CN201080494Y - 太阳能电池沉积系统中的射频放电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能电池沉积系统中的射频放电装置，由一个交流电源和一个高压开关串联后与一个放电负载和一个射频电源并联组成，其特征在于所述放电负载上并联一个高压触发器，该高压触发器通过所述高压开关控制射频电源并向射频电源输送高压，使放电负载稳定放电。本实用新型解决了在电极接触电阻较大、阻抗匹配不佳的情况下反应气体不容易辉光放电的问题，节约了生产时间。

Description

太阳能电池沉积系统中的射频放电装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池生产装置，尤其涉及一种太阳能电池沉积系统中的射频放电装置。

背景技术

目前，制备太阳能电池主要利用化学气相沉积技术，而最常用的技术是等离子增强化学气相沉积技术，即辉光放电分解气体沉积技术。由于射频辉光放电具有击穿电压低、放电气压低、放电易自持等特点，因此我国大多采用13.56MHz的高频射频放电以获得等离子体能量源。而受现有仪器本身电气元件的制约及匹配阻抗、电极接触电阻的影响，造成有时辉光放电无法产生或者放电不充分，进而影响产品的质量。

在升压技术领域，常选用变压器配备倍压电路以升压，所述倍压电路一般选用二极管与电容复合增压，电压增大倍数与二极管数量一致。例如中国专利号为ZL01120381.1所公布的升压电路，其采用MOS管与电容升压，其中的MOS管起到了与二极管相似的作用，其MOS管的栅极电位可通过CMOS电路控制，提高升压的精确性及效率，但是这种升压电路复杂，不容易实施。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，解决现有国产射频电源在电极接触电阻大、阻抗匹配差、电源输出功率低的情况下，不能快速、正常辉光放电的问题，提供一种结构简单、成本低、易于实现的辅助电路，使射频电源在各种情况下都能快速、正常地产生辉光放电，保证产品质量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：太阳能电池沉积系统中的射频放电装置，由一个交流电源和一个高压开关串联后与一个射频电源和一个并联放电负载组成，其特征在于所述放电负载上并联一个高压触发器，该高压触发器通过所述高压开关控制射频电源并向射频电源输送高压，使放电负载稳定放电。

如上所述的射频放电装置，其特征在于所说的高压触发器由并联连接的升压变压器与振荡电路组成，升压变压器为所说的高压触发器提供一次升压，振荡电路为所说的高压触发器提供二次升压。

如上所说的振荡电路是由电感与电容串联组成。

如上所说的电感是高频扼流圈。

如上所述的电容的电容量为470pF～1000pF。

本实用新型通过对射频电源的网络匹配器输出端即电极的引入端加高压实现放电。由于：

$\mathrm{Te}=\frac{C}{\sqrt{K}}\·\frac{E}{P}..............................\left(1\right)$

$E=\frac{U}{d}..........................................\left(2\right)$

式中，Te为等离子体中电子的温度；C为常数；E为电场；P为压力；K为电子由于碰撞而损耗能量的损耗系数。因为辉光放电产生等离子体的过程是一个非平衡的状态，虽然反应气体的温度只有几百开，但是经过电场加速，可以升高等离子体中电子的温度，从而提高辉光放电的效率。由式1可知，加强电场强度E可以升高电子的温度。由式2可知，在阴、阳两极板间加电压U，利用正弦波电压产生的自偏压，在极板间产生附加电场，通过电场的叠加，增强电场强度E，从而提高电子的温度，提高辉光放电的效率，使气体更容易放电。

本实用新型的有益效果是，在电极接触电阻较大、阻抗匹配不佳的情况下使反应的气体更容易辉光放电，节约生产时间，提高生产效率。另外，在PE-VCD工艺中，当离子的能量大于5eV时，有利于生长成非晶硅薄膜；反之，则生成多晶硅薄膜。采用本实用新型提供的射频放电装置提高了非晶硅薄膜的质量，如果在极板两端加以适当高压，会使等离子体中的高能离子数目增多，更有利于生长成非晶硅薄膜，从而提高产品的质量。

附图说明

下面对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的LC式高压触发电路原理图。

图2是本实用新型的DC式高压触发电路原理图。

以下结合附图说明本实用新型的高压触发放电负载放电原理。

图1中，交流电源和高压开关S1串联后与高压触发器1、放电负载2和射频电源并联组成射频放电装置，高压触发器1通过高压开关S1控制射频电源并向射频电源输送高压，使放电负载2稳定放电。高压触发器1由交流电源、升压变压器T1及振荡电路并联组成，振荡电路是由两个电容并联后与电感串联组成，交流电源与高压开关S1串联后与升压变压器T1并联，升压变压器T1为高压触发器1提供一次升压，使电压达2000V；振荡电路与升压变压器T1并联，振荡电路为高压触发器1提供二次升压，使电压达2400～2500V，并将高压输送给射频电源，使放电负载2稳定放电。

具体实施方式

实施例1：参见图1，其公布了非晶硅太阳能电池沉积技术的射频放电装置的电路原理图，交流电源和高压开关S1串联后与高压触发器1、放电负载2和射频电源并联组成射频放电装置，高压触发器1通过高压开关S1控制射频电源并向射频电源输送高压，使放电负载2稳定放电。高压触发器1由交流电源、升压变压器T1及振荡电路并联组成，振荡电路是由两个电容并联后与电感串联组成，交流电源与高压开关S1串联后与升压变压器T1并联，升压变压器T1为高压触发器1提供一次升压，使电压达2000V；振荡电路与升压变压器T1并联，振荡电路为高压触发器1提供二次升压，使电压达2400～2500V，并将高压输送给射频电源，使放电负载2稳定放电。

现对升压变压器T1及振荡电路各元件参数选用进行进一步地说明。

1、升压变压器的选择

根据采用的500W射频电源正常工作的屏极电压和射频辉光放电的击穿电压低特点，选用220比2000的交流D型变压器；根据500W射频电源中FU-100电子管在1500～2000V正常工作时最大屏极电流400mA及变压器的效率，确定变压器的容量为S＝UI÷80％＝2000×0.4÷80％＝1000VA。

2、电感的选择

由于射频电源为13.56MHz的高频电流，而变压器为50Hz的低频电流，为了防止高低频电流的互相干扰，造成仪器无法正常工作。电感采用高频扼流圈，电感量一般为2.5～10mH。本实用新型优选电感量为5mH的电感，感抗为XL＝2FfL＝2×3.14×50×5×10^-3＝1.57Ω。可以用0.56mm的漆包线绕制在φ16的绝缘骨架上。为了减少分布电容，可以分段绕制扼流圈。如果没有专用的仪表测量电感量，可以用万用表电阻档直接测量扼流圈的直流电阻，再乘以一个系数(1.25～1.5)即为此感抗。

3.电容的选择

根据高压变压器次级电压2000V，可以选择电容的耐压为2.5～4kV。根据电容的特性(通高频阻低频)可以选择容量为470pF～1000pF。如果没有合适的电容，可以通过电容的串并联来实现合适的电容。

实施例2：参见图2，相比于实施例1，本实施例采用电池组BT1代替交流电源，用倍压电路代替实施例1中的振荡电路。倍压电路采用升压变压器与二极管D5、D7、D6、D8并联，并在升压变压器与二极管D5之间串联电容C5，在二极管D5与二极管D7之间串联电容C7，在二极管D7与二极管D6之间串联电容C6，在二极管D6与二极管D8之间串联电容C8。高压开关中进一步增设了工作状态指示灯DS1，其中的二极管D4用于防止变压器T2的自感电流对电池组BT1的逆向冲击。按下点触开关S2后指示灯DS1点亮，NPN管Q3导通，通过升压变压器T2为高压触发器1提供升压，倍压电路与升压变压器并联为高压触发器1提供倍压，将高压输送给射频电源，使放电负载稳定放电。

Claims (5)

1.太阳能电池沉积系统中的射频放电装置，由一个交流电源和一个高压开关串联后与一个放电负载和一个射频电源并联组成，其特征在于所述放电负载上并联一个高压触发器，该高压触发器通过所述高压开关控制射频电源并向射频电源输送高压，使放电负载稳定放电。

2.根据权利要求1所述的射频放电装置，其特征在于所说的高压触发器由升压变压器与振荡电路并联组成，升压变压器为所说的高压触发器提供一次升压，振荡电路为所说的高压触发器提供二次升压。

3.根据权利要求2所述的射频放电装置，其特征在于所说的振荡电路是由电感(L)与电容(C)串联组成。

4.根据权利要求3所述的射频放电装置，其特征在于所说的电感是高频扼流圈。

5.根据权利要求3所述的射频放电装置，其特征在于电容的电容量为470pF～1000pF。