CN203096165U - 制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置，包括真空室（1），在真空室（1）上设有真空泵（2）和混合管道（3），在混合管道（3）的端部连接上电极板（4），上电极板（4）连接射频电源（6），在上电极板（4）的下方设有与其平行的下电极板（5）。在上电极板（4）和下电极板（5）之间设有电热丝辅助装置（20）。本实用新型的优点：本装置在一个真空室中实现了电热丝分解和等离子体化学气相沉积技术两种方法的优点。并且本装置提供的60度菱形的电热丝组结构可以实现在一定面积范围的镀膜均匀性，在用于制备电池时，不仅能减少界面的损伤，还可以提高电池的光电转换效率。

Description

制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于制备太阳能电池及界面处理的电热丝辅助等离子体化学气相沉积装置。

背景技术

薄膜硅/单晶硅异质结太阳能电池是一种高效稳定的太阳能电池，它综合了晶体硅与薄膜硅的各自优势，是一种较为有前景的一种光伏电池，其制造工艺主要为等离子体化学气相沉积技术（PECVD），该技术主要是通过在单晶硅片上制备一层与硅片导电类型相反的非晶硅薄膜（或微晶硅薄膜）形成异质PN结，用以光电转换，其中在异质PN结中间可以加入一层本征的非晶硅薄膜（或微晶硅薄膜），用来对单晶硅衬底表面的钝化，以减少非晶硅在其上直接沉积时的界面缺陷。但由于等离子体气氛中的大量离子的存在，在沉积本征的非晶硅时还是会造成对单晶硅表面的离子轰击，不可避免地会对异质结界面造成一定的伤害，引入界面缺陷，影响异质PN结的性能。而电热丝化学气相沉积技术是通过高温电热丝将反应气体催化分解形成薄膜，该过程中不存在离子，反应物都是原子状态的，不会对单晶硅表面造成轰击，从而用电热丝法制备本征非晶硅薄膜用以钝化单晶硅表面时，其得到的异质结的界面效果要优于等离子体法制备的结果，电池性能也更优，但电热丝法相对等离子体的缺点是，电热丝法制备的器件均匀性不好，大面积化不如等离子体法，如果将两者的优势综合起来用于薄膜硅/单晶硅异质结太阳能电池的制备，将会进一步提高电池的光电转换水平。经过广泛检索，尚未发现有相关的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现阶段在薄膜硅/单晶硅异质结太阳能电池制备过程中不可避免的界面损伤等缺点，在降低界面损伤的基础上，为进一步提升电池光电转换水平而提出的制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置，包括真空室，在真空室下端连接真空泵，在真空室的上部设有气体混合管道。气体混合管道的下端连接上电极板，上电极板设置于真空室内，在上电极板上连接射频电源，射频电源设置在真空室的外面。在上电极板下方相距一段距离设有与其平行的下电极板，下电极板接地，在上电极板与下电极板之间设有挡板和电热丝辅助装置，在上电极板的顶端连接调节旋杆，通过调节旋杆可以调节在上电极板与下电极板之间的距离。电热丝辅助装置连接在真空室内。其特征在于：电热丝辅助装置的水平旋转杆通过真空法兰连接在真空室上。

在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：所述的电热丝辅助装置包括水平旋转杆，旋转杆连接电热丝支架，在旋转杆上连接电热丝，在电热丝的两端分别连接聚四氟乙烯，电热丝通过聚四氟乙烯与电热丝支架绝缘，在旋转杆上设有直流电源，直流电源设置在真空室的外面。

所述的电热丝为四根绕成弹簧状的金属钽丝，电热丝围成底角60度的菱形结构，在菱形中一组对边的电热丝是另一组圈数的两倍。电热丝与电热丝支架之间通过聚四氟乙烯绝缘。

本实用新型的优点在于：本装置可以实现电热丝分解过程与等离子体辉光放电过程在一个真空室中的综合，并能发挥两种方法的各自优点，且本装置提供的60度菱形的电热丝组结构可以实现在一定面积范围的镀膜均匀性，能够与等离子体法的大面积化制备相衔接，当用于薄膜硅/单晶硅异质结电池的制备时，可以达到在等离子体大面积制备均匀器件的同时，能减少界面的损伤、提高电池的光电转换效率的目的。

附图说明

图1是本实用新型的基本结构示意图；

图2是电热丝辅助装置的结构图。

具体实施方式

如图1所示，制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置，包括真空室1，在真空室1下面连接真空泵2，在真空室1上设有气体混合管道3，气体混合管道3的下端伸入真空室1的内部，在气体混合管道3的下端连接上电极板4，上电极板4连接射频电源6，射频电源6设置在真空室1的外面。在上电极板4的上端连接调节旋杆7，上电极板4的下方相距一段距离设有与其平行的下电极板5，下电极板5设置于真空室1内且接地。在上电极板4与下电极板5之间设有可移动的挡板14和电热丝辅助装置20，电热丝辅助装置20连接在真空室1内。其特征在于：电热丝辅助装置20的水平旋转杆12通过真空法兰19连接在真空室1上。

结合图2所示，所述的电热丝辅助装置20包括水平旋转杆12，旋转杆12连接电热丝支架8，在旋转杆12上并联四个电热丝9，电热丝9设置在电热丝支架8上。所述的电热丝为四根绕成弹簧状的金属钽丝，四根电热丝围成底角60度的菱形，在菱形中其中一组对边的电热丝是另一组圈数的两倍。在电热丝9的两端分别连接聚四氟乙烯10，使电热丝9与电热丝支架8之间通过聚四氟乙烯10来绝缘。在旋转杆12的上设有直流电源11，电源11设置于真空室1的外面。

工作原理

本实用新型所提供的装置是用在制备非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池的领域，其中电热丝辅助装置用于制备电池器件的本征硅薄膜I与单晶硅衬底的界面钝化处理，等离子体装置用于制备掺杂的非晶硅薄膜，其导电类型与单晶硅衬底的导电类型相反。

选取P型（100）晶向单晶硅衬底，采用标准的RCA硅片清洗步骤对其进行清洗处理，然后将其放入真空室中，调节衬底加热温度。待温度达到并稳定后，开始工艺，首先通入氢气，然后通过直流电源给电热丝组施加电压，大小为12V，待电热丝发亮并稳定后，打开挡板，通过电热丝分解氢气对单晶硅衬底表面进行钝化处理，然后关闭挡板和直流电源；接着进行本征硅薄膜I的制备，通入氢气与硅烷的混合气，然后调节直流电源，电压为11V，待电热丝稳定后，打开挡板，通过电热丝分解混合气进行本征硅薄膜的制备，然后关闭挡板和直流电源，即完成本征硅薄膜的制备。

制备N型掺杂的非晶硅，通过水平旋转杆以真空法兰为支点将电热丝支架旋转开，进行等离子体的工艺，通入硅烷、磷烷和氢气的混合气，利用调节旋杆使上、下电极板的距离为两厘米，移开挡板，待气体稳定后，打开射频电源，开始N层的制备，然后关闭射频电源，即可完成了N层的制备，同时也完成了整个非晶硅/单晶硅异质结太阳能电池器件的制备。

Claims (3)

1.制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置，包括真空室（1），在真空室（1）下面连接真空泵（2），在真空室（1）的上部设有气体混合管道（3），气体混合管道（3）的下端伸入真空室（1）的内部，在气体混合管道（3）的下端连接上电极板（4），上电极板（4）连接射频电源（6），在真空室（1）内上电极板（4）的下方相距一段距离设有与其平行的下电极板（5），下电极板（5）接地，在上电极板（4）与下电极板（5）之间设有可移动的挡板（14）和电热丝辅助装置（20），电热丝辅助装置（20）连接在真空室（1）内，其特征在于：所述的电热丝辅助装置（20）上的水平旋转杆（12）通过真空法兰（19）连接在真空室（1）上。

2.根据权利要求1所述的制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置，其特征在于：所述的电热丝辅助装置（20）包括水平旋转杆（12），旋转杆（12）连接电热丝支架（8），在旋转杆（12）上连接两组相互并联的电热丝（9），电热丝（9）设置在电热丝支架（8）上，在电热丝（9）的两端分别连接聚四氟乙烯（10），在旋转杆（12）的端部设有直流电源（11）。

3.根据权利要求2所述的制备太阳能电池的电热丝辅助化学气相沉积装置，其特征在于：所述的电热丝（9）由四根钽丝组成菱形结构，每根电热丝（9）绕成弹簧状，其中一组对边的电热丝（9）是另一组圈数的两倍。

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