CN203429247U - Pecvd柔性太阳能电池制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PECVD柔性太阳能电池制造设备，所述设备包括至少一个真空室，每个真空室内设有至少一个电极室，所述电极室从内向外依次包括内管、中管和外管，所述内管、中管和外管两端通过端盖进行固定，且内管和中管间的距离处处相等，所述内管和中管分别作为内电极和外电极与射频发生器相连。本实用新型内管和中管做成等离子体放电电极，电极间距的精准度得到自动保证，保证了PECVD工艺过程中的成膜质量。

Description

PECVD柔性太阳能电池制造设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池镀膜设备技术领域，特别是涉及一种PECVD柔性太阳能电池制造设备。

背景技术

目前，世界上广泛制造的太阳能电池组件都是采用硅片或玻璃为基材，不可弯曲的刚性结构，重量重，体积大，不耐冲击，从而不适合移动应用。目前世界上只有少数几家公司掌握以不锈钢箔（Stainless Steel）或聚酰亚胺（Kepton）等高分子膜为基材制造太阳能电池组件，产品具备柔性或半柔性，可弯曲，重量轻，体积小，耐冲击等优异性能，适合移动应用。

现有技术中采用“卷对卷“的样品输送技术进行半导体真空镀膜，需要先后经过不同的真空室进行分层镀膜，代表性的镀膜工艺为PECVD（PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体辅助化学气相沉积）镀膜，代表性的薄膜太阳能器件为薄膜非晶硅（a-Si）与微晶硅（uc-Si）太阳能电池，代表性的基材为不锈钢箔材（Stainless Steel Foil）或聚酰亚胺（Kepton）等高分子膜。由于卷对卷的基材输送机构，基材要在牵引张力状态下经过多个真空镀膜室，这种张力决定了箔材不能过薄。以不锈钢基材为例，典型厚度为0.125毫米，而且设备非常复杂与庞大，从而设备造价高，产品柔性不好，属于半柔性，典型的弯曲半径约为200毫米，产品的单位面积重量也较高。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的PECVD柔性太阳能电池制造设备。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、设备成本低的PECVD柔性太阳能电池制造设备。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种PECVD柔性太阳能电池制造设备，所述设备包括至少一个真空室，每个真空室内设有至少一个电极室，所述电极室从内向外依次包括内管、中管和外管，所述内管、中管和外管两端通过端盖进行固定，且内管和中管间的距离处处相等，所述内管和中管分别作为内电极和外电极与射频发生器相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述内管、中管和外管为同心设置的圆柱体，所述外管和中管紧贴设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述外管上均匀分布有加热装置。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热装置为螺旋式电加热管、或若干圆形电加热管、或若干直线型电加热管。

作为本实用新型的进一步改进，所述外管上设有用于收容电加热管的螺旋式收容槽、或圆形收容槽、或直线型收容槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述至少一端盖上设有用于通入气体至内管内部的进气口，所述内管上设有若干用于将气体从内管内部通入至内管与中管之间的通孔，所述至少一端盖上设有用于排放内管与中管之间气体的排气口。

作为本实用新型的进一步改进，所述进气口设于对应于内管内部的端盖上，排气口设于对应于内管与中管之间的端盖上。

作为本实用新型的进一步改进，所述中管内壁用于收容直径与中管内壁相等的柔性衬底，所述柔性衬底的包括不锈钢柔性衬底。

作为本实用新型的进一步改进，所述内管外壁用于收容直径与内管外壁相等的半柔性衬底，所述半柔性衬底包括聚酰亚胺高分子膜。

作为本实用新型的进一步改进，所述气体包括反应气体和吹扫气体。

本实用新型具有以下有益效果：

反应气体与吹扫气体经过内管或中管表面分布的通孔与电极表面垂直喷淋，可以获得均匀的气流与气体组分分布；

箔材本身的内张力（中管内壁）或外张力（内管外壁）与高弹性箔材或低弹性箔材巧妙结合，实现箔材与电极表面的自动精准配合，保证了成膜质量；

同一真空室内可安装多套电极室，实现高产能；

每个电极室自成一个内真空室，实现反应区域的高度洁净，进一步保证了成膜质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一优选实施方式中PECVD柔性太阳能电池制造设备中内管、中管和外管的截面结构示意图；

图2为本实用新型一优选实施方式中PECVD柔性太阳能电池制造设备的原理图；

图3为本实用新型另一实施方式中PECVD柔性太阳能电池制造设备的原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中的PECVD柔性太阳能电池制造设备包括至少一个真空室，每个真空室内设有至少一个电极室，复室多卷PECVD柔性太阳能电池制造设备中同一真空室内安装多套电极室，可实现高产能。

在本实用新型的一优选实施方式中，参图1、图2所示，电极室100从内向外依次包括内管10、中管20和外管30，内管10和中管20的管壁间设有一定的距离，优选地本实施方式中内管10和中管20间的距离处处相等，在本实施方式中内管10、中管20和外管30为同心设置的圆柱体。内管10、中管20和外管30两端通过端盖40进行固定，内管10和中管20分别作为内电极和外电极，并与射频发生器50相连。中管20和外观30相互贴合安装。

端盖40上分别设有进气口41和排气口42。进气口设置于内管10间的端盖上，通过进气口41可将反应气体或吹扫气体输送至内管10内部；排气口42设置于内管10和中管20之间的端盖上，通过排气口42可以将反应或吹扫后内管10和中管20的气体通过管道排出电极室100外侧。进气口41和排气口42可以分别设于两个端盖上，也可以设于同一个端盖上。进一步地，进气口41设于一个端盖上时，从一端通入气体，也可以在两端盖上均设置进气口41，实现两端同时通入气体；优选地，参图2所示，本实施方式中两个端盖上均设有排气口42，反应气体在反应区内反应后从两边分别排出，反应气体的流程较短，可以保持反应气体组分相对均匀，当然，在一个端盖上设置排气口同样也可以完成镀膜工艺，参图3所示。

在其他实施方式中，也可以不设置排气口，而在内管和中管的端部留有一定的空隙，排气时，气体经过空隙从两端排出。

内管10上设置有若干均匀分布的通孔11，通过该通孔11可将内管10中的反应气体或吹扫气体通入至内管10与中管20之间。反应气体与吹扫气体经过内管10表面分布的通孔11与外电极表面垂直喷淋，获得均匀的气流与气体组分分布。

外管30上均匀分布有加热装置(未图示)，加热装置一般为电加热装置，如将加热管螺旋式卷绕在外管上，通电后可实现外管30的均匀加热。优选地，外管30上还可设有用于收容加热管的螺旋式收容槽，可以进一步对加热装置进行有效地安装定位。

当然在其他实施方式中，电加热管还可以为其他构造，如若干圆形电加热管、或若干直线型电加热管等，对应地，外管上设有若干或圆形收容槽、或直线型收容槽等。

在本实施方式中，中管20内壁用于安装直径与中管20内壁相等的柔性衬底，如安装超薄不锈钢等高弹性箔材，具体工艺流程如下：

将柔性衬底卷绕成直径等于中管内壁直径的圆筒形，并在接头处使用胶带进行固定；

将圆筒形柔性衬底进行一定量的形变，将其放入中管内部，然后将柔性衬底复位成圆筒形，复位后柔性衬底紧贴在中管内壁上；

通过吹扫气体，对柔性衬底进行吹扫，保证反应区域的高度洁净；

加热外管，并开启射频发生器，通入反应气体，借助于反应气体辉光放电在内管和中管之间产生的低温等离子体，增强了反应物质的化学活性，促进了气体间的化学反应，从而在低温下对柔性衬底进行镀膜。

进一步地，第一实施方式中的PECVD柔性太阳能电池制造设备也可以在内管外壁上卷绕半柔性衬底进行镀膜，将半柔性衬底安装于内管外壁后需进行打孔工艺，在半柔性衬底对应于内管通孔的位置进行激光打孔，保证反应气体或吹扫气体能够从内管内部进入内管和中管之间。

本实用新型中的柔性太阳能电池按照柔性程度可以分为：

半柔性薄膜太阳能电池：可以弯曲的太阳能电池，基材为厚度大于0.1mm的不锈钢箔材，电池功能结构材料全部由微米或亚微米厚度的半导体等薄膜材料构成的太阳能电池，封装材料为0.2毫米以上的高分子膜材，该类电池弯曲半径一般大于50mm，单位面积重量大于2000克/平米，功率密度一般小于25W/公斤。

高柔性薄膜太阳能电池：基材为厚度小于0.1mm的不锈钢箔材，电池功能结构材料全部由微米或亚微米厚度的半导体等薄膜材料构成的太阳能电池，电池基材与封装材料为0.2毫米以下的高分子膜材。该类电池弯曲半径显著小（弯曲半径可小于15mm），并且单位面积重量可小于1000克/平米，功率密度可大于50W/公斤。

超柔性薄膜太阳能电池：基材为厚度小于0.1mm的高分子膜材，电池功能结构材料全部由微米或亚微米厚度的半导体等薄膜材料构成的太阳能电池，封装材料为0.1毫米以下的超薄高分子膜材。该类电池弯曲半径显著小（弯曲半径可小于5mm），并且单位面积重量可小于350克/平米，功率密度可大于150W/公斤。

优选地，本实用新型PECVD柔性太阳能电池制造设备不限于制造非晶硅-微晶硅薄膜电池，还可用于CIGS电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池或砷化镓等三五族电池等。

以柔性非晶硅-微晶硅薄膜太阳能电池为例，需要在柔性衬底上依次通过本实用新型中的设备制备AL层、减反射层（如ZnO层）、N层、I层(本征层)、P层和透明导电膜等。

综上所述，本实用新型将同心的圆筒形内管和中管分别作为内电极和外电极，外管作为加热管，中管内壁特别适于安装超薄不锈钢等高弹性箔材，内管外壁特别适于安装聚酰亚胺等低弹性的高分子基材。内管和中管做成等离子体放电电极，电极间距的精准度得到自动保证，保证了PECVD工艺过程中的成膜质量。

由以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下有益效果：

反应气体与吹扫气体经过内管或中管表面分布的通孔与电极表面垂直喷淋，可以获得均匀的气流与气体组分分布；

箔材本身的内张力（中管内壁）或外张力（内管外壁）与高弹性箔材或低弹性箔材巧妙结合，实现箔材与电极表面的自动精准配合，保证了成膜质量；

复室多卷PECVD柔性太阳能电池制造设备中同一真空室内安装多套电极室，实现高产能；

每个电极室自成一个内真空室，实现反应区域的高度洁净，进一步保证了成膜质量。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种PECVD柔性太阳能电池制造设备，所述设备包括至少一个真空室，每个真空室内设有至少一个电极室，其特征在于，所述电极室从内向外依次包括内管、中管和外管，所述内管、中管和外管两端通过端盖进行固定，且内管和中管间的距离处处相等，所述内管和中管分别作为内电极和外电极与射频发生器相连。

2.根据权利要求1所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述内管、中管和外管为同心设置的圆柱体，所述外管和中管紧贴设置。

3.根据权利要求1所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述外管上均匀分布有加热装置。

4.根据权利要求3所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述加热装置为螺旋式电加热管、或若干圆形电加热管、或若干直线型电加热管。

5.根据权利要求4所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述外管上设有用于收容电加热管的螺旋式收容槽、或圆形收容槽、或直线型收容槽。

6.根据权利要求1所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述至少一端盖上设有用于通入气体至内管内部的进气口，所述内管上设有若干用于将气体从内管内部通入至内管与中管之间的通孔，所述至少一端盖上设有用于排放内管与中管之间气体的排气口。

7.根据权利要求6所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述进气口设于对应于内管内部的端盖上，排气口设于对应于内管与中管之间的端盖上。

8.根据权利要求6所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述中管内壁用于收容直径与中管内壁相等的柔性衬底，所述柔性衬底的包括不锈钢柔性衬底。

9.根据权利要求6所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述内管外壁用于收容直径与内管外壁相等的半柔性衬底，所述半柔性衬底包括聚酰亚胺高分子膜。

10.根据权利要求6所述的PECVD柔性太阳能电池制造设备，其特征在于，所述气体包括反应气体和吹扫气体。

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