CN211394619U - 一种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，包括炉管（1）、炉外加热装置（14）、真空传感器、温度传感器、载片舟（2），以及控制器（3）；载片舟连接射频电源（15），炉管一端连接供气系统，另一端连接抽真空系统；供气系统至少包含硅烷供气系统和氢气供气系统；硅烷供气系统包括管路（4）、质量流量计（5）和阀门（6）、硅烷气瓶（7）；氢气供气系统包括管路（4）、质量流量计（5）和阀门（6）、氢气瓶（8）；控制器接受质量流量计的数据、控制阀门和抽真空系统；本实用新型能够对HJT电池进行非晶硅沉积，用于生产异质结太阳能电池硅片；具有产能大，效率高，占地面积小，结构简单，成本低廉的优点。

Description

一种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池，尤其涉及一种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备。

背景技术

随着太阳能电池的应用普及，高效电池成为其技术发展与研发的必然趋势，经本征非晶硅层（a-Si:H(i)）钝化的硅基异质结太阳电池（HJT电池）是重点的研究方向之一。硅基异质结太阳电池不仅有高转化效率、高开路电压，而且具有低温度系数、无光致衰减（LID）、无电致衰减（PID）、低的制备工艺温度等优势；且硅基异质结电池在保证高转化效率的同时，硅片厚度可减薄至100μm，有效减少了硅料耗量，从而可用来制备可弯曲组件。非晶硅是HJT电池生产技术中钝化、形成p-n结过程的关键因素，对HJT电池的转换效率起到决定性作用。因而制备性能优异的非晶硅薄膜是获得高效HJT电池的关键技术；传统HJT电池的非晶硅沉积设备主要有板式PECVD、Cat-CVD设备、HWCVD设备，因其真空腔体体积大，成本高，占地面积多，配套设施投入高，且为平板式载板，单台设备产能小；另一种管式设备未考虑在生产HJT电池技术中应用，只能用于沉积碳化硅，不能直接用于HJT电池非晶硅沉积。

因此开发一种可生产异质结太阳能电池硅片的设备，是业内亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出一种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，包括卧式管状结构的炉管、设置在炉管外侧壁上的炉外加热装置、设置在炉管内部的真空传感器、温度传感器、可出入炉管的载片舟，以及电连接炉外加热装置、真空传感器和温度传感器的控制器，所述载片舟连接射频电源、可对太阳能电池硅片进行通电；所述炉管一端连接供气系统，另一端连接抽真空系统；所述供气系统至少包含硅烷供气系统和氢气供气系统；所述硅烷供气系统包括管路、串接在管路中的质量流量计和阀门、连接管路端部的硅烷气瓶；所述氢气供气系统包括管路、串接在管路中的质量流量计和阀门、连接管路端部的氢气瓶；所述控制器接受所述质量流量计的数据、控制所述阀门和抽真空系统，在对太阳能电池硅片通电、低压、通气条件下形成等离子化学气相沉积。

所述供气系统还包括磷烷供气系统和/或硼烷供气系统；所述磷烷供气系统包括管路、串接在管路中的质量流量计和阀门、连接管路端部的磷烷气瓶；硼烷供气系统包括管路、串接在管路中的质量流量计和阀门、连接管路端部的硼烷气瓶；所述控制器接受所述质量流量计的数据、控制所述阀门。

所述载片舟用于装载待工艺的太阳能电池硅片，所述太阳能电池硅片竖直装载、或者接近竖直装载、或者水平装载。

所述载片舟采用铝、石墨、石英、碳化硅等类似材料中的一种或几种。

所述载片舟采用分段式组合结构或者一体式整体结构；所述载片舟上设置有能够对太阳能电池硅片限位的凹槽或卡点。

所述射频电源的频率为20KHz至20MHz。

所述抽真空系统包括依次连接的真空泵和废气处理器，所述真空泵受所述控制器的控制。

所述炉管的横截面是圆形，所述载片舟的横截面为长方形，在载片舟的上下左右与炉管的弧形空间内设有炉内加热装置，所述炉内加热装置所述控制器的控制。

与现有技术相比，本实用新型在卧式管状结构的管式腔体内设置太阳能电池硅片，构成能够对HJT电池进行非晶硅沉积，用于生产异质结太阳能电池硅片；可以代替平板PECVD或者CATCVD或者HWCVD等相关类似设备，生长HJT异质结太阳能电池所需要的本征非晶硅层（i型a-Si:H）和P型掺杂非晶硅层（P型a-Si:H）或者本征非晶硅层（i型a-Si:H）和N型掺杂非晶硅层（N型a-Si:H）或者本征非晶硅层（i型a-Si:H）和掺杂非晶硅层（P型a-Si:H和N型a-Si:H）；同时具有产能大，效率高，占地面积小，结构简单，成本低廉的优点；可广泛运用于太阳能电池沉积本征非晶硅、掺杂非晶硅、氧化硅、氮化硅等需使用PECVD设备的制作，及其他行业。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施例炉管的横截面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型公开了种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，参看图1示出的较佳实施例的结构示意图，一包括卧式管状结构的炉管1、设置在炉管外侧壁上的炉外加热装置14、设置在炉管内部的真空传感器、温度传感器、可出入炉管的载片舟2，以及电连接炉外加热装置、真空传感器和温度传感器的控制器3，所述载片舟连接射频电源15、可对太阳能电池硅片进行通电；所述炉管一端连接供气系统，另一端连接抽真空系统；所述供气系统至少包含硅烷供气系统和氢气供气系统；所述硅烷供气系统包括管路4、串接在管路中的质量流量计5（MFC）和阀门6、连接管路端部的硅烷气瓶7；所述氢气供气系统包括管路4、串接在管路中的质量流量计5和阀门6、连接管路端部的氢气瓶8；所述控制器接受所述质量流量计的数据、控制所述阀门和抽真空系统。硅烷供气系统和氢气供气系统用于向PECVD设备供气，其中，硅烷用于生成非晶硅，氢气是起钝化作用。质量流量计对进入炉管腔体内的气体质量进行统计，控制器根据量流量计的数据控制阀门的启闭，以及在适当的时候开启抽真空系统，在对太阳能电池硅片通电、低压、通气条件下形成等离子化学气相沉积。

载片舟整体为长方形，载片舟上可放置需要镀膜的太阳能电池硅片（如硅片、玻璃片、石英片等）。载片舟可以竖直装片（或者接近竖直）装片也可以水平装片。可在腔体内部和外部移动，可装卸镀膜物品。炉管为卧式管状、柱状结构，可加热，可抽到真空环境，压强可控。供气系统用以提供进行反应用的气体。抽真空系统用以将反应后的废气抽出，同时具有维持腔体压强的作用。本实用新型能够在对硅片进行通电、低压通气的环境下形成化学气相沉积，对HJT电池进行非晶硅沉积。可应用于太阳能电池沉积本征非晶硅、掺杂非晶硅、氧化硅、氮化硅等需使用PECVD设备的制作，或者其他行业。本实用新型可以代替平板PECVD或者CATCVD或者HWCVD等相关类似设备，生长HJT异质结太阳能电池所需要的本征非晶硅层（i型a-Si:H）和P型掺杂非晶硅层（P型a-Si:H）或者本征非晶硅层（i型a-Si:H）和N型掺杂非晶硅层（N型a-Si:H）或者本征非晶硅层（i型a-Si:H）和掺杂非晶硅层（P型a-Si:H和N型a-Si:H）。

参看图1示出的较佳实施例，所述供气系统还包括磷烷供气系统和/或硼烷供气系统；所述磷烷供气系统包括管路4、串接在管路中的质量流量计5和阀门6、连接管路端部的磷烷气瓶9；硼烷供气系统包括管路4、串接在管路中的质量流量计5和阀门6、连接管路端部的硼烷气瓶10；磷烷供气系统或硼烷供气系统用于向PECVD设备供气，磷烷或者硼烷用于在工艺工程中形成非晶硅中的掺杂。质量流量计对进入炉管腔体内的气体质量进行统计，控制器根据量流量计的数据控制阀门的启闭。需要指出，根据不同工艺掺杂需求，供气系统可单独包括磷烷供气系统、或者单独包括硼烷供气系统、或者同时包括磷烷供气系统和硼烷供气系统。

在较佳实施例中，所述载片舟用于装载待工艺的太阳能电池硅片，所述太阳能电池硅片竖直装载、或者接近竖直装载、或者水平装载。装片数量能够进行增减调整，以适应不同产能需求。

在较佳实施例中，所述载片舟采用铝、石墨、石英、碳化硅等类似材料中的一种或几种。

在较佳实施例中，所述载片舟采用分段式组合结构或者一体式整体结构；所述载片舟上设置有能够对太阳能电池硅片限位的凹槽或卡点。

所述射频电源15的频率为20KHz至20MHz，在进行等离子化学气相沉积时控制器控制射频电源向放在载片舟上的待工艺的太阳能电池硅片进行放电。

参看图1示出的较佳实施例，所述抽真空系统包括依次连接的真空泵11和废气处理器12。所述真空泵受所述控制器的控制，对炉管腔体进行抽真空。所述废气处理器对抽出的废气进行无害处理。

参看图2示出的炉管横截面示意图，所述炉管1的横截面是圆形，所述载片舟2的横截面为长方形，在载片舟的上下左右与炉管的弧形空间内设有炉内加热装置13，所述炉内加热装置所述控制器的控制。在PECVD设备升温阶段控制器控制炉外加热装置14和炉内加热装置13一起工作，可以达到迅速升温的作用；在保持温度阶段可以至启用炉内加热装置13，以达到节能降耗的作用；在抽真空换反应气体的时候可以仅启用炉内加热装置13、也可以同时启用内外加热装置补偿流失的温度。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (8)

1.一种用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，包括卧式管状结构的炉管（1）、设置在炉管外侧壁上的炉外加热装置（14）、设置在炉管内部的真空传感器、温度传感器、可出入炉管的载片舟（2），以及电连接炉外加热装置、真空传感器和温度传感器的控制器（3），其特征在于：所述载片舟连接射频电源（15）、可对太阳能电池硅片进行通电；所述炉管一端连接供气系统，另一端连接抽真空系统；所述供气系统至少包含硅烷供气系统和氢气供气系统；所述硅烷供气系统包括管路（4）、串接在管路中的质量流量计（5）和阀门（6）、连接管路端部的硅烷气瓶（7）；所述氢气供气系统包括管路（4）、串接在管路中的质量流量计（5）和阀门（6）、连接管路端部的氢气瓶（8）；所述控制器接受所述质量流量计的数据、控制所述阀门和抽真空系统，在对太阳能电池硅片通电、低压、通气条件下形成等离子化学气相沉积。

2.如权利要求1所述的用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，其特征在于：所述供气系统还包括磷烷供气系统和/或硼烷供气系统；所述磷烷供气系统包括管路（4）、串接在管路中的质量流量计（5）和阀门（6）、连接管路端部的磷烷气瓶（9）；硼烷供气系统包括管路（4）、串接在管路中的质量流量计（5）和阀门（6）、连接管路端部的硼烷气瓶（10）；所述控制器接受所述质量流量计的数据、控制所述阀门。

3.如权利要求2所述的用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，其特征在于：所述载片舟用于装载待工艺的太阳能电池硅片，所述太阳能电池硅片竖直装载、或者水平装载。

4.如权利要求3所述的用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，其特征在于：所述载片舟采用铝、石墨、石英、碳化硅中的一种。

5.如权利要求3所述的用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，其特征在于：所述载片舟采用分段式组合结构或者一体式整体结构；所述载片舟上设置有能够对太阳能电池硅片限位的凹槽或卡点。

6.如权利要求1所述的用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，其特征在于：所述射频电源（15）的频率为20KHz至20MHz。

7.如权利要求1所述的用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，其特征在于：所述抽真空系统包括依次连接的真空泵（11）和废气处理器（12），所述真空泵受所述控制器的控制。

8.如权利要求1所述的用于生产异质结太阳能电池硅片的设备，其特征在于：所述炉管（1）的横截面是圆形，所述载片舟（2）的横截面为长方形，在载片舟的上下左右与炉管的弧形空间内设有炉内加热装置（13），所述炉内加热装置所述控制器的控制。

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