CN210127271U - 光伏电池两面镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏电池两面镀膜装置，包括上下料机、工作台机柜、主机柜和气源柜，工作台机柜承载硅片放置到主机柜中，主机柜至少包括若干个二合一管式PECVD反应腔，每个二合一管式PECVD反应腔至少配备镀氧化铝和氮化硅膜的气路并由气源柜供气，上下料机对每个二合一管式PECVD反应腔进行下料和上料，并在下料和上料之间完成硅片的翻面操作。本实用新型通过一台管式PECVD设备兼备电池正面和背面镀膜工艺，与上下料机配合，使一台设备实现光伏电池的双面镀膜，不需要在不同设备之间转移，减少物料转运工序，有效降低工序难度，提高生产效率和灵活性，降低硅片破损风险，提高成品率。

Description

光伏电池两面镀膜装置

技术领域

本实用新型涉及光伏电池制造设备领域，尤其是一种光伏电池两面镀膜装置。

背景技术

太阳能光伏电池是一种把太阳的光能直接转化为电能的新型电池。目前通常使用的是以硅为基底的硅光伏电池，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅光伏电池。PERC电池（Passivated Emitter and Rear Cell，发射极和背面钝化技术）是一种新型的光伏电池技术，PERC电池表面的有效钝化是提升太阳能电池转换效率的重要因素， PERC电池需要在正面和背面分别完成镀膜。目前较为成熟的钝化膜材料包括氧化铝（Al₂O₃）、氧化硅（SiO₂）、氮氧化硅（SiO_xN_y）、氮化硅（Si_xN_y）等，其中，背面镀膜包括氧化铝+氮化硅，或者氧化铝+氧化硅（或氮氧化硅）+氮化硅，所采用的设备是ALD+管式PECVD（本专利中“管式PECVD”是指采用石英管或其他材料作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体，将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积，硅片在沉积腔室中不移动的一种PECVD设备）或者是二合一管式PECVD，正面镀膜包括氮化硅或者氧化硅（或氮氧化硅）+氮化硅，所采用的设备是单一管式PECVD；另外一种方式是采用板式PECVD一次性完成背面氧化铝+背面氮化硅/正反两面氮化硅的沉积，但板式PECVD设备价格昂贵，产能低，故障率高，维修困难的先天因素限制了其进一步的发展。因此现有技术中PERC电池的双面镀膜通常采用不同设备进行组合如ALD+单一管式PECVD+单一管式PECVD或者是二合一管式PECVD+单一管式PECVD，之所以这样是因为在镀膜时通常只能完成一面。ALD（Atomic Layer Deposition，原子层沉积）用于氧化铝的原子层沉积，管式PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积）用于氮化硅、氧化硅等的等离子体增强化学气相沉积。二合一管式PECVD可以在同一反应腔内对背面镀氧化铝和氮化硅膜（或其他钝化薄膜）。

现有技术采用两台或三台设备组合起来使用，在完成背面镀膜后需要将背面翻转到正面，通常使用上下料机将硅片取下放置到载片盒中，利用载片盒作为移动的中转媒介，然后吸附硅片另一面翻转后上料到下一台设备中镀正面膜。采用两台或三台设备通过载片盒在不同设备之间转移，造成生产工序繁琐、生产效率低、人工劳动量大、设备占用场地大，而且，在移动硅片的过程中容易造成硅片破损，降低成品率。

实用新型内容

本申请人针对上述现有光伏电池采用两台或三台设备组合进行双面镀膜的技术存在的生产工序繁琐、生产效率低、人工劳动量大、设备占用场地大、易造成硅片破损、降低成品率等缺点，提供了一种结构合理的光伏电池两面镀膜装置，能够通过一台管式PECVD设备实现光伏电池的双面镀膜，降低工序难度，简化设备数量和结构，节省工作空间和占用面积，提高生产效率和灵活性，降低硅片破损风险，提高成品率。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种光伏电池两面镀膜装置，包括上下料机、工作台机柜、主机柜和气源柜，工作台机柜承载硅片放置到主机柜中，主机柜至少包括若干个二合一管式PECVD反应腔，每个二合一管式PECVD反应腔至少配备镀氧化铝和氮化硅膜的气路并由气源柜供气，上下料机对每个二合一管式PECVD反应腔进行下料和上料，并在下料和上料之间完成硅片的翻面操作。

作为上述技术方案的进一步改进：

二合一管式PECVD反应腔既完成光伏电池的背面镀膜，又在硅片翻面后完成光伏电池的正面镀膜。

二合一管式PECVD反应腔的壁层结构是保护套管及石英衬管，或者是保护套管、石英管及石英衬管。

保护套管为耐高温金属管。

保护套管的材料为310钢材。

主机柜还至少包括若干个单一管式PECVD反应腔，单一管式PECVD反应腔和二合一管式PECVD反应腔分工配合，单一管式PECVD反应腔专门用于硅片正面的镀膜，二合一管式PECVD反应腔专门用于硅片背面的镀膜。

上下料机对应每个二合一管式PECVD反应腔，在各个二合一管式PECVD反应腔之间进行轮换操作。

上下料机包括载片盒和真空吸盘，在硅片背面镀膜完成后，真空吸盘吸附硅片的背面将推拉舟上的硅片取下，放入载片盒内，然后真空吸盘对硅片正面进行吸附，将硅片放入正面镀膜反应腔的推拉舟中。

上下料机包括相配合的第一真空吸盘和第二真空吸盘，在硅片背面镀膜完成后，第一真空吸盘吸附硅片的背面将推拉舟上的硅片取下，第二真空吸盘吸附硅片正面，然后第一真空吸盘从硅片上脱离，第二真空吸盘将硅片放入正面镀膜反应腔的推拉舟中。

还包括TMA防爆柜，防止有毒的TMA及尾气泄漏。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过一台管式PECVD设备兼备电池正面和背面镀膜工艺，与上下料机配合，使一台设备实现光伏电池的双面镀膜，不需要在不同设备之间转移，减少物料转运工序，有效降低工序难度，提高生产效率和灵活性，降低硅片破损风险，提高成品率。本实用新型相对于现有技术而言，将两台或三台设备组合转换成单台设备，简化设备数量和结构，节省工作空间和占用面积，减少设备投入成本，降低生产成本。本实用新型采用二合一管式PECVD反应腔，能够实现电池背面的氧化铝（Al₂O₃）、氧化硅（SiO₂）、氮氧化硅（SiO_xN_y）、氮化硅（Si_xN_y）等多层钝化膜或其中某几种薄膜的镀膜工艺，简化设备结构，提高生产效率。本实用新型采用两个真空吸盘组合用来实现硅片翻面，不需要载片盒作为中转，直接进行下料和上料，解决硅片在移动过程中发生划伤和破损等问题，降低硅片破损风险。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型机组的示意图。

图中：10、工作台机柜；20、主机柜；21、二合一管式PECVD反应腔；22、单一管式PECVD反应腔；30、气源柜；40、TMA防爆柜；50、上下料机。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

本说明书中所说“单一管式PECVD”是指仅能完成氮化硅或者氧化硅（或氮氧化硅）+氮化硅镀膜工艺的管式PECVD设备。“二合一管式PECVD” 是指能在一个反应腔内完成氧化铝+氮化硅，或者氧化铝+氧化硅（或氮氧化硅）+氮化硅镀膜工艺的管式PECVD设备。“三合一管式PECVD”是指通过一台设备的同一反应腔或者不同反应腔分步完成光伏电池的正面和背面镀膜工艺的PECVD设备。

如图1所示，本实用新型所述的光伏电池两面镀膜装置属于三合一管式PECVD，包括上下料机50、工作台机柜10、主机柜20、气源柜30和TMA（三甲胺）防爆柜40，主机柜20至少包括若干个二合一管式PECVD反应腔21，每个二合一管式PECVD反应腔21配备氧化铝和氮化硅，或者氧化铝和氧化硅（或氮氧化硅）和氮化硅的镀膜气路，上下料机50对每个二合一管式PECVD反应腔21进行下料和上料，并在下料和上料之间完成硅片的翻面操作。上下料机50在各个二合一管式PECVD反应腔21之间进行轮换操作，可以对应每个二合一管式PECVD反应腔21。在此种实施例中，二合一管式PECVD反应腔21既完成光伏电池的背面镀膜，又在硅片翻面后完成电池的正面镀膜。本实施例可以由同一反应腔先后完成电池背面镀膜和正面镀膜，也可以按照电脑分配由不同反应腔分别完成电池背面镀膜和正面镀膜。

二合一管式PECVD反应腔21的壁层结构是保护套管及石英衬管，或者是保护套管、石英管及石英衬管。保护套管可以是耐高温金属管，如310钢材等。保护套管可防止石英衬管或石英管发生破裂，提高设备兼容后的安全性。

作为一种扩展，主机柜20还至少包括若干个单一管式PECVD反应腔22，单一管式PECVD反应腔22和二合一管式PECVD反应腔21分工配合，单一管式PECVD反应腔22专门用于硅片正面的镀膜，二合一管式PECVD反应腔21专门用于硅片背面的镀膜。在此种实施例中，按照电脑分配由二合一管式PECVD反应腔21完成电池背面的镀膜，在上下料机50完成硅片翻面后，由单一管式PECVD反应腔22完成电池正面的镀膜。

工作台机柜10包括机械手和若干推拉舟等，推拉舟与主机柜20的反应腔相互配合，将硅片送入反应腔内发生沉积反应。气源柜30提供二合一管式PECVD反应腔21或者单一管式PECVD反应腔22和二合一管式PECVD反应腔21中镀膜工艺的气体来源。TMA防爆柜40防止有毒的TMA及尾气泄漏造成污染和危险。

上下料机50的一种实施方式是载片盒和真空吸盘组合，在硅片背面镀膜完成后，真空吸盘吸附硅片的背面将推拉舟上的硅片取下，放入载片盒内，真空吸盘放开硅片背面，然后移动到硅片正面进行吸附，然后将硅片放入正面镀膜反应腔的推拉舟中，此时硅片正面露出，在反应腔内进行正面镀膜。

上下料机50的另一种实施方式是两个真空吸盘组合，在硅片背面镀膜完成后，第一真空吸盘吸附硅片的背面将推拉舟上的硅片取下，第二真空吸盘吸附硅片正面，然后第一真空吸盘从硅片上脱离，第二真空吸盘将硅片放入正面镀膜反应腔的推拉舟中，此时硅片正面露出，在反应腔内进行正面镀膜。

如图2所示，本实用新型还可以由一个上下料机50对应两组由工作台机柜10、主机柜20、气源柜30和TMA防爆柜40组成的机组，提高上下料机50的工作能力。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：包括上下料机（50）、工作台机柜（10）、主机柜（20）和气源柜（30），工作台机柜（10）承载硅片放置到主机柜（20）中，主机柜（20）至少包括若干个二合一管式PECVD反应腔（21），每个二合一管式PECVD反应腔（21）至少配备镀氧化铝和氮化硅膜的气路并由气源柜（30）供气，上下料机（50）对每个二合一管式PECVD反应腔（21）进行下料和上料，并在下料和上料之间完成硅片的翻面操作。

2.根据权利要求1所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：二合一管式PECVD反应腔（21）既完成光伏电池的背面镀膜，又在硅片翻面后完成光伏电池的正面镀膜。

3.根据权利要求1所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：二合一管式PECVD反应腔（21）的壁层结构是保护套管及石英衬管，或者是保护套管、石英管及石英衬管。

4.根据权利要求3所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：保护套管为耐高温金属管。

5.根据权利要求3所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：保护套管的材料为310钢材。

6.根据权利要求1所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：主机柜（20）还至少包括若干个单一管式PECVD反应腔（22），单一管式PECVD反应腔（22）和二合一管式PECVD反应腔（21）分工配合，单一管式PECVD反应腔（22）专门用于硅片正面的镀膜，二合一管式PECVD反应腔（21）专门用于硅片背面的镀膜。

7.根据权利要求1所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：上下料机（50）对应每个二合一管式PECVD反应腔（21），在各个二合一管式PECVD反应腔（21）之间进行轮换操作。

8.根据权利要求1所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：上下料机（50）包括载片盒和真空吸盘，在硅片背面镀膜完成后，真空吸盘吸附硅片的背面将推拉舟上的硅片取下，放入载片盒内，然后真空吸盘对硅片正面进行吸附，将硅片放入正面镀膜反应腔的推拉舟中。

9.根据权利要求1所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：上下料机（50）包括相配合的第一真空吸盘和第二真空吸盘，在硅片背面镀膜完成后，第一真空吸盘吸附硅片的背面将推拉舟上的硅片取下，第二真空吸盘吸附硅片正面，然后第一真空吸盘从硅片上脱离，第二真空吸盘将硅片放入正面镀膜反应腔的推拉舟中。

10.根据权利要求1所述的光伏电池两面镀膜装置，其特征在于：还包括TMA防爆柜（40），防止有毒的TMA及尾气泄漏。

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