CN211507663U - 太阳能电池涂覆设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及太阳能电池涂覆设备和其生产线。该涂覆设备以每小时至少2000个太阳能基片的生产量在晶体硅太阳能基片的太阳能电池第一侧和/或太阳能电池第二侧上制造薄层。本实用新型的目的是，提供对具有至少一个钝化的触点的太阳能电池的经济制造的方案。这通过一种太阳能电池涂覆设备实现，其构造成用于在太阳能电池第一侧和/或第二太阳能电池第二侧上由电介质的材料制造至少一个薄的边界层，其中，边界层是导电的、尤其通过隧道电流；在边界层上制造至少一个掺杂的或未掺杂的硅层。

Description

太阳能电池涂覆设备
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池涂覆设备，用于以每小时至少2000个太阳能基片的生产量(2000W/h)在晶体硅太阳能基片的太阳能电池第一侧和/或太阳能电池第二侧上制造薄层，并且涉及一种具有这种太阳能电池涂覆设备的太阳能生产线。
背景技术
在制造太阳能电池时使用不同的涂覆设备，其中，涂覆设备根据待制造的层序列来配备技术措施，以制造该层序列。例如梅耶博格产品
Figure BDA0002225382470000011
是一种太阳能电池涂覆设备，用于在晶体硅太阳能电池的正面上沉积氮化硅钝化和抗反射层以及在背面沉积氧化铝和氮化硅钝化层。该设备可应用在制造PERC太阳能电池的太阳能电池生产线中。该设备的涂覆腔室配备有例如用于沉积氮化硅(SiNx)以及用于沉积氧化铝(AlOx)的微波等离子体源。设备的细节、例如用于特定层的线性微波等离子体源的数量如此构造，使得设备总体上具有高生产量以及以在足够大的时间间隔中的短的维护时间。
具有线性微波等离子源的连续生产设备通常用于介电层的氧化和沉积，以便在抗反射或反射层中进行钝化和/或光学干涉。具有平行板组件和喷头以均匀供气的设备可以很好地用于高纯度半导体层的均匀沉积。具有大于每小时2000个太阳能基片的高生产量的生产设备特别专门用于在其中待制造的层，这尤其是指在连续生产过程中制造多个层的设备，例如FABiA。这种太阳能电池涂覆设备使得太阳能电池制造成本特别低。
现有技术已知的、例如用于制造PERC太阳能电池的太阳能电池生产线生产太阳能电池，其效率低于实验室生产的顶级太阳能电池的效率。比主流太阳能电池更高的效率例如可通过对普通的未钝化的触点进行额外的钝化来实现，其中，必须扩展用于实现额外的制造步骤的制造方法和生产线。
DE 10 2013 219 564 A1公开了一种用于实现具有钝化的触点的太阳能电池的方案，但是没有涉及适用于实施该方法的设备技术。
实用新型内容
因此本实用新型的目的是，提供对具有至少一个钝化的触点的太阳能电池的经济制造的方案和对此合适的生产线和涂覆设备。
该目的通过一种太阳能电池涂覆设备实现，其构造成用于：
-在太阳能电池第一侧和/或太阳能电池第二侧上由电介质的材料制造至少一个薄的边界层，其中，边界层允许且少许阻碍电流、尤其隧道电流通过边界层
-在边界层上制造至少一个掺杂的或未掺杂的、尤其非晶的硅层。
此外，太阳能电池涂覆设备也还可构造成用于在至少一个硅层上制造至少一个保护层。
在此，边界层和硅层以及部分保护层可在太阳能电池涂覆设备中制成，而没有使硅太阳能基片暂时地离开太阳能电池涂覆设备。
根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备使得能够将传统的用于制造具有非钝化的触点的PERC太阳能电池的太阳能电池生产线加装成制造具有钝化的触点的高品质太阳能电池的新的生产线。在太阳能电池的一个触点被钝化时，太阳能电池绝对效率的改进潜能约为1％，且在太阳能电池的两个触点被钝化时，太阳能电池绝对效率的改进潜能约为2％。太阳能电池涂覆设备也可以为用于具有钝化的触点的太阳能电池的、新的太阳能电池生产线的构件。为了解释本实用新型，下面从对传统的太阳能电池生产线以及传统的制造方法的描述开始进入且呈现本实用新型。
在传统的用于制造太阳能电池的太阳能电池生产线中，提供具有基本掺杂的太阳能基片。基本掺杂主要是p-掺杂且由此制造的太阳能电池称为PERC太阳能电池。具有n-基本掺杂的太阳能基片也以较小的市场份额被采用且由此制成的太阳能电池称为PERT太阳能电池。由于PERC技术的重要性和突出性，因此将主要对其进行参考，而该参考并不构成对本实用新型的限制。
在制造方法开始时，通常在湿法化学设备中从太阳能电池正面、即太阳能基片的主要用于入射光的侧面和太阳能电池的背面去除薄基片中的对硅块锯削的锯削损伤。此外，在两侧或一侧产生组织结构。在锯削单晶的硅块或晶锭时形成单晶的太阳能基片，且在锯削多晶块或晶砖时产生多晶的硅基片。单晶和多晶的基片统称为通用术语结晶基片。在仅太阳能电池正面上有入射光时，此时太阳能电池也称为单面太阳能电池。在太阳能电池背面也额外地能够有入射光时，此时太阳能电池称为双面太阳能电池。根据基板的安装方向和光学特性，由双面太阳能电池构造的双面太阳能模块可比单面太阳能模块例如提高10-20％的年产量。表面的组织结构，即产生粗糙度使得在光入射侧的效率提高。特别是对于双面的太阳能电池，也可提供双侧的组织结构。然而，在单面的太阳能电池中，背面的组织结构是不利的。因此，有时在额外的工艺步骤中再次去除以湿法化学在两侧产生的、在背面上的组织结构。也可通过干蚀刻方法来制造组织结构，其中干蚀刻方法制造的组织可以实现较低的反射率和较高的太阳能供给。
然后在扩散炉中将与基本掺杂相反的掺杂扩散到太阳能基片中，例如在正面由POCl3气相制造掺杂磷的发射极(n-掺杂)，其方法是首先在p-掺杂的太阳能基片的正面和背面的表面层中扩散磷，然后再次去除掺杂磷的背面层，从而在背面中使硼或p-掺杂的基材再次暴露。其他的扩散步骤可用于表面的更高掺杂(表面场)。在施加层之前需要清洁步骤，以去除残留的化学物质和污染物。部分地，与清洁有关地在太阳能基片的表面上生长了薄的SiO2层，因为通过限定的氧化产生的这种SiO2实现了良好的钝化基础。
在其他的制造步骤中，在涂覆设备中，在太阳能电池的两侧上施加电介质层或层叠，其用作钝化层并且至少在正面上也用作抗反射层。在背面层叠SiO2-AlOx-SiNx:H中，含氢的氮化硅层用作氢源，氢可以从其中扩散到下面的层中，由此最终有助于非常好的钝化。化学计量比x和氢指示：H也被部分省略，因为即使没有这些参考，本领域技术人员也知道所提及的层的特性并且在没有化学计量比的材料规格的情况下阅读到他们。在背面，钝化层可以构造为反射层，该反射层使得从正面穿过太阳能电池的红光和红外光比其他层设计更好地反射回太阳能电池。特别地，在双面的太阳能电池的情况下，也可在背面上设置抗反射涂层，将从背面入射的光大部分引入太阳能电池中，以便在此用于发电。为了制造钝化层和反射层或抗反射层通常使用CVD、PECVD和/或ALD设备。
为了建立工业太阳能电池的电连接通常使用金属浆料，尤其是银和铝浆料。可以在丝网印刷设备中将金属浆料以丝网印刷施加在部分面上，例如在正面的接触指和母线区域中，或在背面的整个表面上。对于标准太阳能电池，将铝浆料施加在背面的整个面上。在PERC技术中，与标准太阳能电池不同，太阳能电池背面不再在整个表面上接触，而仅在局部的接触点接触，在该局部的接触点上先前已经通过激光剥蚀工艺完全地或如此充分去除了背面层，使得金属浆料在接触燃烧时蚀刻穿过其余层且同时可制成金属的触点。在局部的背面触点之间，PERC太阳能电池通过钝化层被钝化且因此比标准太阳能电池具有更高的效率。在太阳能电池的正面和背面上的触点区域中，通过由金属浆料燃烧而形成的触点已经穿透了钝化层。在触点区域中，PERC太阳能电池和PERT太阳能电池没有被钝化，也就是说，仍然存在有效的复合中心，由光电效应产生的电子-空穴对在他们彼此分开到达太阳能电池的触点且用作电能之前可在复合中心复合。
借助根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备此时能够如此扩展传统的传统的太阳能电池生产线，使得由此可制造代替传统的太阳能电池的、更好的具有钝化的触点的太阳能电池。在触点钝化的情况下，在触点区域和太阳能电池体之间布置用作钝化层的边界层。钝化层可为如此薄的电边界层，使得边界层可作为电荷载体的隧道层而穿过隧道电流，尽管他由层厚度较大的绝缘材料、例如SiO2制成。边界层处的传导机制不一定必须是隧道电流，其他的传导机制也是可能的，例如通过边界层中的缺陷传导。缺陷可能是结晶过程中在边界层中产生的缺陷。缺陷也可以例如充满掺杂的硅。在后一种情况下，介电层包含导电的孔填充物，使得由实际的介电材料构成的层则整体上是导电层。
通过边界层的电流尤其可以垂直地通过边界层或在表面法线的方向上流动。然而，边界层在横向上可以具有绝缘特性。在太阳能电池涂覆设备中，边界层由实际上在厚度较大时是电介质材料的材料制成。然而，这并不意味着由具有至多几纳米的小厚度的介电材料构成的边界层实际上完全由介电材料组成。替代地，在仔细观察时，边界层也可以是导电层，该导电层例如是多孔的介电基质和导电填充的孔的复合层。通常难以对原子级的微小结构进行精确的结构和化学分析并且经常充满不确定性。重要的是，由于钝化的接触组件的存在，实现了足够低的接触电阻和足够好的钝化以及总体上提高了的太阳能电池的效率。
根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备是在太阳能电池制造方法的设备运行中或在生产步骤中依次制造多个层的设备，即边界层、硅层和保护层。保护层保护新沉积的硅层免于不希望的空气水分吸收或不希望的与其他掺杂剂的交叉污染。
通过PECVD沉积的硅层、尤其是在低于600℃的温度下产生的非晶硅层是多孔层。非晶层也可包含微晶成分，也就是说是多晶层。在真空中断并与含湿气的空气接触时水分会进入这些层中。该层在较高温度下与氧化剂、如氧气或水蒸气的接触可导致整个层的氧化。在气相沉积期间在掺杂剂化合物、特别乙硼烷或磷存在时，形成原位掺杂的硅层，其在沉积后已经包含了高电导率所需的掺杂剂，因此无需随后将掺杂剂引入层中。然而，掺杂剂在沉积后有时不具有电活性，这意味着他们对良好的导电性没有任何贡献。为了激活掺杂剂，有时需要在较高温度下进行处理步骤。在层沉积之后的层性能、例如原位掺杂沉积的硅层的电导率可以在随后的工艺步骤中，例如在高温步骤中改变。在沉积步骤中虽然提供了太阳能电池最终工作良好的条件。但是，将沉积步骤结合到整个生产过程中也影响了太阳能电池的性能。由于可能的过程窗口与其他处理步骤和边界条件相关，因此很难在专利保护中准确确定制成层的特性。结果是，与现有技术的具有钝化的触点的改进的太阳能电池相比，仍然不可借助任意的层实现，而是仅在只由按需构造的太阳能电池涂覆设备才能产生的狭窄性能范围内的层实现。
保护层是紧密的、在随后的工艺步骤中保护硅层免于发生不希望的变化的层。保护层可以是层叠或梯度层。例如保护层最初可以由硅表面上的氮化硅层和位于其上的氧化硅层组成。特别是在氮化硅层中可利用其良好的扩散阻挡性能。可以利用氧化硅层的性质，使得可轻松地去除氧化硅而又不会损坏下面的硅。该材料也可以是氧氮化物梯度层，其中随着与硅层的距离增加氮含量变小且氧含量增加。必须在集成到整个方法中时优化精确使用的材料和层的厚度。保护层的一部分也可沉积为掺杂剂源层，掺杂剂从该掺杂剂源层扩散到下面的硅层中。为了在制造方法的各个方法步骤中制造层，用于执行该方法的生产线设有合适的涂覆设备，该涂覆设备被设计为使得他们可以制造所需的层。
根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备可以作为加装设备集成在传统的太阳能电池生产线中。在保护层提供了空间隔离并且已经存在高温步骤和对应的高温处理设备且可简单一起使用时，则无需单独的、额外的在600℃以上的温度下的高温步骤对先前的非晶或部分微晶的硅层进行结晶且激活包含的掺杂剂或使掺杂剂扩散，也无需单独的额外结晶炉。因此，根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备、配备有该太阳能电池涂覆设备的太阳能电池生产线以及基于该太阳能电池涂覆设备的方法可以是用于制造触点钝化的太阳能电池的令人惊讶的简单解决方案。
通过在一个缓慢的过程中一起处理足够数量的基片或者通过一个接一个地快速处理几个基片，可以实现超过2000个太阳能基片/小时(w/h)、更优地超过4000w/h或更高的6000w/h的尽可能大的设备生产率。两种方法(或两者之间的混合方法)都用于根据本实用新型的各种设备中。各个层的制造可以在同一地点时间错开地进行，例如在舟皿上有多个基片的批量炉管中，首先引入输出气体来制造一个层，随后引入CVD输出气体(前体)来制造另一层。该设备也可以包括多个批处理反应器，基片、装载有基片的衬底载体或装载的舟皿被依次地运送到其中。
根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备也可在设备的空间上彼此分开的区域中制造不同的层，对此使太阳能电池涂覆设备具有：
-至少一个边界层制造区域，在其中，可由电介质材料制造薄边界层，其中，边界层允许且少许阻碍电流、尤其隧道电流流过边界层，
-至少一个Si沉积区域，在其中，掺杂或未掺杂的、尤其非晶的硅层可沉积在边界层上。
此外，太阳能电池涂覆设备还可具有至少一个保护层沉积区域，在其中，保护层可直接地沉积在硅层上或先前沉积在硅层上的掺杂层上，其中，边界层、硅层和保护层可连续地通过太阳能电池涂覆设备被制造。该设备是连续设备，其通过快速地、同时地加工少量太阳能基片和多个太阳能基片的高通过速度实现了足够大的设备产量。
各个制造区域可为单独的腔室。部分地，各个制造区域没有通过完全封闭的、实体腔室壁彼此分开，而是通过简单的器件实现，例如板、气帘和/或间距。
首先在边界层上沉积的硅层用于通过金属触点接触。在该层中存在的复合中心不如太阳能电池体中的复合中心重要，因为电荷载体在此已经分离且少数电荷载体类型更可能无法复合。为了足够的导电性或足够小的接触电阻，必须掺杂硅层。为了引入掺杂剂，可使用原位掺杂的沉积，其中掺杂气体，例如乙硼烷已经存在于沉积物中并因此在沉积期间同时将掺杂剂、例如硼掺入该层中。替代地，掺杂剂也可从另一层、例如从硼硅酸盐玻璃层(BSG)或从磷硅酸盐玻璃层(PSG)扩散到先前未掺杂的沉积层中。也可通过将高掺杂扩散到晶体基片或硅层中来制造太阳能电池一侧上的掺杂层。例如，可以从BBr3气相气氛中扩散具有硼的p-掺杂物或者从三氯氧化磷(POCl3)气相气氛中扩散具有磷的n-掺杂物。不需要掺杂的太阳能电池的侧面或者在扩散步骤之前被保护层保护，或者该层首先被一起掺杂，然后在太阳能电池的一侧上化学地(尤其是湿法化学地)再次去除掺杂层。掺杂剂也可通过离子注入引入，其中，通过在太阳能基片背面上的掩模技术可以制造相反的掺杂剂在空间上分开的区域。为了使掺杂剂在低温下、例如400℃以下尽可能发挥作用，原位掺杂沉积的层通常需要在更高温度下进行活化，即，温度处理。在较高的温度下，先前沉积的硅层的压缩和结晶也可以同时发生。
太阳能电池涂覆设备可被配备为，在边界层制造区域中，在太阳能电池第一侧和太阳能电池第二侧上两侧地制造边界层，以及在太阳能电池第一侧上沉积第一掺杂类型(n-掺杂或p-掺杂)的Si涂层且在太阳能电池第二侧上沉积与第一掺杂类型相反的第二掺杂类型的Si涂层。沉积的硅层可具有15和500nm之间、优选50和150nm之间、具体例如75nm的厚度。在PERC和PERT太阳能电池的背面通过使用燃烧的金属浆料制造单侧的钝化的触点时，即使没有优化，以层厚度120nm也实现了良好的结果，在过程优化之后也可控制层厚度80nm以及更低的层厚度。甚至可使层厚度最小直至15nm。对此，较薄的层具有较低制造费用的优点。较厚的层具有的优点是，其为通过金属浆料的接触提供限定的层特性和较大的过程窗口。在没有金属浆料的接触变体中，也可使较薄的硅层起作用。在后续的工艺步骤中对硅层部分剥蚀时，此时可根据所需的牺牲层厚需要更大的层厚。
低成本且经济的太阳能电池通常在面向光的正面以及通常至少被照亮的背面的两侧都进行双面接触。由于触点在光入射时会引起局部阴影，因此他们应占据尽可能小的面。作为触点结构和不具有汇流排的触点结构、诸如智能线连接技术(SWCT)中使用的触点结构的各种汇流排和指状设计是本实用新型之外的技术领域，因此在此将不进一步讨论。在与本实用新型相关的用于制造太阳能电池的各种方法中，可以集成各种已知的触点制造方法。传统的双面接触的太阳能电池、例如PERC太阳能电池或PERT太阳能电池在其正面和背面均具有非钝化的触点。太阳能电池的改进潜力是引入钝化的背面触点以及钝化的正面触点。如果所有触点都被钝化，则可以实现最大的效果。但是也可以只钝化正面或背面上的触点，例如因为采用这种单侧钝化可以实现最大的效果，或者仅仅是因为使用的工艺最简单地起作用。与仅在太阳能电池一侧上制造钝化的触点相比，在太阳能电池的两侧上制造钝化的触点基于所需层数的两倍而更昂贵。为了在两侧上制造钝化的触点，可使用根据本实用新型的用于在正面制造钝化的触点的设备和根据本实用新型的用于在背面制造钝化的触点的设备。但是也可在唯一的复杂的根据本实用新型的设备中在太阳能电池两侧上制造所有层。有时可利用协作关系，例如在一个工艺中在太阳能电池的两侧上制造一个层，例如边界层或保护层。例如可使太阳能基片的两侧共同地氧化，以便在两侧上制造边界层。在太阳能电池两侧上的需要相反掺杂的硅层必须确保单独制造期望的掺杂。对此有时也需要将衬底转移到专门用于相应沉积的衬底载体上。
边界层制造区域可以是氧化区域，其中尤其硅太阳能基片的表面层被氧化成氧化硅层。通过氧化形成的氧化物借助其原子结构很好地适合于晶体硅构成的基底，因此是良好的或甚至优选的钝化层。此外，衬底的氧化是特别简单且成本有利的工艺步骤。但是，其他氧化物层也可以通过氧化产生。氧化物也可能是ALD沉积的组成成分。例如可以通过在待涂覆的表面上交替沉积一层铝前驱体然后将其氧化来以多层的形式制造氧化铝层。在特定的条件下，这些沉积物也称为原子层沉积物(ALD)。氧化区域可具有含O3的气体能流过的喷头，喷头通过臭氧源供给。臭氧是合适的气体以便在低温下快速地形成氧化层。边界层的特性、尤其其厚度直接影响制成的太阳能电池的特性。因此，边界层必须在太阳能基片上(基片内(wiw)均匀性)以及在相邻太阳能基片上(基片与基片(wtw)均匀性)具有良好的均匀性。用于实现良好均匀性的条件是均匀提供气体。可通过喷头实现均匀提供气体。喷头可以是线性喷射器，其也可以被认为是一维喷头，喷头分别沿着一条直线为在其下经过的太阳能基片提供均匀的气体流出。多个相邻的线性的或一维的喷射器可以组合成二维喷头。喷头也可以是二维喷头，该二维喷头为不运动或运动的面上的一个或多个太阳能基片提供充分限定的氧化剂分压，以实现期望的均匀氧化。臭氧源可以是外部臭氧发生器，其中，臭氧以已知的方式在与臭氧发生器分开的空间中产生并通过管路进入氧化区域。但是，也可以例如通过等离子体或通过UV光源直接在氧化区域中由包含氧气或另一种氧气的气体形成臭氧。氧化区域可以具有微波等离子体源和用于含O2、O3或N2O的气体的气体接口。在微波等离子体中，离子以低的能量生成，因此借助微波等离子体在经过处理的太阳能基片表面上没有发生辐射损伤。另外，微波等离子体源允许较大的等离子体密度和快速的过程。
太阳能电池涂覆设备可以是直列式设备，在其中，至少边界层制造区域、至少一个Si沉积区域和保护层沉积区域排列在一条线上，其中，在保护层沉积区域中，保护层直接沉积在硅层上或先前在硅层上沉积的掺杂层上，并且其中，边界层、硅层以及保护层可连续地通过太阳能电池涂覆设备制成。当与其他的设备类型、例如具有围绕中央处理区域的圆形腔室组件的设备相比时，带有用于衬底直线通过的运输装置的设备特别简单地构造。直列式系统的其他优点是其紧凑性、易于维护和经济性。太阳能电池涂覆设备也可以具有两个彼此笔直对齐或平行的加工路径或直列式组件，例如用于涂覆太阳能电池正面的第一加工路径和用于涂覆太阳能电池背面的第二涂覆路径。
太阳能电池涂覆设备的Si沉积区域可以是可封闭的PECVD腔室，其具有包含在其中的在RF频率下可操作的平行板组件，其中，该PECVD腔室具有至少一个气体接口，特别是硅烷接口和乙硼烷接口。几种气体可以在PECVD腔室之前在一条公共的输送管路中部分混合，他们也可以通过单独的气体管路被输送，或者在气体在管路中会相互反应时，则他们必须通过单独的气体管路被输送。除了已经提到的之外，腔室还可以具有另外的气体接口，特别是H2接口。掺杂剂也可以H2稀释的形式提供。因此可以在该腔室中沉积含硼的a-Si层。由于腔室可封闭，可以在为硼提供的沉积范围之外将掺杂剂硼的空间拖延保持得足够小。用于沉积n-掺杂的硅层的PECVD腔室可以与硅烷和磷或砷化氢源耦合。对于涉及掺杂剂的其他沉积也可以相应地提供单独的PECVD腔室。为了沉积掺杂的或未掺杂的硅层，还可以存在热的CVD腔室或以其他方式在空间上有限的等离子体涂覆区域。
根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备的平行板组件中的至少一个板件可以构造为空心阴极气体喷头，其中，空心阴极气体喷头的出口空腔构造为空心阴极，以在其中进行空心阴极放电。从现有技术中已知，通过在阴极区域中的用于形成空心阴极的空腔可以实现比没有空腔时更高的等离子体密度的事实。对此，空腔的尺寸在等离子体组成成分、特别是电子的自由路径长度的范围内，从而可以通过在空腔中的额外冲击增加等离子体密度。在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备中，硅沉积腔室可以配备有包含平行板组件的电极板的空腔，其中，在腔室中进行PECVD沉积的情况下和/或在腔室中进行等离子体辅助的清洁方法时空心阴极实现了更短的过程时间以便使等离子体更密集且相应更快加工。射频沉积的Si层比借助微波等离子体沉积的层具有更高的密度。RF-PECVD-Si层在真空中断时几乎不吸湿，因此保护层可被取消，并且太阳能电池涂覆设备可构造成用于制造没有保护层制造区域的钝化的触点。具有空心阴极气体喷头的经改进的腔室也可用于其他设备中以便用于沉积除硅层外的层或应用在执行其他蚀刻工艺的蚀刻设备中。
空心阴极气体喷头可以模块化地由多个相等尺寸的空心阴极段组成，其中，空心阴极段尤其关于中央的HF供给装置对称地布置。大面积的衬底、例如尺寸约为161mm的7x8(＝56)太阳能基片的二维衬底载体需要相应大尺寸的涂覆设备并且在用于固定涂覆的平行板组件中也需要相应大的电极板。大型设备零件的制造既复杂又昂贵。在本实用新型中发现的由多个电极段组成整个电极的解决方案使得能够进行有效的制造并且最终实现成本有利的工艺腔室。通过多个段经由分布合适地共同供给高频电能和过程气体，多个电极段共同地例如用作平行板组件的电极板。中心馈送点周围的对称分布有助于在腔室内的均匀加工。在具有连续通过的连续设备中也可以布置线性组件，例如1x4＝4个电极段。
根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备的保护层沉积区域可具有至少一个微波等离子体源以及尤其硅烷、氨气、一氧化二氮、二氧化碳和/或甲烷的气体接口，以便能够沉积SiNx层、SiOxNy层或SiCxNy层。如此选择保护层，使得其保护位于其下的硅层以防不期望的物质、尤其水和不期望的掺杂剂的扩散，例如保护p-掺杂的Si层以防来自POCl3氛围中的磷以及保护太阳能基片的其他部分以防通过保护层覆盖的掺杂剂。优选保护层也阻止掺杂剂从硅层扩散到保护层中，尤其对此其具有由氮化硅制成的扩散阻挡层。
根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备可具有至少一个多层制造区域，在其中，可在时间上相继地制造以下三个层中的至少两个：由电介质材料构成的薄的边界层；掺杂的或未掺杂的、尤其非晶的硅层；以及保护层。在该太阳能电池涂覆设备中，至少两个层的层叠不在位于不同位置的层形成区域中制成，而是至少两个层在同一位置上通过不同涂覆步骤彼此的时间间隔制成。在同一位置上首先制造第一层，然后制造第二层。有时也还在同一位置上制造第三层。在本实用新型的不同变体中在沉积区域中制造边界层和硅层或硅层和保护层或边界层和硅层和保护层。在一个沉积区域中制造有所述三个层中的仅两个层时，此时其余层相应制造在另一沉积区域中。
太阳能电池涂覆设备可具有至少两个可同时用于制造层的涂覆区域或多层制造区域。为了制造多个层，需要比用于制造仅一个层更多的时间。为了即使在涂覆区域中沉积较慢的情况下也可实现涂覆设备的所需的高产量，涂覆设备可具有两个或多于两个的相同的涂覆区域或多层制造区域，其可同时使用，从而在一时间间隔中可比在具有仅一个涂覆区域或多层制造区域的设备中涂覆更多衬底。比涂覆区域、例如锁定室和用于转载衬底的自动化构件具有更短循环时间的其他设备构件可被共同地分配给多个涂覆区域，从而总体上紧凑且成本有利地构造涂覆设备。
对此，涂覆区域或多层制造区域可分别为可封闭的真空腔室且太阳能电池涂覆设备可为具有至少两个真空腔室和用于二维衬底载体的运输装置的直列式衬底加工设备，其中，衬底载体可通过运输装置时序式地以在工作时序之间进行的运输时序在太阳能电池涂覆设备的不同腔室之间运动。涂覆过程通常在真空腔室中进行，一方面因为在真空腔室中可提供所需的干净的工艺条件，且另一方面有时也因为物理和/或化学工艺要求需要在真空或真空下进行沉积。有时常压方法或超压方法也会在真空室中进行，因为在其中可以提供快速的气体变化和所需的气体纯度。多个腔室沿着一条线布置的直列式设备比多个腔室围绕中心的处理区域布置的其他多腔室设备可更紧凑地构造。直列式的太阳能电池涂覆设备使用大的二维的衬底载体，其承载多个衬底，例如四十二个以六列和七排布置的太阳能基片，其相应具有大的表面并且要求相应大的真空腔室和其他腔室。在大的腔室中，直列式方案相比于其他的不太节省空间的方案特别有利。为了使衬底载体运动通过不同的腔室，衬底涂覆设备具有运输装置。运输装置可具有被驱动的和未被驱动的运输滚轮，通过运输滚轮驱动且引导衬底载体的运行轨道。运输装置也可以其他方式构造，例如使用运输带、摆动板、牵拉链条或推杆。在直列式设备中也可依次布置多个相同的加工腔室。运输装置此时使得多个腔室时序式地装配未加工的衬底。在多个腔室中同时加工衬底的加工时序之后，在另一运输时序中使加工的衬底从多个腔室通过运输装置继续运输。太阳能电池涂覆设备具有控制装置，控制装置尤其控制运输装置的逻辑流程。
太阳能电池涂覆设备也可构造成具有至少两个真空腔室和用于使三维的衬底载体时序式运动的运输装置的衬底加工设备。例如太阳能电池涂覆设备可具有多个管反应器，在其中加工在舟皿中容纳的衬底。对此，衬底表面位于三维空间的不同平面中。运输装置在此将装载的舟皿运输到各个真空腔室中并且从其中运输出来。运输装置有时也实现了在加工期间的运动，例如来回振荡以防止专门用于设备的加工模式或用于均匀涂覆。
在本实用新型的不同构造方案中真空腔室配备有用于原位清洁的器件。在涂覆腔室中通常也对设备部分进行涂覆，在此实际上无需涂覆。该涂层通常必须被去除，例如以避免剥落。根据本实用新型的具有多个真空腔室的太阳能电池涂覆设备可构造成，在其中一个腔室中进行在衬底上的沉积且同时在另一真空腔室中进行清洁。在这种设备中可将清洁流畅地集成在生产流程中，因此实现了大的设备可用性。例如可如此设置直列式涂覆设备，使得四个涂覆腔室始终有三个用于涂覆且第四个腔室被清洁，其中，以滚动方式依次清洁所有腔室。
本实用新型的目的也通过用于由太阳能基片制造太阳能电池的太阳能电池生产线实现，在其中，在p-掺杂或n-掺杂的太阳能基片中扩散相反掺杂的层或在p-掺杂或n-掺杂的太阳能基片上构造相反掺杂的层，太阳能基片涂有钝化层和至少一个抗反射层，且太阳能基片在形成太阳能电池的情况下设有用于外部电接口的触点，其特征在于，根据本实用新型的太阳能电池生产线相比于现有技术中的传统太阳能电池生产线额外地具有至少一个根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备，以便借助该太阳能电池涂覆设备实现太阳能电池的至少一个钝化的触点。
在某些实施例中，太阳能电池生产线具有用于在PERC太阳能电池的背面制造钝化的触点的太阳能电池涂覆设备。在其他的实施例中，太阳能电池生产线具有用于在PERC太阳能电池的背面制造钝化的触点的太阳能电池涂覆设备和用于在PERC太阳能电池的正面制造钝化的触点的太阳能电池涂覆设备。在另外的实施例中，太阳能电池生产线具有用于在PERC太阳能电池的背面制造钝化的触点且用于在PERC太阳能电池的正面制造钝化的触点的太阳能电池涂覆设备。在另外的未单独提及的实施例中，其他技术、例如PERT的太阳能电池生产线配备有合适的根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备。对根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备的选择的不同描述相应也适用于不同的太阳能电池生产线的不同选择。
此外，本实用新型的目的通过用于制造基于晶体硅的太阳能电池的方法，太阳能电池分别具有晶体硅衬底、在硅衬底中的至少一个p-掺杂的区域和至少一个n-掺杂的区域、在p-掺杂的区域和n-掺杂的区域上的金属触点、布置在触点和硅衬底之间的至少一个电介质的边界层，其厚度低于5nm、尤其低于3nm，其中，边界层允许且少许阻碍电流流过边界层、尤其隧道电流，其中，该制造方法除了另外的方法步骤具有以下方法步骤，在其中：
-在至少一个边界层制造步骤中在衬底的至少一侧上制造边界层，尤其通过将硅氧化成氧化硅来制造，
-在优选紧接边界层制造步骤的硅沉积步骤中在一侧的边界层上进行原位掺杂的Si层的含掺杂剂的PECVD Si沉积，或在两侧边界层的情况下，在至少一侧进行原位掺杂的Si层的含掺杂剂的PECVD Si沉积和/或在一侧进行未掺杂的Si层的未掺杂的PECVD沉积，
-有时在某些实施例中在优选紧接的方法步骤中在含掺杂剂的Si层上沉积至少一侧的保护层，
-在至少一个高温步骤中在超过800℃的温度下将掺杂剂扩散到硅衬底中或先前未掺杂沉积的Si层中和/或激活在原位掺杂的层中的掺杂物，并且借助激活的掺杂物将一个Si层或两个Si层结晶成纳米晶Si层或微晶的Si层，
其特征在于，所有提及的方法步骤都借助在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备中的层制造或沉积来实施。根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备的不同选择与制造方法的相应选择相关联。而高温步骤可在单独的炉中进行。
根据本实用新型的方法相比于传统的方法仅需要额外设备技术中的最小额外成本，因为在最简单的情况下所有新的方法步骤都可在唯一的根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备中进行。根据本实用新型的方法可在根据本实用新型的新的生产线中进行。传统的太阳能电池生产线也可通过加装根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备而扩展成根据本实用新型的太阳能电池生产线。根据本实用新型的方法相比于传统的方法仅有增加很少成本，因此该成本在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备中可快速被摊销。
附图说明
下面根据附图和实施例详细阐述本实用新型，其中
图1示出了根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备的外部视图；
图2示出了太阳能电池涂覆设备实施例的概览图；
图3示出了太阳能电池涂覆设备实施例的概览图；
图4示出了方法的第一实施例的流程图；
图5示出了方法的第二实施例的流程图；
图6示出了方法的第三实施例的流程图；以及
图7示出了具有空心阴极气体喷头的腔室的横截面。
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1的实施例的透视外视图。具体而言，在示出的示例中涉及直列式设备，在直列式设备中，边界层制造区域2、硅沉积区域3和保护层沉积区域4沿着衬底通过太阳能电池涂覆设备的运行方向布置成一条线。此外，太阳能电池涂覆设备1具有其他的构件，例如装载腔室16、转移腔室17和卸载腔室18。太阳能电池涂覆设备1还具有多个单个的构件，在专利申请中对构件的描述不是必要的，因为所需的构件对于本领域技术人员来说是已知的。
图2在俯视图中示出了根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1的实施例，该实施例基本相应于图1的实施例。不同附图中的相同附图标记通常表示相同的或类似的元件，从而针对一个附图的实施方式可转用到其他附图上。在图2中可看出，将衬底载体7装入或引入太阳能电池涂覆设备1的装载模块16邻接边界层制造区域2。边界层制造区域在图2的示意图中为从左向右走向的加工方向中具有比衬底载体7更短的长度。因此，为了在衬底载体7通过边界层制造区域2的运行中制造边界层，必须间歇性地打开未示出的朝装载腔室16和转移腔室17的腔室阀，以便为衬底载体7提供所需的停留空间。边界层制造区域2是氧化区域，氧化区域具有由臭氧包含的气体可流过的喷头5。在示出的实施例中，臭氧由外部的臭氧发生器6产生。硅沉积区域3是具有四个线性微波等离子体源8的单独的真空腔室，在该实施例中线性微波等离子体源分别与硅烷接口10和磷化氢接口11连接。磷化氢在氢气中被大大稀释。在未示出的其他实施例中，硅烷、掺杂气体和氢气在共同的输送管路中已经彼此混合。保护层沉积区域4具有三个微波等离子体源9以便沉积保护层，微波等离子体源分别与硅烷接口10、氨气接口12和一氧化二氮接口13连接。
在图3中示出了根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1’的另一实施例，在该实施例中硅层与图2中不同地被沉积。该设备具有四个硅沉积区域3’或Si沉积腔室，他们分别具有硅烷接口10和磷化氢接口11以及NF3接口作为用于对腔室进行原位清洁的器件15。此外，Si沉积区域3’中的每一个在此都配备有平行板组件14，借助平行板组件实现了制成的Si层的非常好的层厚均匀性。在四个Si沉积区域3’中相应三个中，在设备运行时同时相应地使衬底涂覆在衬底载体7上并且在第四个沉积腔室3’中同时进行原位清洁，在腔室中剥除Si层。对此气态的还原产物被涂层区域的真空泵泵出。
提及的原理以及多个相同的依次布置的涂层区域3’也可应用在大致沉积三个层的涂覆设备中。
在未示出的减少装备的实施例中，根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备仅具有边界层制造区域2和包括平行板组件14的Si沉积区域，其中，这种设备更适合作为改进设备而不是生产设备。在另一未示出的实施例中，相比于图3的实施例省略了保护层沉积区域4。
图4示出了根据本实用新型的用于根据方法步骤的流程图制造太阳能电池的方法101的第一实施例。该实施例1涉及用于制造双面的具有钝化的背面触点的PERC太阳能电池的方法，相应的太阳能生产线和在该方法中使用的相应的太阳能电池涂覆设备。根据第一实施例的方法具有以下步骤：
1.提供p-掺杂的太阳能基片以及正面和背面的湿法化学过度蚀刻110，以便去除在锯削太阳能基片时产生的锯削损伤(现有技术)，
2.正面和背面的两侧的湿法化学组织构造111(现有技术)，
3.两侧清洁112(现有技术)，
4.制造边界层116，即在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备中，通过在含臭氧的气体混合物中对太阳能基片的背面进行氧化制造背面边界层，具体而言，在直列式连续设备中，其具有用于通过衬底载体以矩阵形式容纳的衬底的衬底载体，
5.在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1、1’中在太阳能基片的背面上PECVD沉积117原位硼掺杂硅层，
6.在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1、1’中，在原位硼掺杂硅层上，不仅在太阳能基片的经涂层的后侧以及在经涂层的包围太阳能基片背面的衬底载体区域上PECVD沉积118由SiON构成的保护层，
7.磷在扩散炉中扩散119到太阳能电池正面中，其中，在正面分别构造有硅酸磷玻璃层(PSG)(现有技术)，并且其中，同时在背面也结晶Si层且激活硼-p-掺杂(新的)，
8.从正面以湿法化学除去(120)PSG层(现有技术)，其中，在本实用新型中同时在背面也同时除去保护层(新的)，
9.在背面PECVD沉积121、…123由AlOx和SiNx：H层构成的钝化层和抗反射层且在正面沉积SiNx：H钝化层和抗反射层(现有技术)，
10.在正面和背面丝网印刷124金属浆料(现有技术)，
11.在接触燃烧步骤中由金属浆料制造金属触点125，在接触燃烧步骤中，金属浆料通过钝化层和抗反射层烧透并且建立与太阳能电池的电接触(现有技术)，其中，在背面由于存在边界层该触点是钝化的触点(新的)。
方法步骤1-3和7-11相比于现有技术是相同的或稍有变化的方法步骤。这些方法步骤可借助在现有技术中相同的设备技术来进行。在根据本实用新型的方法中以及在生产线中仅使用一台新的设备，即，根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1、1’来实施方法步骤4-6。在该实施例中，为了执行步骤4-6使太阳能基片以背面向上地置入平板状的衬底载体的封闭的衬底巢中。太阳能电池涂覆设备是直列式设备。装载有太阳能基片的衬底载体7驶过太阳能电池涂覆设备1、1’的不同加工区域。
在用于执行第4步骤的氧化区域中，经由具有多个气体排出孔的气体喷头提供含臭氧的气体作为氧化剂使得调温的太阳能基片氧化。通过氧化形成的边界层的厚度可通过运行速度、气体喷头的尺寸、温度和压力或气体分压力控制。在提及的实施例中，边界氧化物的厚度在约2nm。在其他的实施例中，其他的厚度设置在1nm和5nm之间的范围中。在外部紧挨布置在气体喷头之前的臭氧发生器中产生臭氧，在臭氧发生器中由氧气产生臭氧。在其他的实施例中以不同方式、例如借助等离子体产生臭氧，或使用其他的氧化剂，例如O2、N2O或H2O。
在提及的实施例中在第5步骤中在可通过腔室阀与相邻腔室分开的腔室中通过线性微波等离子体源沉积Si层。由包含硅烷和乙硼烷的气体混合物沉积包含硼的硅层(Si)。为了在太阳能电池涂覆设备中在空间中界定掺杂剂硼，仅在断开乙硼烷输送时打开Si沉积腔室的腔室阀，以便驶过衬底载体。
在提及的实施例中，在该方法的第6步骤中的保护层是80nm厚的SiON。在制造SiON层的第一部分中，待保护的Si层的表面在NH3氛围中氮化。在另外的分步骤中，在使用前驱体硅烷(SiH4)、氨气(NH3)和一氧化二氮(N2O)以及线性微波等离子体源的情况下通过PECVD沉积另外的层厚。在SiON涂层的过程中，氨气含量减小并且一氧化二氮含量增加，从而SiON层在硅层的边界处近似为氮化硅且在其表面上近似为氧化硅层。太薄的层不能提供保护来防止通过层或层中的扩散路径扩散。过厚的层带来的缺点例如是，在之后从太阳能基片除去层时的成本提高。在其他的实施例中，保护层由另一材料、例如SiNx、SiOx、SiCxOyNz、AlOx构成或借助另一方法沉积保护层，例如借助HF-PECVD或ALD沉积方法。
在图5中示出的第2实施例涉及根据本实用新型的用于制造具有钝化的背面触点的单面PERT太阳能电池的方法102，相应的太阳能电池生产线和相应的可应用在该方法中的太阳能电池涂覆设备1、1’。根据该实施例的方法具有以下步骤：
1.提供n-掺杂的太阳能基片以及正面和背面的湿法化学过度蚀刻，以便去除在锯削太阳能基片时产生的锯削损伤(现有技术，锯损伤蚀刻SDE)，
2.正面和背面的两侧的湿法化学组织构造111以及紧接的清洁112(现有技术)，
3.硼在扩散炉中扩散113到太阳能电池正面和背面中，其中，分别构成硼硅酸盐玻璃层(BSG)(现有技术)，
4.从正面和背面以及掺杂硼的背面表面区域(单侧蚀刻SSE)以湿法化学除去114BSG层，以及然后清洁115(现有技术)，
5.制造边界层，即在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1、1’中通过在含臭氧的气体混合物中对太阳能基片的背面进行氧化116制造背面边界层，具体而言在直列式连续设备中，其具有用于通过衬底载体以矩阵形式容纳的衬底的衬底载体7，其中，在直列式连续设备的氧化区域中在经过线性臭氧喷头5时在太阳能基片上形成氧化层，
6.在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1、1’中在太阳能基片的背面上PECVD沉积117原位磷掺杂的硅层，其中，通过微波等离子体源8将Si层沉积到经过的衬底载体7上，
7.在掺杂磷的Si层上PECVD沉积119由SiON构成的保护层，其中，硅层具有晶态含量低的基本上无定形的形态，其即近似为a-Si层，
8.在炉中在至少800℃下使Si-层结晶119，
9.去除120在背面上的保护层并且清洁正面，
10.在正面PECVD沉积121、122钝化层和抗反射层且在背面PECVD沉积123钝化层和抗反射层，
11.在正面和背面丝网印刷124金属浆料，
12.在接触燃烧步骤中由金属浆料制造金属触点125，在接触燃烧步骤中，金属浆料通过钝化层和抗反射层烧透并且建立与太阳能电池的电接触，其中，在背面由于存在边界层该触点是钝化的触点。
方法步骤1-4和10-11相比于现有技术是相同的或稍有变化的方法步骤。这些方法步骤可借助在现有技术中使用的相同的设备技术来进行。在根据本实用新型的方法中以及在生产线中仅使用两台新的设备，即，根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备1、1’来实施方法步骤5-7或图4中的116-118以及结晶炉来实施步骤119。在单独的高温步骤中对沉积的硅层进行结晶具有的优点是，可单独优化结晶，其中，该优点补偿低的附加成本。在提及的实施例中，为了执行步骤5-7使太阳能基片以背面向上地置入平板状的衬底载体7的封闭的衬底巢中。(在另一实施例中背面放置在衬底载体的小钩上且背面向下。)太阳能电池涂覆设备是直列式设备。装载有太阳能基片的衬底载体7驶过太阳能电池涂覆设备1、1’的不同加工区域。
在提及的实施例中在第5步骤中借助线性微波等离子体源8制造Si层，如在图2中所示。在其他的实施例中，Si层替代地在相同的依次布置的涂覆腔室或涂覆区域3’(参见图3)沉积，其以相同的加载时序被加载并且以相同的卸载时序被卸载。部分地，四个涂覆腔室3’中的仅三个用于涂覆且第四个多层涂覆腔室3’以涂覆时序被清洁。在示出的实施例的Si涂覆腔室3’中以及在未示出的实施例中由包含硅烷和乙硼烷的气体混合物沉积原位掺杂磷的硅层(n+-Si)，其相应产生背面表面静电场(背面场-BSF)。
在提及的实施例中在该方法的步骤7中的保护层是由超薄的由等离子体氮化形成的Si3N4起始层以及80nm厚的SiOxNy层构成的层叠，其在使用前驱体硅烷(SiH4)、氨气(NH3)和一氧化二氮(N2O)的情况下通过PECVD被沉积。
在图6中示出的第3实施例中，下面介绍用于制造双面的具有钝化的背面触点和钝化的正面触点的PERC太阳能电池的方法103。在上下文中也介绍相应的太阳能电池生产线和相应的可应用在该方法中的太阳能电池涂覆设备1、1’。根据第三实施例的方法具有以下步骤：
1.提供太阳能基片以及正面和背面的湿法化学过度蚀刻110，以便去除在锯削太阳能基片时产生的锯削损伤(现有技术)，
2.正面和背面的两侧的湿法化学组织构造111(现有技术)，
3.两侧清洁112(现有技术)，
4.同时制造两个边界层116，即在根据本实用新型的太阳能电池涂覆设备中，通过在含臭氧的气体混合物中对太阳能基片的背面进行氧化制造背面边界层，且通过对太阳能基片的正面进行氧化制造正面边界层，具体而言在直列式连续设备中，其具有用于通过衬底载体以矩阵形式容纳的衬底的衬底载体，
5.在太阳能基片的背面上PECVD沉积117原位掺杂或对包含硼的Si层引入掺杂材料，
6.在太阳能基片的经涂层的背面上在含硼的Si层上PECVD沉积118由SiON构成的保护层，
7.将衬底转载126到其他的衬底载体上，
8.在太阳能基片的正面上PECVD沉积127包含磷的Si层，
9.在太阳能基片的正面上在包含磷的a-Si层上PECVD沉积由SiON138构成的保护层，
10.在炉(现有技术中的扩散炉)中进行温度处理119，以便激活在太阳能基片正面上在Si层中的磷掺杂，并且激活在太阳能电池背面上在Si层中的硼掺杂，其中，在正面和背面上同时结晶Si层(成c-Si层)，
11.以湿法化学去除保护层120，
12.在背面PECVD沉积121、…123由AlOx和SiNx：H层构成的钝化层和抗反射层且在正面沉积SiNx：H钝化层和抗反射层，
13.在正面和背面丝网印刷124金属浆料，
14.在接触燃烧步骤中由金属浆料制造金属触点125，在接触燃烧步骤中，金属浆料通过钝化层和抗反射层烧透并且建立与太阳能电池的c-Si层电接触，其中，在背面以及在正面由于存在边界层该触点是钝化的触点。
在该实施例中尤其方法步骤5-9相对于现有技术是新的。在步骤5和8中借助同时引入掺杂剂质(原位掺杂)沉积Si时重要的是，将沉积和掺杂传播局部地限制在为此设置的腔室和区域上。在给出的实施例中，通过转载126到专用于掺杂剂质的衬底载体上而实现了将掺杂剂质拖延到其他的涂覆腔室中。代替原位掺杂，在其他的实施例中沉积未掺杂的Si层和位于其上的掺杂源层，例如BSG或PSG，从而在紧接的扩散步骤中在足够高的温度下使掺杂剂从掺杂源层中扩散到Si层中。掺杂源层在此是构造成多层或梯度层的保护层的一部分。在其他的实施例中整面地进行掺杂或经由掩模部分面通过离子植入进入未掺杂沉积的Si层。在其他的实施例中，为两个不同掺杂的Si沉积部使用相同的衬底载体。这通过在多层涂覆腔室中进行沉积来实现，在多层涂覆腔室中除了Si层也沉积保护层，其中，保护层被掺杂的涂有Si的表面覆盖。
图7示意性地示出了具有空心阴极气体喷头的真空腔室19的横截面。具体而言，在此处提及的实施例中平行板组件的上部电极构造成空心阴极电极，其具有多个圆柱形空腔。空心阴极电极由多个、在此为4x4＝16个电极段组成。其中每个电极段具有空心阴极板20，空心阴极板固定在气体喷头21上。电极段分别经由连接元件23电地以及在气体技术方面连接在相应的电源上。多个电极段都与基板22连接，从而确保精确定义的位置。在提及的实施例中，基板22由碳纤维复合材料(carbon fiber compound-CFC)构成。该材料的特征在于密度小、热膨胀系数小以及良好的机械、化学和热承受能力。电极段的电接口在高频技术方面有利地通过对称分布实现，其在未示出的俯视图中围绕中心接口24对称布置。空心阴极板20制成为电极的一个部段且由金属板、在此蒙乃尔合金制成。在具体实施例中，空心阴极板20约1cm厚且为矩阵式紧密彼此挨靠的空腔，在此为通过空心阴极板的直径约为1cm的圆柱形孔。其中每个空腔都借助气体喷头21的出口被供给工艺气体。在提及的实施例中平行板组件的第二电极是简单的平的接地的地电极25。在此多个加热器26围绕平行板组件14布置，借助加热器可实现期望的过程温度。在提及的实施例中，在腔室中构造加工等离子体，真空腔室19用于在衬底载体7上进行硅-PECVD沉积，衬底载体被装载多个太阳能基片。在未示出的其他实施例中腔室匹配其他过程的相应的压力、温度和其他要求。在图7的示意图中，腔室具有腔室基体27、接地的罩边缘元件28、绝缘框架29和未接地的罩中心元件31。为了清楚，腔室的对于原理性腔室构造的理解不重要的其他构件在图7的视图中被省略。借助示出的简单的腔室构造实现了在地电极25和空心阴极电极之间的等离子体形成。经由等离子体限界元件30实现了等离子体的侧面边界，等离子体限界元件除了电绝缘以外也引起热绝缘。高频阻挡件32使得在罩中心元件31上的高频分布被电磁封装。借助提及的空心阴极气体喷头可以高的涂覆率制造硅层，其中，尤其在空心阴极腔室构造与根据图3提及的设备原理相结合时，满足对过程温度直至500℃、过程窗口的尺寸以及在设备维护之间的长的生产时间的现有要求。此时周期性进行的原位清洁方案在高生产能力方面具有优点。提及的构造对于其他应用来说可简单地缩放和变化。在未示出的变体中，衬底没有为了涂覆而停止，而是衬底在涂覆期间运动，例如以恒定的运行速度运动。
提及的实施例理解为不应限定本实用新型的示例且不可规定本实用新型。本实用新型也包括未明确提及的替代方案，技术人员可从本公开及其专业知识中定义这些替代方案。偶然依次描述的选择方案理解单独的选择方案，而不是强制性的特征组合。
附图标记列表
1、1’ 太阳能电池涂覆设备
2 边界层制造区域
3、3’ Si沉积区域或具有Si沉积区域的PECVD腔室
4 保护层沉积区域
5 喷头
6 臭氧发生器
7 衬底载体
8、9 用于硅沉积或保护层沉积的微波等离子体源
10 硅烷接口
11 磷化氢接口
12 氨气接口
13 一氧化二氮接口
14 平行板组件
15 用于原位清洁的器件
16 装载腔室
17 转移腔室
18 卸载腔室
19 具有空心阴极气体喷头的真空腔室
20 空心阴极板
21 气体喷头
22 上部的平行电极的基板
23 电极段的连接元件
24 分配件的接口
25 接地的地电极
26 加热器
27 腔室基体
28 接地的罩边缘元件
29 绝缘框架
30 等离子体限界元件
31 未接地的罩中心元件
32 高频阻挡件
101、102、103 用于制造基于晶体硅的太阳能电池的方法
110 湿法化学地去除锯削损伤
111 组织结构化
112 清洁
113 通过扩散掺杂
114 去除玻璃层(BSG或PSG)
115 清洁
116 制造至少一个边界层
117、127 沉积Si层
118、128 沉积保护层
119 结晶
120 清洁+去除Si上的层
121、122、123 沉积钝化层和抗反射层或反射层
124 丝网印刷金属浆料
125 通过接触燃烧制造金属触点
126 转载到其他的衬底载体上

Claims (16)

1.太阳能电池涂覆设备(1、1’)，用于以每小时至少2000个太阳能基片的生产量(2000W/h)在晶体硅太阳能基片的太阳能电池第一侧和/或太阳能电池第二侧上制造薄层，
其特征在于，所述太阳能电池涂覆设备具有：
-至少一个边界层制造区域(2)，在其中，能由电介质材料制造在所述太阳能电池第一侧和/或太阳能电池第二侧上的至少一个薄的边界层，其中，所述边界层允许且少许阻碍电流通过所述边界层，
-至少一个Si沉积区域(3)，在其中，至少一个掺杂的或未掺杂的硅层能沉积在所述边界层上，
-用于衬底载体(7)的运输装置，其中，所述衬底载体(7)能通过所述运输装置时序式地以在工作时序之间进行的运输时序运动。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述太阳能电池涂覆设备被配备为，在边界层制造区域(2)中，在所述太阳能电池第一侧和所述太阳能电池第二侧上两侧地制造所述边界层，并且在所述太阳能电池第一侧上沉积第一掺杂类型的Si涂层，在所述太阳能电池第二侧上沉积与所述第一掺杂类型相反的第二掺杂类型的Si涂层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述边界层制造区域(2)是氧化区域，在其中，所述硅太阳能基片的表面层被氧化成氧化硅层，其中，所述氧化区域具有能流过含O3的气体的喷头(5)，所述喷头通过臭氧源供给。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述太阳能电池涂覆设备(1)是直列式设备，在其中，至少所述边界层制造区域(2)、所述至少一个Si沉积区域(3)和保护层沉积区域(4)排列在一条线上，其中，在所述保护层沉积区域(4)中，所述保护层能直接沉积在所述硅层上或先前在所述硅层上沉积的掺杂层上，并且其中，所述边界层、所述硅层以及所述保护层能连续地通过所述太阳能电池涂覆设备(1、1’)制成。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述Si沉积区域(3)是能封闭的PECVD腔室(3’、29)，所述PECVD腔室具有包含在其中的、在RF频率下能操作的平行板组件(14)，其中，所述PECVD腔室(3’、29)具有至少一个气体接口(10、11)，用于硅烷(10)和/或乙硼烷或硅烷(10)和/或磷化氢(11)。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述平行板组件(14)中的至少一个板件构造为空心阴极气体喷头，其中，所述空心阴极气体喷头的出口空腔构造为空心阴极，以在其中进行空心阴极放电。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述空心阴极气体喷头由多个相等尺寸的空心阴极段(20)组成，其中，所述空心阴极段(20)关于中央的HF供给装置(24)对称地布置。
8.根据权利要求4所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述保护层沉积区域(4)具有至少一个微波等离子体源(9)以及硅烷(10)、氨气(12)、一氧化二氮(13)、二氧化碳和/或甲烷的气体接口，以便能够沉积氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层或碳氮化硅层。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述太阳能电池涂覆设备(1、1’)具有至少一个多层制造区域，在其中能在时间上相继地制造以下三个层中的至少两个：
-由电介质材料构成的薄的边界层；
-掺杂的或未掺杂的、非晶的硅层；以及
-保护层。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述太阳能电池涂覆设备(1、1’)具有至少两个能同时用于制造层的涂覆区域(3、3’、4)或多层制造区域。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述涂覆区域(3、3’、4)或所述多层制造区域分别为能封闭的真空腔室，且所述太阳能电池涂覆设备为具有至少两个真空腔室和用于二维衬底载体(7)的运输装置的直列式衬底加工设备，其中，所述衬底载体(7)能通过所述运输装置时序式地以在工作时序之间进行的运输时序、在所述太阳能电池涂覆设备(1、1’)的不同腔室之间运动。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述太阳能电池涂覆设备是衬底加工设备，所述衬底加工设备具有至少两个真空腔室和用于将三维的衬底载体时序式移动的运输装置。
13.根据权利要求11或12所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述真空腔室设有用于原位清洁的器件(15)。
14.根据权利要求1所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述边界层允许且少许阻碍隧道电流通过所述边界层。
15.根据权利要求1或9所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，其特征在于，所述掺杂的或未掺杂的硅层是非晶的硅层。
16.太阳能电池生产线，用于由太阳能基片制造太阳能电池，在所述太阳能电池生产线中，在p-掺杂或n-掺杂的太阳能基片中扩散相反掺杂的层，或在p-掺杂或n-掺杂的太阳能基片上构造相反掺杂的层，所述太阳能基片涂覆钝化层和至少一个抗反射层，且所述太阳能基片在形成太阳能电池的情况下设有用于外部电接口的触点，
其特征在于，
所述太阳能电池生产线相比于现有技术中的传统太阳能电池生产线额外地具有至少一个根据权利要求1-15中至少一项所述的太阳能电池涂覆设备(1、1’)，以便借助所述太阳能电池涂覆设备(1、1’)实现太阳能电池的至少一个钝化的触点。
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