CN210314467U - 一种tco导电膜镀膜阴极组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及TCO导电膜镀膜技术领域，目的是提供一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其包括阴极模块和匀气装置。阴极模块为单体阴极或者阴极组，阴极组包括至少两个阴极结构，且至少两个阴极结构以孪生排列的方式设置于同一侧位置。所述匀气装置设置于所述阴极模块的两侧，且被设置用于提供差异化等离子体环境，所述阴极模块的两侧分别为高氧等离子体区和低氧等离子体区。该结构能够通过在阴极模块两侧分别设置高氧等离子体区和低氧等离子体区以实现功能差异化镀膜，优化非晶硅薄膜和TCO界面接触特性，提高太阳电池的光电转化效率，该结构设计合理，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及TCO导电膜镀膜技术领域，具体涉及一种TCO导电膜镀膜阴极组件。
背景技术
太阳电池发电具有地域差异小、储量巨大、安全、无污染、资源永不枯竭等特点，已经成为21世纪新能源和可再生能源技术的主力军。其全球累积装机量已超过400GW，成为新能源的主力军。SHJ太阳电池是一种高效太阳电池技术，也称HITR电池。SHJ太阳电池的TCO导电膜制备技术很多，磁控溅射镀膜技术是最常使用的技术。磁控溅射镀膜根据其使用电源和电路结构不同可分为射频磁控溅射(RF)和直流磁控溅射(DC)。从SHJ太阳电池的基本结构中可以看出，其前表面和后表面覆盖有导电类型完全相反的两种非晶硅薄膜，当表面覆盖TCO导电膜后，前表面和后表面的物理接触特性差异很大。特别的，两种不同类型的非晶硅薄膜和TCO导电膜的功函数失配差异很大，很难实现良好的欧姆接触，严重影响SHJ太阳电池的输出效率。
现有技术中为了解决这一难题，通常在设备中设计多靶位阴极结构，在不同靶位上安装不同掺杂浓度的TCO靶材，制备TCO导电膜叠，起始层优化界面接触特性、终止层优化导电特性。这种方案在一定程度上可以实现良好的界面传输，但设备结构及工艺过程相对复杂，制约了太阳电池制造企业的设备选型及成本控制，严重阻碍了高效SHJ太阳电池的商业化推广及应用。
发明人在研究中发现，现有的相关技术中至少存在以下缺点：
设备结构及工艺过程相对复杂，成本高，且不能实现差异化镀膜。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种TCO导电膜镀膜阴极组件，改善现有技术的不足，其能够通过在阴极模块两侧分别设置高氧等离子体区和低氧等离子体区以实现功能差异化镀膜，优化非晶硅薄膜/TCO界面接触特性，提高太阳电池的光电转化效率，该结构设计合理，实用性强。
本实用新型的是这样实现的：
本实用新型提供了一种TCO导电膜镀膜阴极组件，用于给待镀基片镀膜，包括阴极模块和匀气装置，
所述阴极模块为单体阴极或者阴极组，所述阴极组包括至少两个阴极结构，且至少两个所述阴极结构以孪生排列的方式设置于同一侧位置；
所述匀气装置设置于所述阴极模块的两侧，且被设置用于提供差异化等离子体环境，所述阴极模块的两侧分别为高氧等离子体区和低氧等离子体区。
具体的，该TCO导电膜镀膜阴极组件能够通过在阴极模块两侧分别设置高氧等离子体区和低氧等离子体区以实现功能差异化镀膜，优化非晶硅薄膜和TCO界面接触特性，提高太阳电池的光电转化效率，该结构设计合理，实用性强。
可选的，所述单体阴极为平面阴极或旋转阴极。
具体的，旋转阴极具有利用率高，连续运行时间长的特点，其成本较高，但是利于大型工业生产，同时，平面阴极具有均匀性好、稳定性强的优点，其前期投入和维护成本低，利于小型工业生产。
可选的，所述阴极结构为平面阴极或旋转阴极。
具体的，阴极结构可以为平面阴极或者旋转阴极，阴极组包括至少两个阴极结构，其可以是平面阴极、旋转阴极或者是两种阴极的组合。
可选的，所述匀气装置包括工艺气体控制系统和氧气控制系统，所述工艺气体控制系统被设置用于控制工艺气体的供给，所述氧气控制系统被设置用于控制氧气的供给。
具体的，工艺气体控制系统可以控制工艺气体的供给，氧气控制系统可以控制氧气的供给，在该TCO导电膜镀膜阴极组件中可单独调整工艺气体控制系统或氧气控制系统以达到调整氧等离子体浓度的目的，减小了对匀气装置整体的过度使用，提高了其使用寿命。
可选的，所述工艺气体控制系统包括氢气控制系统、氩气控制系统和水汽控制系统，所述氢气控制系统、所述氩气控制系统和所述水汽控制系统为独立控制系统。
具体的，将工艺气体控制系统分为可独立运行的氢气控制系统、氩气控制系统和水汽控制系统，在其中某一个控制系统损坏后，其他的控制系统能正常运行，从而保证工艺气体控制系统整体能正常工作，提高其工作效率。
可选的，所述工艺气体控制系统为混合气体控制系统，所述混合气体控制系统被设置用于控制氢气、氩气和水汽的混合气体的供给。
具体的，混合气体控制系统具有一体化的特点，易于完成自动控制，管理操作简单。
可选的，所述阴极模块的两侧设置有供气板，所述工艺气体控制系统和所述氧气控制系统均匀交叉排布于所述供气板。
具体的，在供气板上均匀交叉设置工艺气体控制系统和氧气控制系统可以使得氧气和各工艺气体能通过供气板后混合均匀从而保证高氧等离子体区和低氧等离子体区的氧等离子体浓度动态稳定。
可选的，所述氧气控制系统包括氧气匀气板和氧气出气孔，所述氧气出气孔在所述阴极模块的长度方向上均匀分布，且所述氧气出气孔的大小在轴向上依次减小；
所述工艺气体控制系统包括工艺气体匀气板和工艺气体出气孔，所述工艺气体出气孔在所述阴极模块的长度方向上均匀分布，且所述工艺气体出气孔的大小在轴向上依次减小。
与现有的技术相比，本实用新型实施例的有益效果包括，例如：
该TCO导电膜镀膜阴极组件能够通过在阴极模块两侧分别设置高氧等离子体区和低氧等离子体区以实现阴极模块氧等离子体的区域差异性，使用氧等离子体调控薄膜堆界面有效功函数，优化非晶硅薄膜和TCO界面接触特性，从而提高太阳电池的光电转化效率，该结构设计合理，实用性强。
附图说明
图1为本实用新型提供的TCO导电膜镀膜阴极组件的结构示意图；
图2为本实用新型提供的TCO导电膜镀膜阴极组件的另一种结构示意图；
图3为本实用新型提供的TCO导电膜镀膜过程的示意图。
图标：100-TCO导电膜镀膜阴极组件；10-阴极模块；11-高氧等离子区；12-低氧等离子区；1311-氢气控制系统；1312-氩气控制系统；1313-水汽控制系统；1314-混合气体控制系统；1315-工艺气体出气孔；132-氧气控制系统；1321-氧气出气孔；20-真空腔室；21-TCO导电膜；22-硅片；23-载板。
具体实施方式
下面结合本实用新型的附图1～3，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，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型提供的TCO导电膜镀膜阴极组件的结构示意图。
图2为本实用新型提供的TCO导电膜镀膜阴极组件的另一种结构示意图。
请参照图1-2，本实施例提供了一种TCO导电膜镀膜阴极组件，用于给待镀基片镀膜，其包括阴极模块10、高氧等离子体区11和低氧等离子体区12，
阴极模块10为单体阴极或者阴极组，阴极组包括至少两个阴极结构，且至少两个阴极结构以孪生排列的方式设置于同一侧位置；
高氧等离子体区11设置于阴极模块10的一侧，低氧等离子体区12设置于阴极模块10的另一侧，高氧等离子体区11和低氧等离子体区12被设置用于优化不同类型的非晶硅薄膜和TCO界面的接触特性。
值得说明的是，该TCO导电膜镀膜阴极组件能够通过在阴极模块10两侧分别设置高氧等离子区体11和低氧等离子体区12以实现功能差异化镀膜，优化非晶硅薄膜和TCO界面接触特性，提高太阳电池的光电转化效率，该结构设计合理，实用性强。
请再次参照图1和图2，单体阴极为平面阴极或旋转阴极。
值得说明的是，旋转阴极具有利用率高，连续运行时间长的特点，其成本较高，但是利于大型工业生产，同时，平面阴极具有均匀性好、稳定性强的优点，其前期投入和维护成本低，利于小型工业生产。可以理解的是，根据具体实施环境的不同，可以选择旋转阴极或者平面阴极作为单体阴极。本实施例并不构成对单体阴极具体类型的限定。
阴极结构为平面阴极或旋转阴极。
值得说明的是，阴极结构可以为平面阴极或者旋转阴极，阴极组包括至少两个阴极结构，其可以是平面阴极、旋转阴极或者是两种阴极的组合。
值得说明的是，由平面阴极组合而成的阴极组具有均匀性好、稳定性强的优点，前期投入和维护成本低，利于小型工业生产的特点；由旋转阴极组合而成的阴极组具有利用率高，连续运行时间长的特点，成本较高，但是利于大型工业生产的特点；由平面阴极和旋转阴极组合而成的阴极组具备一定的稳定性、均匀性和可持续利用性。可以理解的是，根据具体实施环境的不同，可以选用不同类型的阴极组。
请参照图1，高氧等离子体区11和低氧等离子体区12分别设置有匀气装置，匀气装置被设置用于控制高氧等离子体区11和低氧等离子体区12的氧气浓度的大小。
值得说明的是，匀气装置可以动态调控阴极模块10两侧的氧等离子体浓度的大小，以实现阴极模块10两侧氧等离子体的区域差异性，从而利用其差异性，优化非晶硅薄膜和TCO界面接触特性。
匀气装置包括工艺气体控制系统和氧气控制系统132，工艺气体控制系统被设置用于控制工艺气体的供给，氧气控制系统132被设置用于控制氧气的供给。
值得说明的是工艺气体控制系统可以控制工艺气体的供给，氧气控制系统132可以控制氧气的供给，在该TCO导电膜镀膜阴极组件中可单独调整工艺气体控制系统或氧气控制系统132以达到调整氧等离子体浓度的目的，减小了对匀气装置整体的过度使用，提高了其使用寿命。
请再次参照图1，工艺气体控制系统为混合气体控制系统1314，混合气体控制系统1314被设置用于控制氢气、氩气和水汽的混合气体的供给。
值得说明的是，混合气体控制系统1314具有一体化的特点，易于完成自动控制，管理操作简单。
请参照图2，工艺气体控制系统包括氢气控制系统1311、氩气控制系统1312和水汽控制系统1313，氢气控制系统1311、氩气控制系统1312和水汽控制系统1313为独立控制系统。
值得说明的是，将工艺气体控制系统分为可独立运行的氢气控制系统1311、氩气控制系统1312和水汽控制系统1313，在其中某一个控制系统损坏后，其他的控制系统能正常运行，从而保证工艺气体控制系统整体能正常工作，提高其工作效率。
请参照图1和图2，阴极模块10的两侧设置有供气板，工艺气体控制系统和氧气控制系统132均匀交叉排布于供气板。
值得说明的是，在供气板上均匀交叉设置工艺气体控制系统和氧气控制系统132可以使得氧气和各工艺气体能通过供气板后混合均匀从而保证高氧等离子体区11和低氧等离子体区12的氧等离子体浓度动态稳定。
氧气控制系统132包括氧气匀气板和氧气出气孔1321，氧气出气孔1321在阴极模块10的长度方向上均匀分布，且氧气出气孔1321的大小在轴向上依次减小；
工艺气体控制系统包括工艺气体匀气板和工艺气体出气孔1315，工艺气体出气孔1315在阴极模块10的长度方向上均匀分布，且工艺气体出气孔1315的大小在轴向上依次减小。
值得说明的是，轴向上依次减小的氧气出气孔1321和工艺气体出气孔1315可以保证靠近阴极区域的氧等离子的浓度大小的稳定性。
请参照图3，图3为本实用新型提供的硅基异质结太阳电池TCO导电膜21镀膜过程的示意图。
TCO导电膜21镀膜的基本制作方法如下：将采用化学气相沉积(PECVD)或者是热丝催化化学气相沉积(Cat-CVD)分别在两面制备本征非晶硅薄膜、N型掺杂非晶硅薄膜以及P型掺杂非晶硅薄膜钝化结构的N型晶体硅的硅片22样品放置到样品载盘上，借助机械传输机构，在工艺真空腔室20里完成镀膜。当所述样品载盘进入工艺真空腔室20后，启动溅射阴极。按设计要求调控阴极两侧的氧气流量，当样品载盘向前传输时，阴极区左侧的氧等离子体气氛对TCO导电膜21成膜初期及界面特性起决定作用，右侧的氧等离子体气氛对TCO导电膜21表面特性起决定作用，最终实现功能差异化镀膜。
值得说明的是，在本实施例的一种实施方式中，当硅片22上待镀膜面为P型非晶硅薄膜时，传输方向先接触到的等离子体区域设置为高氧离子浓度区，左侧的氧气供给>5％，增加TCO导电膜21的功函数，改善P型非晶硅薄膜/TCO界面功函数失陪现象，获得良好的欧姆接触。
在本实施例的另一种实施方式中，当硅片22上待镀膜面为N型非晶硅薄膜时，传输方向先接触到的等离子体区域设置为低氧离子浓度区，左侧的氧气供给<5％，减小TCO导电膜21的功函数，改善N型非晶硅薄膜/TCO界面功函数失陪现象，获得良好的欧姆接触。
综上所述，本实用新型提供了一种TCO导电膜镀膜阴极组件，用于给待镀基片镀膜。其包括阴极模块10、高氧等离子体区11和低氧等离子体区12。阴极模块10为单体阴极或者阴极组，阴极组包括至少两个阴极结构，且至少两个阴极结构以孪生排列的方式设置于同一侧位置。高氧等离子体区11设置于阴极模块10的一侧，低氧等离子体区12设置于阴极模块10的另一侧，所述高氧等离子体区11和所述低氧等离子体区12被设置用于优化不同类型的非晶硅薄膜和TCO界面的接触特性。该TCO导电膜镀膜阴极组件能够通过在阴极模块10两侧分别设置高氧等离子体区11和低氧等离子体区12以实现功能差异化镀膜，优化非晶硅薄膜和TCO界面接触特性，提高太阳电池的光电转化效率，该结构设计合理，实用性强。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种TCO导电膜镀膜阴极组件，用于给待镀基片镀膜，其特征在于，包括阴极模块(10)和匀气装置，
所述阴极模块(10)为单体阴极或者阴极组，所述阴极组包括至少两个阴极结构，且至少两个所述阴极结构以孪生排列的方式设置于同一侧位置；
所述匀气装置设置于所述阴极模块的两侧，且被设置用于提供差异化等离子体环境，所述阴极模块的两侧分别为高氧等离子体区和低氧等离子体区。
2.根据权利要求1所述的一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其特征在于，所述单体阴极为平面阴极或旋转阴极。
3.根据权利要求1所述的一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其特征在于，所述阴极结构为平面阴极或旋转阴极。
4.根据权利要求1所述的一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其特征在于，所述匀气装置包括工艺气体控制系统和氧气控制系统(132)，所述工艺气体控制系统被设置用于控制工艺气体的供给，所述氧气控制系统(132)被设置用于控制氧气的供给。
5.根据权利要求4所述的一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其特征在于，所述工艺气体控制系统包括氢气控制系统(1311)、氩气控制系统(1312)和水汽控制系统(1313)，所述氢气控制系统(1311)、所述氩气控制系统(1312)和所述水汽控制系统(1313)为独立控制系统。
6.根据权利要求4所述的一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其特征在于，所述工艺气体控制系统为混合气体控制系统(1314)，所述混合气体控制系统(1314)被设置用于控制氢气、氩气和水汽的混合气体的供给。
7.根据权利要求4所述的一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其特征在于，所述阴极模块(10)的两侧设置有供气板，所述工艺气体控制系统和所述氧气控制系统(132)均匀交叉排布于所述供气板。
8.根据权利要求7所述的一种TCO导电膜镀膜阴极组件，其特征在于，所述氧气控制系统(132)包括氧气匀气板和氧气出气孔(1321)，所述氧气出气孔(1321)在所述阴极模块(10)的长度方向上均匀分布，且所述氧气出气孔(1321)的大小在轴向上依次减小；
所述工艺气体控制系统包括工艺气体匀气板和工艺气体出气孔(1315)，所述工艺气体出气孔(1315)在所述阴极模块(10)的长度方向上均匀分布，且所述工艺气体出气孔(1315)的大小在轴向上依次减小。
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| CN114318266A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 湘潭宏大真空技术股份有限公司 | 真空磁控溅射镀膜装置、控制方法及计算机可读存储介质 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114318266A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 湘潭宏大真空技术股份有限公司 | 真空磁控溅射镀膜装置、控制方法及计算机可读存储介质 |
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