CN208917305U - 一种封闭式镀膜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种封闭式镀膜系统，包括依次线性循环设置的上料端、缓存台、加热腔、正表面镀膜腔一、加热腔、缓冲腔、正表面镀膜腔二、缓冲腔、卸载腔、缓存台、载板移载机构、硅片翻转机构、缓存台、加热腔、缓冲腔、背表面镀膜腔一、缓冲腔、加热腔、缓冲腔、背表面镀膜腔二、缓冲腔、卸载腔、缓存台及下料端。本实用新型具有产能高、成本投入低、硅片无卡点印痕、外界环境对硅片表面的污染少及系统通用性高等优点。

Description

一种封闭式镀膜系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池硅片制造技术领域，特别涉及一种用于硅片的封闭式镀膜系统。

背景技术

近些年来环保要求越来越高，化石能源的污染问题越来越受到重视，而且由于化石能源的不可再生性，寻求新的能源形式迫在眉睫。在众多新型能源中，光伏发电技术脱颖而出。在光伏发电技术中硅片是核心元件，而生产太阳能硅片的工序繁多，包括从其前期的硅材料提纯、铸锭、开方、切片，到后期的制绒、扩散、清洗、PECVD镀膜、印刷、烧结等工序，也就是说，在硅锭被切成硅片后，其还要经过很多工序处理才能使其成为有着发电功能的电池片。

由于硅片的表面处理需要经过多道镀膜工序以及中间流转过程，现有技术多道镀膜工序之间通常单独进行，多道镀膜工序之间通过独立的设备进行流转及卸载、上料，由于各道工序相对独立运行，其具有如下不足：

①多道工序相对独立运行，硅片的周转工序繁琐且自动化程度低；

②硅片在各道工序之间周转时，由于体系难以密封而导致硅片容易受到环境污染而导致品控困难；

③不同的镀膜产品需要开发专门的镀膜设备，成本投入较高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种封闭式镀膜系统，包括：

设置在封闭室内且相互平行的正表面镀膜线体及背表面镀膜线体，所述正表面镀膜线体与背表面镀膜线体的两端分别为上下料线体及周转线体；

所述上下料线体包括由输送线连接的上料端及下料端，所述上料端对应所述正表面镀膜线体的进料口，所述下料端对应所述背表面镀膜线体的出料口；

所述周转线体包括由输送线连接的载板移载机构及硅片翻转机构，所述载板移载机构对应所述正表面镀膜线体的出料口，所述硅片翻转机构对应所述背表面镀膜线体的进料口；

所述正表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的正表面镀膜腔一、正表面隔离腔、正表面镀膜腔二及正表面卸载腔，所述上料端对应所述正表面镀膜腔一，所述载板移载机构对应所述正表面卸载腔；

所述背表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的背表面镀膜腔一、背表面隔离腔、背表面镀膜腔二及背表面卸载腔，所述硅片翻转机构对应所述背表面镀膜腔一，所述下料端对应所述背表面卸载腔。

进一步的，所述正表面镀膜线体还包括设置在所述正表面镀膜腔一前端输送线上的缓存台及加热腔，所述上料端的出料口对应所述正表面镀膜腔一前端缓存台的进料口。再进一步的，所述正表面隔离腔包括依次设置在所述正表面镀膜腔一与正表面镀膜腔二之间输送线上的加热腔及缓冲腔。再进一步的，所述正表面卸载腔前端的输送线上还设置有缓冲腔，所述正表面卸载腔后端的输送线上还设置有缓存台，所述正表面卸载腔后端缓存台的出料口对应所述载板移载机构的进料口。

进一步的，所述背表面镀膜线体还包括设置在所述背表面镀膜腔一前端输送线上的缓存台、加热腔及缓冲腔，所述硅片翻转机构的出料口对应所述背表面镀膜腔一前端缓存台的进料口。再进一步的，所述背表面隔离腔包括依次设置在所述背表面镀膜腔一与背表面镀膜腔二之间输送线上的缓冲腔、加热腔及缓冲腔。再进一步的，所述背表面卸载腔前端的输送线上还设置有缓冲腔，所述背表面卸载腔后端的输送线上还设置有缓存台，所述背表面卸载腔后端缓存台的出料口对应所述下料端的进料口。

任意的，所述正表面镀膜腔一、正表面镀膜腔二、背表面镀膜腔一及背表面镀膜腔二均包括：至少一个设置在腔体上并与载板平行设置且具有进气出气口的离子源、设置在所述离子源两侧的具有进气出气口的分气块，以及设置在所述离子源两侧并位于所述分气块内侧的陶瓷板以用于隔离所述离子源与分气块；所述分气块的出气口对应所述陶瓷板设置并与所述陶瓷板之间具有间隙，通过所述陶瓷板的阻挡作用将沉积气体通过所述间隙垂直引导至所述载板，所述间隙的出气口至载板的间距小于所述离子源的出气口至载板的间距。进一步的，所述离子源的两侧还设置有磁铁，以通过磁场进一步强化离子源产生的等离子体。进一步的，所述腔体及离子源均设置有冷却水道，以用于腔体及离子源的冷却降温。

通过上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

①采用连续线体结构，并采用线性离子源进行连续动态镀膜，产能高；

②采用一套镀膜系统，一次完成多层镀膜，设备占地少，成本投入低；

③通过硅片翻转实现正反面镀膜，可以减少一次上下料过程，且两次均为上面镀膜方式，硅片无卡点印痕；

④上料、缓存、移载、翻转、下料，均在封闭室内进行，并用CDA或 N₂保护，可以有效减少外界环境对硅片表面的污染；

⑤可以通过四个镀膜腔一次性完成N型单晶硅衬底正表面i型非晶硅层、P型非晶硅层及背表面i型非晶硅层、N型非晶硅层的非晶硅镀膜过程，也可以通过两个正表面镀膜腔及任意一个或两个背表面镀膜腔完成具有氧化铝层、正面氮化硅层及一层或双层背面氮化硅层的PERC硅镀膜过程，非晶硅镀膜过程与PERC硅镀膜过程只需要通过更换不同的工艺气体即可实现，封闭式镀膜系统的通用性高，从而降低了设备投入成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例的封闭式非晶硅镀膜系统示意图；

图2为本实用新型实施例的气体镀膜腔体结构示意图；

图3为本实用新型实施例的N型单晶硅镀膜片结构示意图；

图4为本实用新型实施例的封闭式双层PERC硅镀膜系统示意图；

图5及6分别为本实用新型实施例的不同背表面镀膜腔开启状态下的封闭式单层PERC硅镀膜系统示意图。

图中数字表示：

11.腔体 12.离子源 13.冷却水道

14.磁铁 15.分气块 16.陶瓷板

17.载板 10.N型单晶硅衬底 20.i型非晶硅层

21.i型非晶硅层 30.P型掺杂非晶硅层 31.N型掺杂非晶硅层

40.TCO薄膜层 41.TCO薄膜层 50.正表面电极

51.背表面电极

具体实施方式

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。

实施例1：

参考图1本实用新型提供的封闭式镀膜系统，包括：设置在封闭室内且相互平行的正表面镀膜线体及背表面镀膜线体，正表面镀膜线体与背表面镀膜线体的两端分别为上下料线体及周转线体；上下料线体包括由输送线连接的上料端及下料端，上料端对应正表面镀膜线体的进料口，下料端对应背表面镀膜线体的出料口；周转线体包括由输送线连接的载板移载机构及硅片翻转机构，载板移载机构对应正表面镀膜线体的出料口，硅片翻转机构对应背表面镀膜线体的进料口；正表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、用于i型非晶硅层镀膜的i型非晶硅镀膜腔、加热腔、缓冲腔、用于P型掺杂非晶硅层镀膜的P型掺杂非晶硅镀膜腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，上料端的出料口对应i型非晶硅镀膜腔前端缓存台的进料口，P型掺杂非晶硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应载板移载机构的进料口；背表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、缓冲腔、用于i型非晶硅层镀膜的i型非晶硅镀膜腔、缓冲腔、加热腔、缓冲腔、用于N型掺杂非晶硅层镀膜的N型掺杂非晶硅镀膜腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，硅片翻转机构的出料口对应i型非晶硅镀膜腔前端缓存台的进料口，N型掺杂非晶硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应下料端的进料口。

上述结构的封闭式镀膜系统用于图3所示的硅电池片镀膜时，可以通过该镀膜系统一次性在N型单晶硅衬底的正表面依次镀上i型非晶硅层及 P型掺杂非晶硅层，并在N型单晶硅衬底的背表面依次镀上i型非晶硅层及N型掺杂非晶硅层；然后下料后通过其他设备分别在正表面镀TCO薄膜层及制作正表面电极，并在背表面镀TCO薄膜层并制作背表面电极。

实施例2：

参考图4本实用新型提供的封闭式镀膜系统，包括：设置在封闭室内且相互平行的正表面镀膜线体及背表面镀膜线体，正表面镀膜线体与背表面镀膜线体的两端分别为上下料线体及周转线体；上下料线体包括由输送线连接的上料端及下料端，上料端对应正表面镀膜线体的进料口，下料端对应背表面镀膜线体的出料口；周转线体包括由输送线连接的载板移载机构及硅片翻转机构，载板移载机构对应正表面镀膜线体的出料口，硅片翻转机构对应背表面镀膜线体的进料口；正表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、用于氧化铝层镀膜的氧化铝镀膜腔、加热腔、缓冲腔、用于正面氮化硅层镀膜的正面氮化硅镀膜腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，上料端的出料口对应氧化铝镀膜腔前端缓存台的进料口，正面氮化硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应载板移载机构的进料口；背表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、缓冲腔、用于背面氮化硅层镀膜的背面氮化硅镀膜腔、缓冲腔、加热腔、缓冲腔、用于背面氮化硅层镀膜的背面氮化硅镀膜腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，硅片翻转机构的出料口对应氧化铝镀膜腔前端缓存台的进料口，背面氮化硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应下料端的进料口。

上述结构的封闭式镀膜系统用于PERC硅镀膜时，可以通过该镀膜系统一次性在衬底的正面表面依次镀上氧化铝层及正面氮化硅层，并在衬底的背表面依次镀上两层背面氮化硅层。

实施例3：

参考图5，本实用新型提供的封闭式镀膜系统，包括：设置在封闭室内且相互平行的正表面镀膜线体及背表面镀膜线体，正表面镀膜线体与背表面镀膜线体的两端分别为上下料线体及周转线体；上下料线体包括由输送线连接的上料端及下料端，上料端对应正表面镀膜线体的进料口，下料端对应背表面镀膜线体的出料口；周转线体包括由输送线连接的载板移载机构及硅片翻转机构，载板移载机构对应正表面镀膜线体的出料口，硅片翻转机构对应背表面镀膜线体的进料口；正表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、用于氧化铝层镀膜的氧化铝镀膜腔、加热腔、缓冲腔、用于正面氮化硅层镀膜的正面氮化硅镀膜腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，上料端的出料口对应氧化铝镀膜腔前端缓存台的进料口，正面氮化硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应载板移载机构的进料口；背表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、缓冲腔、用于背面氮化硅层镀膜的背面氮化硅镀膜腔、缓冲腔、加热腔、缓冲腔、缓冲腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，硅片翻转机构的出料口对应氧化铝镀膜腔前端缓存台的进料口，背面氮化硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应下料端的进料口。

上述结构的封闭式镀膜系统用于PERC硅镀膜时，可以通过该镀膜系统一次性在衬底的正面表面依次镀上氧化铝层及正面氮化硅层，并通过封闭后端的背面氮化硅镀膜腔作为缓冲腔而在衬底的背表面依次镀上一层背面氮化硅层。

实施例4：

参考图6，本实用新型提供的封闭式镀膜系统，包括：设置在封闭室内且相互平行的正表面镀膜线体及背表面镀膜线体，正表面镀膜线体与背表面镀膜线体的两端分别为上下料线体及周转线体；上下料线体包括由输送线连接的上料端及下料端，上料端对应正表面镀膜线体的进料口，下料端对应背表面镀膜线体的出料口；周转线体包括由输送线连接的载板移载机构及硅片翻转机构，载板移载机构对应正表面镀膜线体的出料口，硅片翻转机构对应背表面镀膜线体的进料口；正表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、用于氧化铝层镀膜的氧化铝镀膜腔、加热腔、缓冲腔、用于正面氮化硅层镀膜的正面氮化硅镀膜腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，上料端的出料口对应氧化铝镀膜腔前端缓存台的进料口，正面氮化硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应载板移载机构的进料口；背表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的缓存台、加热腔、缓冲腔、缓冲腔、缓冲腔、加热腔、缓冲腔、用于背面氮化硅层镀膜的背面氮化硅镀膜腔、缓冲腔、卸载腔及缓存台，硅片翻转机构的出料口对应氧化铝镀膜腔前端缓存台的进料口，背面氮化硅镀膜腔后端缓存台的出料口对应下料端的进料口。

上述结构的封闭式镀膜系统用于PERC硅镀膜时，可以通过该镀膜系统一次性在衬底的正面表面依次镀上氧化铝层及正面氮化硅层，并通过封闭前端的背面氮化硅镀膜腔作为缓冲腔而在衬底的背表面依次镀上一层背面氮化硅层。

实施例5：

基于上述实施例1-4中任一实施例并参考图2，实施例1中i型非晶硅镀膜腔、P型掺杂非晶硅镀膜腔、N型掺杂非晶硅镀膜腔以及实施例2-4 中的氧化铝镀膜腔、正面氮化硅镀膜腔及背面氮化硅镀膜腔均包括：一对具有进气出气口的离子源，以及设置在一对离子源两侧及中间的具有进气出气口的分气块，两侧分气块的内侧均设置有陶瓷板以用于隔离离子源与分气块，中间分气块的两侧均设置有陶瓷板以用于隔离离子源与分气块；分气块的出气口对应陶瓷板设置并与陶瓷板之间具有间隙，通过陶瓷板的阻挡作用将沉积气体通过间隙垂直引导至载板，间隙的出气口至载板的间距小于离子源的出气口至载板的间距；离子源的两侧还设置有磁铁，以通过磁场进一步强化离子源产生的等离子体；腔体及离子源均设置有冷却水道，以用于腔体及离子源的冷却降温。

实施例6：

基于上述实施例5，可根据产能需求增减离子源数量，上述实施例5 仅为其中一种数量离子源的镀膜腔结构，对此不做具体限定。

本实用新型采用连续线体结构，并采用线性离子源进行连续动态镀膜，产能高；采用一套镀膜系统，一次完成多层镀膜，设备占地少，成本投入低；通过硅片翻转实现正反面镀膜，可以减少一次上下料过程，且两次均为上面镀膜方式，硅片无卡点印痕；上料、缓存、移载、翻转、下料，均在封闭室内进行，并用CDA或N2保护，可以有效减少外界环境对硅片表面的污染；可以通过四个镀膜腔一次性完成N型单晶硅衬底正表面i型非晶硅层、P型非晶硅层及背表面i型非晶硅层、N型非晶硅层的非晶硅镀膜过程(基于实施例1及图3)，也可以通过两个正表面镀膜腔及任意一个或两个背表面镀膜腔完成具有氧化铝层、正面氮化硅层及一层或双层背面氮化硅层的PERC硅镀膜过程(基于实施例2-4任一项)，非晶硅镀膜过程与PERC 硅镀膜过程只需要通过更换不同的工艺气体即可实现，封闭式镀膜系统的通用性高，从而降低了设备投入成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种封闭式镀膜系统，其特征在于，包括：

设置在封闭室内且相互平行的正表面镀膜线体及背表面镀膜线体，所述正表面镀膜线体与背表面镀膜线体的两端分别为上下料线体及周转线体；

所述上下料线体包括由输送线连接的上料端及下料端，所述上料端对应所述正表面镀膜线体的进料口，所述下料端对应所述背表面镀膜线体的出料口；

所述周转线体包括由输送线连接的载板移载机构及硅片翻转机构，所述载板移载机构对应所述正表面镀膜线体的出料口，所述硅片翻转机构对应所述背表面镀膜线体的进料口；

所述正表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的正表面镀膜腔一、正表面隔离腔、正表面镀膜腔二及正表面卸载腔，所述上料端对应所述正表面镀膜腔一，所述载板移载机构对应所述正表面卸载腔；

所述背表面镀膜线体包括沿输送线依次设置的背表面镀膜腔一、背表面隔离腔、背表面镀膜腔二及背表面卸载腔，所述硅片翻转机构对应所述背表面镀膜腔一，所述下料端对应所述背表面卸载腔。

2.根据权利要求1所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述正表面镀膜线体还包括设置在所述正表面镀膜腔一前端输送线上的缓存台及加热腔，所述上料端的出料口对应所述正表面镀膜腔一前端缓存台的进料口。

3.根据权利要求2所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述正表面隔离腔包括依次设置在所述正表面镀膜腔一与正表面镀膜腔二之间输送线上的加热腔及缓冲腔。

4.根据权利要求3所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述正表面卸载腔前端的输送线上还设置有缓冲腔，所述正表面卸载腔后端的输送线上还设置有缓存台，所述正表面卸载腔后端缓存台的出料口对应所述载板移载机构的进料口。

5.根据权利要求1所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述背表面镀膜线体还包括设置在所述背表面镀膜腔一前端输送线上的缓存台、加热腔及缓冲腔，所述硅片翻转机构的出料口对应所述背表面镀膜腔一前端缓存台的进料口。

6.根据权利要求5所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述背表面隔离腔包括依次设置在所述背表面镀膜腔一与背表面镀膜腔二之间输送线上的缓冲腔、加热腔及缓冲腔。

7.根据权利要求6所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述背表面卸载腔前端的输送线上还设置有缓冲腔，所述背表面卸载腔后端的输送线上还设置有缓存台，所述背表面卸载腔后端缓存台的出料口对应所述下料端的进料口。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述正表面镀膜腔一、正表面镀膜腔二、背表面镀膜腔一及背表面镀膜腔二均包括：至少一个设置在腔体上并与载板平行设置且具有进气出气口的离子源、设置在所述离子源两侧的具有进气出气口的分气块，以及设置在所述离子源两侧并位于所述分气块内侧的陶瓷板以用于隔离所述离子源与分气块；所述分气块的出气口对应所述陶瓷板设置并与所述陶瓷板之间具有间隙，通过所述陶瓷板的阻挡作用将沉积气体通过所述间隙垂直引导至所述载板，所述间隙的出气口至载板的间距小于所述离子源的出气口至载板的间距。

9.根据权利要求8所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述离子源的两侧还设置有磁铁，以通过磁场进一步强化离子源产生的等离子体。

10.根据权利要求8所述的一种封闭式镀膜系统，其特征在于，所述腔体及离子源均设置有冷却水道，以用于腔体及离子源的冷却降温。