CN212113734U - 多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，包括：石墨舟组件；内部中空的沉积箱，所述沉积箱的前侧和/或后侧开设有通往沉积箱内部的石墨舟进出口；给排气组件，其包括分别从所述沉积箱的顶部与底部通往所述沉积箱内部的进气管与排气管；以及石墨舟传送组件，其设于所述沉积箱中，用于支持并传动所述石墨舟组件；其中，所述石墨舟组件在所述石墨舟传送组件的传动下经所述石墨舟进出口进出所述沉积箱的内部。根据本实用新型，其一方面降低了臭氧的消耗量，另一方面平衡了氧化腔中进气端与排气端的臭氧浓度，提高氧化均匀性。

Description

多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置

技术领域

本实用新型涉及用于TOPCon结构电池界面氧化硅沉积领域，特别涉及一种多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置。

背景技术

提高太阳电池转换效率一直是光伏业界孜孜追求的目标。太阳能电池效率损失来源分为光学损失、电学损失和复合损失。随着硅片质量的不断提高，晶硅电池表面复合损失已成为制约电池效率提升的关键因素，因此表面钝化技术尤为重要。

为了进一步降低背面复合速率实现背面整体钝化，并去除背面开膜工艺，钝化接触技术近年来成为行业研究热点。德国弗劳恩霍夫太阳能研究所(Fraunhofer ISE)开发的TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact)技术即为钝化接触的一种。

TOPCon技术是在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层，二者共同形成了钝化接触结构，该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化，超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合，进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集，从而极大地降低了金属接触复合电流，提升了电池的开路电压和短路电流。

TopCon结构无须背面开孔和对准，也无须额外增加局部掺杂工艺，极大地简化了电池生产工艺。相较于N-PERT电池，TOPCon技术只需要增加薄膜沉积设备，能很好地与目前量产工艺兼容，便于产线升级。同时掺杂多晶硅层良好的钝化特性以及背面金属全接触结构具有进一步提升转换效率的空间，可以使N型电池量产效率超过23％，现已成为下一代产业化N型高效电池的切入点。

TOPCon电池其使用一层超薄的氧化层与掺杂的薄膜硅钝化电池的背面。其中背面氧化层厚度1.4nm，采用湿法化学生长。随后在氧化层之上，沉积20nm掺磷的非晶硅，之后经过退火重结晶并加强钝化效果。

行业内多采用氧气制备超薄氧化硅薄膜，但是由于氧气能量高导致超薄氧化硅薄膜结膜速度过快而不利于保证膜厚度均匀性，现采用臭氧气体来制备氧化硅薄膜。实用新型人发现现有技术中的通过传统设备在管式石英管制备氧化硅至少存在如下问题：

由于石英管体积较大，石墨舟仅放置于石英管中的恒温区部分，因此臭氧气体必需充满整个石英管才能对硅片进行氧化，臭氧消耗量巨大；另外由于臭氧寿命短，当臭氧从管子一端进气后，就逐步分解，将出现石英缸进气端和排气端臭氧浓度不同的现象，进而导致氧化不均匀。

有鉴于此，实有必要开发一种多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，用以解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的主要目的是，提供一种多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其一方面降低了臭氧的消耗量，另一方面平衡了氧化腔中进气端与排气端的臭氧浓度，提高氧化均匀性。

为了实现根据本实用新型的上述目的和其他优点，提供了一种多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，包括：

石墨舟组件；

内部中空的沉积箱，所述沉积箱的前侧和/或后侧开设有通往沉积箱内部的石墨舟进出口；

给排气组件，其包括分别从所述沉积箱的顶部与底部通往所述沉积箱内部的进气管与排气管；以及

石墨舟传送组件，其设于所述沉积箱中，用于支持并传动所述石墨舟组件；

其中，所述石墨舟组件在所述石墨舟传送组件的传动下经所述石墨舟进出口进出所述沉积箱的内部。

可选的，所述沉积箱中设有隔断板以使得所述沉积箱的内部空间被分隔成从上至下依次设置的连接腔与氧化腔，其中，所述石墨舟进出口通往所述氧化腔的内部。

可选的，所述氧化腔中设有位于所述隔断板正下方的喷淋板，其中，所述喷淋板与所述隔断板间隔设置以形成位于两者之间的缓存腔；所述进气管穿过所述喷淋板后通往所述缓存腔的顶部；所述喷淋板上开设有若干个连通所述缓存腔与所述氧化腔的喷淋孔。

可选的，所述喷淋板的底面设有紫外线灯。

可选的，所述石墨舟传送组件包括：

传送支撑架；

至少三个非共线设置的支撑基座，所述传送支撑架通过支撑基座固定安装至所述氧化腔的底部；

传送驱动器，其安装于所述传送支撑架上；以及

传动件，其设于所述传送支撑架中并与所述传送驱动器传动连接。

可选的，所述传送支撑架的两端分别设有传送到位传感器。

可选的，所述石墨舟组件包括：

与所述传动件传动连接的载具；

设于所述载具上的至少两个石墨舟限位配接块；以及

通过所述石墨舟限位配接块与所述载具可拆卸式配接的石墨舟；

其中，所述载具的两端均设有石墨舟限位板，所述载具在所述传送驱动器下沿所述传送支撑架往复运动，从而通过所述石墨舟进出口进出所述沉积箱的内部。

可选的，所述沉积箱的外侧壁上设有：

与所述沉积箱滑动或转动连接的腔体封板；以及

与所述腔体封板传动连接的封板驱动器；

其中，所述腔体封板在所述驱动器的驱动下往复运动以打开或关闭所述石墨舟进出口。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：其一方面降低了臭氧的消耗量，另一方面平衡了氧化腔中进气端与排气端的臭氧浓度，提高氧化均匀性。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施方式提出的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置的立体图；

图2为根据本实用新型一个实施方式提出的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置的左视图；

图3为根据本实用新型一个实施方式提出的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置的立体图，图中显示了内部结构；

图4为根据本实用新型一个实施方式提出的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置的左视图，图中显示了内部结构；

图5为根据本实用新型一个实施方式提出的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置中石墨舟组件的立体图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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。

在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。

在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。

涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

根据本实用新型的一实施方式结合图1～图3的示出，可以看出，多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置包括：

石墨舟组件1；

内部中空的沉积箱4，所述沉积箱4的前侧和/或后侧开设有通往沉积箱4内部的石墨舟进出口42；

给排气组件3，其包括分别从所述沉积箱4的顶部与底部通往所述沉积箱4内部的进气管31与排气管34；以及

石墨舟传送组件2，其设于所述沉积箱4中，用于支持并传动所述石墨舟组件1；

其中，所述石墨舟组件1在所述石墨舟传送组件2的传动下经所述石墨舟进出口42进出所述沉积箱4的内部。

参照图3及图4，所述沉积箱4中设有隔断板46以使得所述沉积箱4的内部空间被分隔成从上至下依次设置的连接腔47与氧化腔41，其中，所述石墨舟进出口42通往所述氧化腔41的内部。

再次参照图3，其中详细示出了氧化腔41的具体结构，所述氧化腔41中设有位于所述隔断板46正下方的喷淋板32，其中，所述喷淋板32与所述隔断板46间隔设置以形成位于两者之间的缓存腔；所述进气管31穿过所述喷淋板32后通往所述缓存腔的顶部；所述喷淋板32上开设有若干个连通所述缓存腔与所述氧化腔41的喷淋孔。

进一步地，所述喷淋板32的底面设有紫外线灯33。进气管31的一端连接有臭氧发生器，另一端通往缓存腔，臭氧经进气管31输送至缓存腔中并经喷淋板32均匀喷淋于缓存腔的正下方，进气管31通过流量计控制臭氧的进气量，当腔体内臭氧浓度达到设定值时排气管34打开，臭氧进气管31流量与排气管34流量按设定值运行使得氧化腔41内臭氧浓度维持在设定要求范围内，同时，在喷淋过程中，氧化腔41内的紫外线灯33打开，可激发并维持氧化腔41内的臭氧浓度。

参照图3～图5，其中详细示出了石墨舟传送组件2的具体结构，所述石墨舟传送组件2包括：

传送支撑架23；

至少三个非共线设置的支撑基座25，所述传送支撑架23通过支撑基座25固定安装至所述氧化腔41的底部；

传送驱动器21，其安装于所述传送支撑架23上；以及

传动件22，其设于所述传送支撑架23中并与所述传送驱动器21传动连接。

进一步地，所述传送支撑架23的两端分别设有传送到位传感器24。工作时，传送驱动器21将动力输出于传动件22，传动件22将石墨舟组件1向氧化腔41的内部输送，当传送到位传感器24感应到石墨舟组件1传送到位时控制传送驱动器21停止动力输出，石墨舟组件即被输送到位。具体的驱动方式可以是现有的转动直线驱动、齿条齿轮直线驱动、皮带线直线驱动、液压直线驱动、气缸直线驱动或轨道直线驱动等直线驱动方式中任意一种或者是上述两种及两种以上直线驱动方式的组合，以实现石墨舟组件1沿直线方向进出氧化腔41。

参照图5，所述石墨舟组件1包括：

与所述传动件22传动连接的载具14；

设于所述载具14上的至少两个石墨舟限位配接块13；以及

通过所述石墨舟限位配接块13与所述载具14可拆卸式配接的石墨舟11；

其中，所述载具14的两端均设有石墨舟限位板12，所述载具14在所述传送驱动器21下沿所述传送支撑架23往复运动，从而通过所述石墨舟进出口42进出所述沉积箱4的内部。石墨舟限位板12通过斜坡导向对石墨舟11放置过程中的前后位置进行导向，并在石墨舟11放置到位后对其进行限位；石墨舟限位配接块13通过滚动导向对石墨舟11放置过程中左右位置进行导向，并在石墨舟11放置到位后对其进行限位。

再次参照图1、图3及图4，所述沉积箱4的外侧壁上设有：

与所述沉积箱4滑动或转动连接的腔体封板43；以及

与所述腔体封板43传动连接的封板驱动器45；

其中，所述腔体封板43在所述驱动器45的驱动下往复运动以打开或关闭所述石墨舟进出口42。在优选的实施方式中，石墨舟进出口42的正上方设有两根沿竖直方向延伸的封板导轨44，腔体封板43与封板导轨44滑动配接，封板驱动器45驱动腔体封板43沿封板导轨44上下往复滑移来实现对石墨舟进出口42的启闭，腔体封板43与石墨舟进出口42通过设置密封圈来保证密封性。工作时，传送驱动器21驱动载具14带着其上承载的石墨舟11通过石墨舟进出口42进入到沉积箱4的内部，随后封板驱动器45驱动腔体封板43将石墨舟进出口42进行密封；随后臭氧经进气管31被导入到缓存腔中，臭氧流经喷淋板32后被均匀地喷淋于石墨舟11中的电池片上，在预设时间内持续氧化，即可完成电池片表面超薄氧化硅的沉积作业。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，包括：

石墨舟组件(1)；

内部中空的沉积箱(4)，所述沉积箱(4)的前侧和/或后侧开设有通往沉积箱(4)内部的石墨舟进出口(42)；

给排气组件(3)，其包括分别从所述沉积箱(4)的顶部与底部通往所述沉积箱(4)内部的进气管(31)与排气管(34)；以及

石墨舟传送组件(2)，其设于所述沉积箱(4)中，用于支持并传动所述石墨舟组件(1)；

其中，所述石墨舟组件(1)在所述石墨舟传送组件(2)的传动下经所述石墨舟进出口(42)进出所述沉积箱(4)的内部。

2.如权利要求1所述的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，所述沉积箱(4)中设有隔断板(46)以使得所述沉积箱(4)的内部空间被分隔成从上至下依次设置的连接腔(47)与氧化腔(41)，其中，所述石墨舟进出口(42)通往所述氧化腔(41)的内部。

3.如权利要求2所述的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，所述氧化腔(41)中设有位于所述隔断板(46)正下方的喷淋板(32)，其中，所述喷淋板(32)与所述隔断板(46)间隔设置以形成位于两者之间的缓存腔；所述进气管(31)穿过所述喷淋板(32)后通往所述缓存腔的顶部；所述喷淋板(32)上开设有若干个连通所述缓存腔与所述氧化腔(41)的喷淋孔。

4.如权利要求3所述的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，所述喷淋板(32)的底面设有紫外线灯(33)。

5.如权利要求2～4任一项所述的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，所述石墨舟传送组件(2)包括：

传送支撑架(23)；

至少三个非共线设置的支撑基座(25)，所述传送支撑架(23)通过支撑基座(25)固定安装至所述氧化腔(41)的底部；

传送驱动器(21)，其安装于所述传送支撑架(23)上；以及

传动件(22)，其设于所述传送支撑架(23)中并与所述传送驱动器(21)传动连接。

6.如权利要求5所述的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，所述传送支撑架(23)的两端分别设有传送到位传感器(24)。

7.如权利要求5所述的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，所述石墨舟组件(1)包括：

与所述传动件(22)传动连接的载具(14)；

设于所述载具(14)上的至少两个石墨舟限位配接块(13)；以及

通过所述石墨舟限位配接块(13)与所述载具(14)可拆卸式配接的石墨舟(11)；

其中，所述载具(14)的两端均设有石墨舟限位板(12)，所述载具(14)在所述传送驱动器(21)下沿所述传送支撑架(23)往复运动，从而通过所述石墨舟进出口(42)进出所述沉积箱(4)的内部。

8.如权利要求1所述的多晶硅钝化接触太阳能电池氧化硅薄膜沉积装置，其特征在于，所述沉积箱(4)的外侧壁上设有：

与所述沉积箱(4)滑动或转动连接的腔体封板(43)；以及

与所述腔体封板(43)传动连接的封板驱动器(45)；

其中，所述腔体封板(43)在所述驱动器(45)的驱动下往复运动以打开或关闭所述石墨舟进出口(42)。

Images