够达到减重效果，但却由于载板温度分布不均匀从而造成镀膜不均匀的问题，提供一种既减轻了重量，又具有较高强度，还能在镀膜过程中使温度分布均匀的PECVD镀膜载板以及包括该种PECVD镀膜载板的镀膜设备。
根据本申请的一个方面，提供一种PECVD镀膜载板，包括：
框架，所述框架的一侧表面凸设有多个凸台，所述多个凸台间隔分布；
用于承载待镀基片的托盘组件，所述托盘组件搭接于多个所述凸台上，以使所述托盘组件与所述框架的接触区域呈离散分布。
在其中一个实施例中，所述框架包括两条边框和多条支撑筋，两条所述边框沿第一方向间隔设置，多条所述支撑筋沿垂直于所述第一方向的第二方向间隔排布，每条所述支撑筋连接于两条所述边框之间并沿所述第一方向延伸；多个所述凸台沿所述第一方向间隔排布于每条所述支撑筋上。
在其中一个实施例中，所述框架还包括至少一条加强筋，至少一条所述加强筋连接于两条相邻的所述支撑筋之间并沿所述第二方向延伸。
在其中一个实施例中，所述托盘组件远离所述框架的一侧设置有多个间隔分布的第一框格，每个所述第一框格包括底壁及自所述底壁边缘朝同一方向延伸形成的侧壁，所述侧壁沿周向围绕所述底壁以与所述底壁共同构造形成一端开口的容纳腔，所述容纳腔用于收容所述待镀基片。
在其中一个实施例中，所述底壁包括第一底壁和第二底壁，所述第一底壁相对所述容纳腔的开口端的距离小于所述第二底壁相对所述容纳腔的开口端的距离，所述第一底壁支撑所述待镀基片。
在其中一个实施例中，所述第一底壁沿周向环绕所述第二底壁。
在其中一个实施例中，所述第二底壁上凸设有至少一个支点，所述支点的一端距离所述第二底壁的高度小于或等于所述第一底壁距离所述第二底壁的高度。
在其中一个实施例中，多个所述支点呈矩阵形状布设于所述第二底壁，当所述待镀基片放置于所述第一底壁时，每个所述支点支撑于所述待镀基片的一个PAD点。
在其中一个实施例中，所述托盘组件具有环绕所有所述第一框格的边区，所述边区间隔地开设有多个第二框格。
在其中一个实施例中，每个所述第二框格的深度等于一个所述第一框格的深度，且相邻两个所述第二框格之间的间隔距离等于相邻两个所述第一框格之间的距离，相邻的所述第二框格与所述第一框格对齐设置。
根据本申请的另一方面，提供一种包括上述PECVD镀膜载板的镀膜设备。
上述PECVD镀膜载板，通过设置为包括框架和托盘组件的分体结构，托盘组件可拆卸地安装于框架；并且在框架靠近托盘组件的一端设置多个凸台，使托盘组件搭接于多个凸台上，从而使托盘组件与框架的接触区域呈矩阵状离散分布，且托盘组件与框架之间形成了多个间隔分布的安装间隙。通过上述设计，将传统的托盘组件与支撑筋之间的接触由面接触改为离散接触，减少了托盘组件与框架的接触面积，从而既减轻了载板的重量，又使托盘组件的温度分布更加均匀，减小了框架对托盘组件的温度影响。
附图说明
图1为本发明提供的PECVD镀膜载板的爆炸示意图；
图2为本发明提供的框架的立体示意图；
图3为图1中A区域的放大图；
图4为本发明提供的PECVD镀膜载板的俯视图；
图5为图4中B-B向剖视图的放大图；
图6为本发明提供的一实施例的第一框格的示意图；
图7为本发明提供的另一实施例的第一框格的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种HJT异质结电池PECVD镀膜设备(图中未示)，包括镀膜载板10，用于在太阳能光伏电池的制造过程中对太阳能电池的硅片表面镀上一层非晶硅膜，其中镀膜载板10用于放置待镀基片，将待镀基片送入PECVD机台，然后由PECVD镀膜设备使用硅烷或氢气等气体对待镀基片表面进行镀膜。
下面以PECVD镀膜设备为例，对本申请中PECVD镀膜设备的镀膜载板10的结构进行说明。本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本申请的技术范围。可以理解，在其它实施例中，该镀膜载板10也可用于其它镀膜设备及镀膜工艺的镀膜，在此不作限定。
正如背景技术所述，载板作为太阳能电池片镀膜工序中，装载待镀基片(电池片)进入镀膜设备的一个装载用具。整个镀膜过程中，载板需要分别进入不同的腔体，不同的腔体分别有着不同工艺条件，如气压状态，不同的温度，不同的反应气体等，因此整个镀膜工程中对载板表现要求很高，因此载板的好坏会直接影响到后道工序硅片的质量表现。早期载板采用一体式结构，虽然能够使载板的温度达到均匀，但往往存在载板整体重量偏大，韧性差和耐磨性差等问题。目前常见的载板采用框架100和托盘组件300结合的复合结构。
如图1所示，本申请中的镀膜载板10也采用框架100和托盘组件300的复合结构，包括框架100和托盘组件300，框架100用于支撑托盘组件300，托盘组件300用于承载待镀基片。
为了减轻镀膜载板10的整体重量，同时为了增加镀膜载板10的强度，在一些实施例中，如图2所示，框架100包括边框110和多条支撑筋120，边框110有两条，两条边框110沿第一方向间隔设置，多条支撑筋120沿第二方向间隔排布，每条支撑筋120沿长度方向的相对两端分别沿边框110的长度固设于一条边框100。其中，图中X方向为第一方向，Y方向为第二方向，第一方向垂直于第二方向。
如此，多条支撑筋120的相对两端分别固设于两条边框110，托盘组件300再放置于多条支撑筋120上，使多条支撑筋120和托盘组件300离散地接触。托盘组件300的边缘与框架100的边框110优选地采用螺钉安装，使托盘组件300与框架100之间可拆卸。
镀膜载板10采用上述框架100和托盘组件300的可拆卸结构，使得镀膜载板10整体的重量减轻，达到了轻量化的效果，同时托盘组件300在若干条支撑筋120的支撑下也不易发生变形，使镀膜载板10整体具有较高的强度，并且在托盘组件300使用时间较久之后还可以进行更换。
需要说明的是，在一些实施例中，多条支撑筋120的布置方式不限于上述仅沿框架100的长度方向间隔安装的方式，也可以在多条间隔分布的支撑筋120之间增加多条加强筋130以更一步地增加框架100的强度，多条加强筋130沿第一方向间隔排布，每条加强筋130连接于两条相邻的支撑筋120之间并沿第二方向延伸。
相较于传统的一体式的结构，由于托盘组件300与框架100之间的接触其实是托盘组件300与多条支撑筋120接触，因此托盘组件300与框架100之间的接触为离散接触，且每条支撑筋120具有一定的宽度，支撑筋120与托盘组件300之间的接触为多条狭长的且离散的面接触。发明人在研究中发现，仅采用上述技术方案虽能同时起到减轻镀膜载板10的重量和增加镀膜载板10的强度的作用，使托盘组件300不易发生变形，但考虑到同时还要兼顾待镀基片的升温速率，当镀膜载板10在进入工艺腔体受到加热后，上述结构会造成托盘组件300的温度传热不均匀，托盘组件300在没有受到支撑筋120接触的区域传热快，使得温度较高，而由于有支撑筋120接触的原因，托盘组件300在受到支撑筋120接触的区域传热较慢，温度也较未受到支撑筋120接触的区域低，导致托盘组件300温度不均匀，从而造成镀膜效果差，镀层不均匀，进而影响电池片的质量。
为了解决上述问题，在上述实施例的基础上，如图3和图5所示，在一优选的实施方式中，在每条支撑筋120靠近托盘组件300的一端设置了多个间隔分布的正方体凸台121，凸台121沿厚度方向的一侧与支撑筋120连接，凸台121沿边部方向的边长与支撑筋120的宽度相同，使得凸台121沿边部方向的两端与支撑筋120宽度方向的相对两端相互平齐。在安装时，将托盘组件300搭接于凸台121厚度方向的一侧，托盘组件300与每条支撑筋120之间从原有的面接触变为离散接触，并且托盘组件300与每条支撑筋120之间形成了多个间隔分布的安装间隙101。如此，由于框架100具有多条支撑筋120，因此托盘组件300与框架100之间的接触形成了矩阵状的离散接触。
通过上述设计，在保持镀膜载板10的重量较轻，且保持镀膜载板10的框架100的强度较高的前提下，托盘组件300悬浮搭接于框架100，从而使托盘组件300与框架100之间的接触面积更进一步地减小，最大程度地减小了在镀膜过程中框架100的支撑筋120对托盘组件300的温度影响，使托盘组件300的温度分布更加均匀，进而能够保证镀膜后电池片的镀膜层更加均匀。
需要说明的是，托盘组件300与框架100之间的悬浮搭接形式不限于上述搭接形式，凸台121的形状不限于正方体形状，也可以是矩形立方体，还可以是圆锥形，金字塔形等形状，每个凸台121之间的间隔距离也不限。框架100也可以不限于支撑筋120与边框110拼接的结构，而是一个整体的矩形平板结构，通过在平板上挖若干减重孔实现框架100的减重，同时在未被挖减重孔的区域直接设置多个凸台121，使托盘组件300搭接于凸台121上，同样能够实现托盘组件300与框架100悬浮搭接。
在一些实施例中，如图1和图4所示，托盘组件300为矩形，由两块托盘310拼接而成，其中一块托盘310的一端与另一块托盘310的一端通过螺钉拼接在一起，托盘组件300为薄板状结构，用于承载待镀基片进入PECVD镀膜设备进行镀膜，一个托盘组件300可以承载多块待镀基片。
具体地，托盘组件300上开设有多组间隔分布的第一框格组，每组第一框格组包括多个间隔分布的第一框格311，第一框格311用于放置待镀基片。每个第一框格311的尺寸和深度相同，且相互对齐，每个第一框格311呈凹陷形状，且每个第一框格311的凹陷区域形成了一端开口的容纳腔，每个第一框格311的尺寸略大于一块待镀基片的尺寸，使得一块待镀基片能够放置于每个第一框格311的容纳腔中。如此，托盘组件300具有多个沿托盘组件300的长度方向和宽度方向间隔排布的第一框格311，多个第一框格311在托盘组件300上呈矩阵分布。
在本实施例中，待镀基片优选地呈正方形，因此第一框格311的形状也为正方形，第一框格311在托盘组件300呈纵横矩阵状间隔地排列分布，从而使多个第一框格311之间的间隔形成了相互连通的连通区313，该连通区313的厚度大于每个第一框格311的厚度，并且在托盘组件300的四周形成了一个环状的边区312，该边区312连通于多个第一框格311之间形成的连通区313，边区312的厚度等于连通区313的厚度，边区312的宽度远大于连通区313的宽度，并且边区312的厚度大于第一框格311的厚度。
发明人在研究中进一步的发现，由于边区312在托盘310上属于留白区域，即非电池片区域，边区312的厚度大于第一框格311的厚度，且边区312的宽度大于连通区313的宽度，如此便导致边区312的结构与托盘310的电池片区域(具有第一框格311和连通区313的区域)结构差别较大。具体地，边区312的厚度较厚，且宽度较宽，导致边区312升温较慢，热覆盖能力差，热容也比电池片区域大，从而使托盘310在受到加热时边区312的温度较电池片区域的温度低，与边区312相邻的第一框格311的温度也较之托盘组件300中部的第一框格311的温度低。当待镀基片放置于第一框格311时，位于与边区312相邻的第一框格311中的待镀基片的温度也会不均匀，使得位于该第一框格311中的待镀基片靠近边区312的部分的温度低于远离边区312的部分的温度，从而也会导致镀膜不均匀，进而影响电池片的品质。
为了解决这一问题，发明人对托盘组件300的结构进行了进一步的优化设计，如图1、图4及图6所示，在托盘组件300的边区312开设有多个间隔分布的第二框格314，第二框格314呈矩形，每个第二框格314的长边的边长等于一个第一框格311的长边的边长。相邻的两个第二框格314之间的间隔距离以及一个第二框格314和第一框格311之间的间隔距离等于两个第一框格311之间的间隔距离，同时每个第二框格314的宽度方向靠近托盘组件300边部的一端距离托盘组件300的边部的距离也等于两个第一框格311之间的距离。每个第二框格314与其相邻的第一框格311相互对齐设置，同时每个第二框格314的深度等于一个第一框格311的深度。
在一些实施例中，在边区312还开设有第三框格315，第三框格315呈正方形，尺寸小于第一框格311和第二框格314，第三框格315的深度与第一框格311和第二框格314的深度相同。第三框格315具有四个，分别位于托盘组件300的四个角，每个第三框格315呈正方形，边长等于第二框格314的沿宽度方向的边长，且第三框格315与第二框格314之间的间隔距离，以及第三框格315靠近托盘组件300边部的一端至托盘组件300的边部的距离也与两个相邻第一框格311之间的间隔距离相同。
如此，多个第二框格314和四个第三框格315依次间隔地排布于托盘组件300的边区312，且四周环绕于多个第一框格311，以使托盘组件300的边区312的结构与中部电池片区的结构趋于近似，从而托盘组件300的边区312与电池片区的热容也趋于接近，能够有效降低电池片区域的温度不均匀，使放置于与边区312相邻的第一框格311中的待镀基片的温度与放置于托盘310中部的第一框格311中的待镀基片的温度接近，并且使单块待镀基片的中部与边部的温度也接近。
在一些实施例中，如图6和图7所示，每个第一框格311包括底壁和及自底壁边缘朝同一方向延伸形成的侧壁，侧壁沿周向围绕底壁以与底壁共同构造形成容纳腔，底壁包括第一底壁3111和第二底壁3112，第一底壁3111相对于容纳腔的开口端的距离小于第二底壁3112相对容纳腔的开口端的距离，从而使第一底壁3111和第二底壁3112形成了一个台阶。在一些实施例中，第二底壁3112呈正方形，第一底壁3111环绕第二底壁3112的周边以形成四条直边。在一优选实施方式中，第一底壁3111相交的两条直边形成了一个倒角，从而形成了四个倒角，第一底壁3111在四个倒角的位置的面积大于其余部分的面积，以使待镀基片能够较为平稳的放置于第一底壁。
作为一优选的实施方式，第一底壁3111相对于容纳腔的开口端的距离为0.1mm～2mm，第一底壁3111的宽度为0.1mm～2.5mm，第二底壁3112相对于第一底壁3111的距离为0.1mm～2mm。
如此，待镀基片的四周边缘便放置于第一底壁3111，以使待镀基片悬空放置于容纳腔中，通过将待镀基片悬空放置于容纳腔中，仅使待镀基片的四周边缘与第一底壁3111接触，可以减少待镀基片的磨损，并且方便将待镀基片从容纳腔中取出。
然而，发明人在研究中又进一步地发现，待镀基片仅四周边缘靠第一底壁3111支撑从而悬空地放置于容纳腔中时，如待镀基片尺寸较大，会不可避免地产生待镀基片的中部下垂的现象。镀膜时，待镀基片下垂可能会接触到第二底壁3112，由于第二底壁3112具有较高温度，会使待镀基片产生治具印，产生黑边，并且待镀基片也因为下垂发生了较大变形，进而导致电池片品质不良。
为了解决上述问题，请继续参阅图6和图7，第一框格311中第二底壁3112设置了支点3113，支点3113远离第二底壁3112的一端距离第二底壁3112的高度不高于第一底壁3111距离第二底壁3112的高度，支点3113用于支撑待镀基片，使待镀基片不会发生较大的下垂变形。
在一些实施例中，如图6所示，支点3113只有一个，位于第二底壁3112的中央。在另外一些实施例中，如图7所示，支点3113具有多个，呈矩阵状间隔分布于第二底壁3112，多个支点3113能更进一步地避免待镀基片的下垂。在一优选实施方式中，每个支点3113的高度为0.1mm～2mm。
需要说明的是，支点3113的形状没有严格的要求，可以是水滴形，也可以是凸台121形状，支点3113可以和托盘310一体加工成型，也可以是是另外嵌入的其他材料，如陶瓷，特氟龙，碳纤维，石墨，铝，镍铬合金，因瓦合金，蒙乃尔合金等。
众所周知，太阳能电池组件是由多片电池片互相焊接在一起而成，相邻的两片电池片之间的焊带焊接的位置称之为PAD点。PAD点是栅线电极上大块的点，在电池组件的使用过程中，如果有光照射在PAD点的位置处，该处的光电转换效率是受影响的，因此PAD点对电池片的光电转换并不会产生贡献。
为了避免在镀膜时，支点3113具有局部高温而对待镀基片造成治具印，并且支点3113可能对待镀基片造成磨损，作为更优选的一种实施方式，在待镀基片放置于容纳腔内时，对多个支点3113的位置进行布置，使每个支点3113正好支撑于待镀基片的PAD点，由于PAD点本身对光电转换不贡献效率，多个支点3113支撑于PAD点时，能够有效地减少待镀基片的变形，不会对待镀基片产生磨损，也不会对待镀基片产生治具印和黑边，从而不会影响电池片的光电转换效率，能够有效地避免光能的损耗，对电池片的品质不会有任何影响。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种PECVD镀膜载板，其特征在于，包括：
框架，所述框架的一侧表面凸设有多个凸台，所述多个凸台间隔分布；
用于承载待镀基片的托盘组件，所述托盘组件搭接于多个所述凸台上，以使所述托盘组件与所述框架的接触区域呈离散分布。
2.根据权利要求1所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，所述框架包括两条边框和多条支撑筋，两条所述边框沿第一方向间隔设置，多条所述支撑筋沿垂直于所述第一方向的第二方向间隔排布，每条所述支撑筋连接于两条所述边框之间并沿所述第一方向延伸；多个所述凸台沿所述第一方向间隔排布于每条所述支撑筋上。
3.根据权利要求2所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，所述框架还包括至少一条加强筋，至少一条所述加强筋连接于两条相邻的所述支撑筋之间并沿所述第二方向延伸。
4.根据权利要求1所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，所述托盘组件远离所述框架的一侧设置有多个间隔分布的第一框格，每个所述第一框格包括底壁及自所述底壁边缘朝同一方向延伸形成的侧壁，所述侧壁沿周向围绕所述底壁以与所述底壁共同构造形成一端开口的容纳腔，所述容纳腔用于收容所述待镀基片。
5.根据权利要求4所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，所述底壁包括第一底壁和第二底壁，所述第一底壁相对所述容纳腔的开口端的距离小于所述第二底壁相对所述容纳腔的开口端的距离，所述第一底壁用于支撑所述待镀基片。
6.根据权利要求5所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，所述第一底壁沿周向环绕所述第二底壁。
7.根据权利要求5所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，所述第二底壁上凸设有至少一个支点，所述支点的一端距离所述第二底壁的高度小于或等于所述第一底壁距离所述第二底壁的高度。
8.根据权利要求7所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，多个所述支点呈矩阵形状布设于所述第二底壁，当所述待镀基片放置于所述第一底壁时，每个所述支点支撑于所述待镀基片的一个PAD点。
9.根据权利要求4所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，所述托盘组件具有环绕所有所述第一框格的边区，所述边区间隔地开设有多个第二框格。
10.根据权利要求9所述的PECVD镀膜载板，其特征在于，每个所述第二框格的深度等于一个所述第一框格的深度，且相邻两个所述第二框格之间的间隔距离等于相邻两个所述第一框格之间的距离，相邻的所述第二框格与所述第一框格对齐设置。
11.一种镀膜设备，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一权利要求所述PECVD镀膜载板。
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