CN208917304U

CN208917304U - 一种用于晶体硅异质结太阳电池制作的hwcvd设备

Info

Publication number: CN208917304U
Application number: CN201821326540.9U
Authority: CN
Inventors: 黄海宾; 周浪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-17
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2028-08-17

Abstract

一种用于晶体硅异质结太阳电池制作的HWCVD设备，包括本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、过渡加热腔体、本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II等腔体；所用的载板在装载硅片的位置采用镂空设计。本实用新型可使晶体硅异质结太阳电池两面非晶硅全过程不暴露空气，减少了硅片薄膜的氧化和污染，提高了产品的性能；省却了现有技术两套装备的方案中的部分真空腔体，以及设备之间的传递装置和下上料装置，大大减少设备的复杂性，缩短了工序和工时；可实现硅片的两面镀膜，避免PECVD镀膜过程中的绕镀问题，提高生产效率。

Description

一种用于晶体硅异质结太阳电池制作的HWCVD设备

技术领域

本实用新型属于太阳电池制造领域，涉及一种高效晶体硅太阳电池的制造装备。

背景技术

对于晶体硅异质结太阳电池，其制造时要在硅片的两面均沉积非晶硅基薄膜，一般情况下，一面沉积的是本征（i型）非晶硅/p型非晶硅薄膜，另外一面沉积的是本征非晶硅（i型）/n型非晶硅薄膜。在现有生产装备中，这两面非晶硅薄膜的沉积是由两套低温CVD完成的，为等离子体增强化学气相沉积（PECVD）或者热丝化学气相沉积（HWCVD），一套完成本征非晶硅/p型非晶硅薄膜，另外一套完成本征非晶硅/n型非晶硅薄膜。这种两套系统的设计导致晶体硅片在沉积完一面的薄膜后必须要经历降温破真空，暴露大气，再抽真空升温的过程。这导致产品的表面受空气中水蒸气、氧气、灰尘等影响造成性能下降；另外，每套CVD设备通常包括上料及预加热腔体、本征层沉积腔、掺杂沉积腔（p型或n型）以及下料腔体等几部分，系统之间还需要硅片的上料和下料装置以及硅片在不同设备间传递的传送装置等。设备所需真空腔体多（两套系统需要至少10个腔体），结构复杂；生产中运营费用高，需要的工人数量也较多。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新的HWCVD沉积系统的结构设计，使得晶体硅片在不暴露大气的情况下完成两面的本征非晶硅、p型非晶硅、n型非晶硅的镀膜，避免产品再非晶硅报名的制备过程中暴露大气，提升晶体硅异质结太阳电池的性能，简化产线结构，降低其生产成本。

本实用新型是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种用于晶体硅异质结太阳电池制作的HWCVD设备，包括本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、过渡加热腔体、本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II等六个腔体，六个腔体之间依次采用真空锁结构连接。

本实用新型采用双载板设计，即每次有两个载板（载板A、载板B）作为一组同时进入到腔体中镀膜，在非晶硅镀膜过程中，载板A和载板B分别位于垂直排列的热丝的两侧。

本实用新型所述的载板在装载硅片的位置采用镂空设计。

本实用新型采用立式HWCVD系统，将两面非晶硅薄膜的沉积集成到一套系统中完成。各腔体之间采用真空锁结构连接，产品在设备各腔体之间传递过程中不暴露大气。

本实用新型包括有以下显著的技术特征。

硅片的i、n、i、p四层非晶硅薄膜的沉积分别在本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II四个腔体中完成，inip依次排列（或者ipin依次排列）。在ni两个腔体（或pi两个腔体）之间有一个过渡腔体，其作用是使载板A和载板B的位置互换，且调整载板的温度。

进一步地，本实用新型所述的一种用于晶体硅异质结太阳电池制作的HWCVD设备，在其前端还包括上料腔体、预加热腔体，两者之间采用真空锁结构连接，预加热腔体再通过真空锁结构连接至本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I；在其后端还包括一下料腔体，通过真空锁结构连接至掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II。

本实用新型的主体结构共有八个腔体构成，从产品进入设备端到产品出设备端依次为：上料腔体、预加热腔体、本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、过渡加热腔体、本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、下料腔体。沉积系统工作时以两个垂直平行排列的载板为一组，同时进入系统，载板采用镂空结构，使得硅片安装上去后两个表面的绝大部分面积均不被遮挡，易于镀膜。

本实用新型各个腔体根据功能要求设计对应的超纯气路、加热、功率源、冷却水、抽真空系统。

为改善对载板的加热效果，本实用新型可以在载板在加热腔体内加热的时候向腔体中通少量的氩气。

本实用新型的有益效果。

（1）非晶硅/晶体硅异质结太阳电池制造过程中在硅片的两个表面上沉积的本征非晶硅、掺杂非晶硅薄膜沉积全过程不暴露空气，减少了大气对硅片薄膜的氧化和空气中水蒸气、灰尘等对各结构表面的污染。从而提高了产品的性能。

（2）将两面非晶硅薄膜沉积的功能集成到一套设备上，省却了现有技术两套装备的方案中的部分真空腔体，以及设备之间的传递装置和下上料装置。大大减少设备的复杂性，缩短了工序和工时，降低产线装备购买和运营的费用；也因为减少了工序，从而减少了产品的搬运和与载盘之间对硅片的物理冲击，从而减少了产品的破片率，进一步降低了成本。

（3）采用立式HWCVD结合镂空载板的设计，可完美的实现硅片的两面镀膜，且可避免PECVD镀膜过程中的绕镀问题。在此基础上的两个载板作为一组的设计，更加充分的利用了设备的产能潜力，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的一种八腔体HWCVD设备主体结构主视图。

其中，1为上料腔体；2为预加热腔体；3为本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅰ；4为掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I（n型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体）；5为过渡腔体；6 为本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅱ；7为掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II（p型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体）；8为下料腔体。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1。

如附图1所示设计，左端为设备的进料端，右端为下料端。设备从左到右依此为：上料腔体1；预加热腔体2；本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅰ3；n型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体4；过渡腔体5；本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅱ6； p型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体7；下料腔体8。

该设备在使用时，各个腔体在硅片未进入前均保持真空状态。需进行镀膜的硅片在上料装置的帮助下固定到载板上；第1个腔体（上料腔体1）破真空，打开进料端真空锁，一组载板由自动化装置推入第1个腔体（上料腔体1）中，然后关闭真空锁抽真空进行预加热，达到预定的真空度后，打开第1个腔体（上料腔体1）与第2个腔体（预加热腔体2）之间的真空锁；然后将载板移动到第2个腔体（预加热腔体2）中，关闭真空锁继续抽真空并加热到所需的温度；然后打开第2个腔体（预加热腔体2）与第3个腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅰ3）之间的真空锁，将载板送入第3个腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅰ3）中关闭真空锁；在第3个腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅰ3）中进行本征非晶硅薄膜层的沉积，在两个载板相面对的表面上同时镀膜，沉积结束后抽除残余反应气体，达到所需真空度后打开第3个腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅰ3）与第4个腔体（n型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体4）之间的真空锁，将载板送入到第4个腔体（n型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体4）中关闭真空锁；在第4个腔体（n型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体4）中进行n型掺杂非晶硅薄膜层的沉积，在两个载板相面对的表面上同时镀膜，沉积结束后抽除残余反应气体，达到所需真空度后打开第4个腔体（n型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体4）与第5个腔体（过渡腔体5）之间的真空锁，将载板送入到第5个腔体（过渡腔体5）中，一组载板在进入到第5腔体（过渡腔体5）过程中要将两个载板的位置对调，使得在前面腔体中未镀膜的硅片表面相对，关闭真空锁；在第5个腔体（过渡腔体5）中，载板将温度调整到合适的温度；打开第5个腔体（过渡腔体5）和第6腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅱ6）之间的真空锁，将载板送入到第6腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅱ6）中，然后关闭真空锁；在第6个腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅱ6）中进行本征非晶硅薄膜层的沉积，在两个载板相面对的表面上同时镀膜，沉积结束后抽除残余反应气体，达到所需真空度后打开第6个腔体（本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体Ⅱ6）与第7个腔体（p型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体7）之间的真空锁，将载板送入到第7个腔体（p型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体7）中关闭真空锁；在第7个腔体（p型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体7）中进行p型掺杂非晶硅薄膜层的沉积，在两个载板相面对的表面上同时镀膜，沉积结束后抽除残余反应气体，达到所需真空度后打开第7个腔体（p型非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体7）与第8个腔体（下料腔体8）之间的真空锁，将载板送入到第8个腔体（下料腔体8）中，用氮气或洁净空气破真空，然后打开第8腔体（下料腔体8）出料端的真空锁，将载板移出；关闭真空锁，对第8腔体（下料腔体8）抽真空。

如此，则完成非晶硅/晶体硅异质结太阳电池用晶体硅片的两个表面的本征非晶硅、重掺杂非晶硅的镀膜工作。在实际生产中可根据需要控制生产节拍，在不影响器件性能的基础上可以多个镀膜腔体同时工作。

Claims

1.一种用于晶体硅异质结太阳电池制作的HWCVD设备，其特征是包括本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、过渡加热腔体、本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II等六个腔体，六个腔体之间依次采用真空锁结构连接；

所用载板采用双载板设计，在装载硅片的位置采用镂空设计。

2.根据权利要求1所述的一种用于晶体硅异质结太阳电池制作的HWCVD设备，其特征是在其前端还包括上料腔体、预加热腔体，两者之间采用真空锁结构连接，预加热腔体再通过真空锁结构连接至本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I；在其后端还包括一下料腔体，通过真空锁结构连接至掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II。