CN203807554U - 一种pecvd设备成膜用的异质结太阳能电池托盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，包括托盘盘体，所述托盘盘体上设置有用于承载硅片的卡槽，所述卡槽为两级台阶结构包括第一台阶和第二台阶，所述卡槽的材料的介电常数范围为8-19，该托盘能够解决晶体硅边缘成膜异常的问题，以及减少硅片背面的污染和表面损伤，提高电池光电转换效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池制造领域，尤其涉及一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘。
背景技术
异质结太阳能电池是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池。一种常见的异质结太阳能电池制造方法为利用PECVD在表面织构化后的N型晶体硅的正面沉积很薄的I型本征非晶硅薄膜和P型非晶硅薄膜，然后在晶体硅的背面沉积薄的I型本征非晶硅薄膜和N型非晶硅薄膜；利用溅射技术在电池的两面沉积透明氧化物导电薄膜，然后在透明氧化物导电薄膜上制作金属电极。
在上述异质结太阳能电池中I型、P型、N型非晶硅薄膜均利用PECVD设备进行沉积，其具体过程为：将硅片放置在载物托盘上，接着托盘被传送至PECVD成膜腔室内进行成膜，在成膜工艺完成后托盘被传出PECVD设备，然后由外部机械手将硅片抓取至指定传送带上。在工业生产中，当托盘经历反复PECVD成膜后，其表面会形成较厚的非晶硅薄膜，其脱落的薄膜颗粒会影响成膜工艺和成膜质量，这样就必须对托盘进行清洗。图1（a）所示为是现有技术中所用托盘的平面示意图，图1（b）为图1（a）的剖面结构示意图，在托盘表面设置有若干凹槽，用于承载硅片。由于金属铝和晶体硅接触时在高温情况下易发生扩散反应，所以现有技术中无法采用金属铝做托盘，而多选择采用碳素材料或者微晶硅材料。在实际应用中，该种托盘通常存在如下问题：
1） 部分托盘采用碳素材料，由于导热性好，碳素材料托盘可以实现对硅片的快速加热，但是碳素材料与抓取托盘的机械手的摩擦很小，容易导致二者之间的相对位移，因此限制了机械手的运动速度。另外，碳素材料容易发尘，会对太阳能电池的性能产生影响，并且碳素材料托盘难以进一步做大，限制了使用更大PECVD成膜腔室来提高设备产能的可能性
2） 部分托盘采用微晶硅玻璃材料，这种玻璃容易成型并且与机械手的摩擦系数也相对合适，但是微晶硅玻璃的导热性能差，导致硅片加热和冷却的时间过长，影响生产节拍。另外，由于微晶硅玻璃在干法刻蚀工艺中会和玻璃托盘发生反应，所以微晶硅材料的托盘清洗只能选用环保性和操作性相对较差的湿法刻蚀方法。
3） 现有的托盘材质和晶体硅的介电常数存在较大的差异，影响了电磁场空间分布的均一性，导致晶体硅边缘成膜异常，降低太阳能电池光电转换效率。
4） 现有的相互接触，虽然提高了加热速度，但是也带来了冷却过慢问题，另外，托盘和晶体硅的接触也会导致硅片表面污染和损伤，从而引起电池效率的降低。
综上所述，现有技术中的托盘存在托盘材料受限，托盘和硅片材质差异较大影响边缘成膜质量，托盘和硅片接触导致表面污染，托盘制作成本较高等一系列问题。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，该托盘通过选用与硅片具有相似介电常数的材料来制作卡槽从而解决晶体硅边缘成膜异常的问题，通过采用两级台阶结构的卡槽设计减少了硅片背面的污染，提高了电池光电转换效率。
本实用新型提供了一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，包括托盘盘体，所述托盘盘体上设置有用于承载硅片的卡槽，所述卡槽为两级台阶结构包括第一台阶和第二台阶，所述卡槽的材料的介电常数范围为8-19。
可选地，所述托盘盘体上对应硅片的位置处设置有若干通气孔。
可选地，所述托盘盘体的材料为铝、陶瓷、碳素材料、玻璃、特富龙中的任意一种。
可选地，所述卡槽材料为陶瓷或者晶体硅。
可选地，所述 硅片中心位置设置有材质与卡槽相同的托举钉。
可选地，所述卡槽与托盘盘体为分离式结构。
可选地，所述卡槽与托盘盘体为一次加工成型。
相对于现有技术，本实用新型的技术效果为：
1） 可以采用金属铝作为托盘的材料。铝具有导热性好，易加工，成本低，在等离子体中化学性能稳定等优点，铝材料托盘可以克服碳素材料的摩擦系数小、易发尘等缺点，同时也可以克服微晶硅玻璃材料托盘因只能进行湿法刻蚀而带来的污染和操作不便问题。
2） 选择介电常数范围为8-19的与晶体硅相近的材料来制作卡槽，能够极大降低PECVD成膜的边缘效应，减少硅片边缘成膜异常，从而提高电池片的效率。
3） 两级台阶结构的卡槽设计可以使硅片仅在边缘处于铝接触，减少了铝与硅片的直接接触面积，从而减少了硅片背面的污染和表面损伤，提高了电池光电转换效率。
附图说明：
图1（a）为现有技术中托盘的平面示意图。
图1（b）为图1（a）的剖面结构示意图。
图2为本实用新型中异质结太阳能电池托盘的整体俯视图。
图3为图2中所示异质结太阳能电池托盘的虚线框内沿AA’方向的剖面结构示意图
具体实施方式：
以下将结合附图所示的具体实施例对本实用新型进行详细描述。值得说明的是，下文所记载的实施例并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
图2为本实用新型中异质结太阳能电池托盘的整体俯视图，图3为图2中所示虚线框内沿AA’方向的剖面结构示意图。参考图1和图2可知，异质结太阳能电池托盘100包括托盘盘体10和设置在所述托盘盘体10上的用于承载硅片30的若干卡槽20。当所述硅片3放置在所述卡槽20上时，硅片30和卡槽20能够覆盖住托盘盘体10。所述托盘盘体10材料需要选择导热性能好、容易加工、等离子体中化学性质稳定以及与机械手的摩擦系数大的材料，具体地，托盘盘体10的材料可以选用铝、陶瓷、碳素材料、玻璃、特富龙中的任意一种，优选此，托盘盘体10选用铝材料。所述卡槽20的材料选用与硅片30具有相似介电常数的材料，由于单晶硅的介电常数为11.9，所以卡槽20的介电常数范围为8-19，优选地，所述卡槽20选用陶瓷或者晶体硅。所述卡槽20为包括第一台阶和第二台阶的两级台阶结构。所述第一台阶具有第一台阶上表面21，所述第二台阶具有第二台阶上表面22。硅片30被放置于所述第二台阶的上表面22上且仅与上表面22的边缘部分接触，避免了硅片30的背面因与托盘盘体直接接触而受到污染和产生表面损伤，从而提高了电池转换效率。所述第一台阶上表面21高于所述硅片的上表面，以防止搬运托盘时硅片在卡槽内滑动出去。所述托盘盘体10上对应硅片的位置处设置有若干通气孔11，可以在抽真空时将硅片30下方的残留气体抽出，防止残留气体对反应腔室的污染，同时，在硅片30传出腔室前向真空腔室注入大气过程中也可以使硅片30下方的气体压力随外部压力的上升而上升，防止外部压力把硅片压碎，从而提高产品的生产良率。另外，所述硅片30中心位置处设置有托举钉13，用于防止硅片10因重力作用而产生弯曲。所述托举钉13的材料可以选用晶体硅材料，也可以选用与所述卡槽20一致的材料。在一实施例中，所述卡槽20与所述托盘盘体10可以是由整块材料一次加工成型，以使得加工整体简单便利，节省成本；在另一实施例中，所述卡槽20与所述托盘盘体10也可以为分离式结构，所述卡槽20通过螺丝等方式固定连接在托盘盘体10上。
在本实用新型中，所述托盘100通过选用与硅30具有相似介电常数的材料来制作卡槽20，改善了电磁场空间分布的均一性，解决了硅片边缘成膜异常的问题。通过将卡槽20设计为两级台阶结构来减少了硅片背面的污染和表面损伤，从而提高了太阳能电池的光电转换效率。
在本实用新型的可选方案中，采用具有导热性好、易加工、成本低、在等离子体中化学性能稳定等一系列优点的铝材料制作托盘盘体10，并且结合二级台阶结构的卡槽20设计，能够防止铝和硅片直接接触，防止铝对硅片造成的污染。另外，铝制作的托盘盘体可以克服碳素材料的摩擦系数小、易发尘等缺点，以及克服微晶硅玻璃衬底因只能采用湿法刻蚀所带来的污染和操作不便的缺点。
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，各实施方式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。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，包括托盘盘体，所述托盘盘体上设置有用于承载硅片的卡槽，其特征在于：所述卡槽为两级台阶结构包括第一台阶和第二台阶，所述卡槽的材料的介电常数范围为8-19。
2.根据权利要求1所述的一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，其特征在于：所述托盘盘体上对应硅片的位置处设置有若干通气孔。
3.根据权利要求1所述的一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，其特征在于：所述托盘盘体的材料为铝、陶瓷、碳素材料、玻璃、特富龙中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，其特征在于：所述卡槽材料为陶瓷或者晶体硅。
5.根据权利要求1所述的一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，其特征在于：所述硅片中心位置设置有材质与卡槽相同的托举钉。
6.根据权利要求1所述的一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，其特征在于：所述卡槽与托盘盘体为分离式结构。
7.根据权利要求1所述的一种PECVD设备成膜用的异质结太阳能电池托盘，其特征在于：所述卡槽与托盘盘体为一次加工成型。
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