CN212934640U - 一种适用于异质结电池非晶硅沉积的pecvd载板结构 - Google Patents

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张娟
李高非
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Abstract

本发明适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，在异质结PECVD载板基体上并排设置、平行分布若干凹槽，每个凹槽通过斜面或者弧形面部位载放硅片，凹槽底部不与硅片接触，硅片与载板接触面积小，减少由于摩擦造成的硅片性能损失，提高异质结电池的转换效率；两侧斜面或者弧形面部位设置若干导气槽，或者在凹槽底部设置若干导气孔，便于取放硅片，防止取放过程中发生碎片，结构简单紧凑，操作方便，稳定可靠；经实践验证，采用本发明适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构制备出的HJT电池,平均光电转换效率较常规载板提高0.2%。

Description

一种适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域中的一种适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构。
背景技术
科技发展、能源枯竭等问题促进了太阳太阳能电池技术的发展，特别是高效电池的开发应用越来越受重视，高效电池通常采用本征非晶硅层(a-Si:H(i))钝化的硅基异质结太阳电池(HJT电池)是，硅基异质结太阳电池不仅有高性能转化效率、开路电压的特点，还具有低温度系数、无光致衰减(LID)、无电致衰减(PID)、低的制备工艺温度等应用优势；
对于HJT电池而言，非晶硅起到钝化、形成p-n结的关键作用，对于HJT电池的转换效率起到决定性作用，因此，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；现有技术中的HJT电池非晶硅薄膜主要使用PECVD设备制作，由于异质结电池性能对硅片表面洁净度、摩擦等要求极高，因而PECVD载板对异质结电池的有至关重要的影响；传统PECVD载板为平板式结构，在平板式载板四周边框内部采用凹槽式或卡点式限位，硅片和载板接触面积较大，易摩擦损伤硅片表面，质量不稳定，影响电池转换效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种接触面积小，减少由于摩擦导致硅片性能损失，提高异质结电池的转换效率，结构简单紧凑，适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构。
本发明适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：包括有异质结PECVD载板基体，异质结PECVD载板基体上并排设置、平行分布有若干能够载放硅片的凹槽，每个凹槽两侧壁与异质结PECVD载板基体上表面互相垂直，每个凹槽底部沿着自两侧边缘向中间的方向逐渐向下倾斜，使得每个凹槽底部的截面轮廓线为规则的向下凹陷的几何形状；
所述每个凹槽底部的截面轮廓线包括两侧互相对称的两段倾斜直线段，和连接于两段倾斜直线段之间的一段劣弧形圆弧线，截面轮廓线的两段倾斜直线段使得凹槽底部两侧构成斜面，两段倾斜直线段之间最大距离大于硅片宽度，最小距离小于硅片宽度；
所述每个凹槽底部的截面轮廓线包括两侧互相对称的两段倾斜直线段，和连接于两段倾斜直线段之间的一段水平直线段，使得每个凹槽底部的截面形状为倒置梯形，两段倾斜直线段之间最大距离大于硅片宽度，最小距离小于硅片宽度；
所述每个凹槽两侧壁自异质结PECVD载板基体上表面向内、向下倾斜，直接构成每个凹槽底部截面轮廓线两侧互相对称的两段倾斜直线段；异质结PECVD载板基体上表面位于每个凹槽两侧边缘的位置对称设置有限位卡块；
所述两段倾斜直线段中点之间距离与硅片宽度互相一致；
所述每个凹槽底部位于截面形状为两段倾斜直线段的部位设置有若干导气槽，每个导气槽分别自凹槽侧壁向内延伸；
所述每个凹槽底部除去截面形状为两段倾斜直线段的部位外的其他部位设置有若干导气孔；
所述每个凹槽底部的截面轮廓线为一段劣弧形，劣弧形两端直接连接至凹槽两侧壁底端，劣弧形弦长大于硅片宽度；
所述每个凹槽底部的截面轮廓线为一段劣弧形，劣弧形两端直接连接至异质结PECVD载板基板上表面，劣弧形弦长大于硅片宽度；异质结PECVD载板基体上表面位于每个凹槽两侧边缘的位置对称设置有限位卡块；
所述每个凹槽底部位于劣弧形截面两端的部分设置有若干导气槽，每个导气槽分别自凹槽侧壁向内延伸；或者在每个凹槽底部位于劣弧形截面中部的位置设置若干导气孔。
本发明适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，在异质结PECVD载板基体上并排设置、平行分布若干凹槽，每个凹槽通过斜面或者弧形面部位载放硅片，凹槽底部不与硅片接触，硅片与载板接触面积小，减少由于摩擦造成的硅片性能损失，提高异质结电池的转换效率；两侧斜面或者弧形面部位设置若干导气槽，或者在凹槽底部设置若干导气孔，便于取放硅片，防止取放过程中发生碎片，结构简单紧凑，操作方便，稳定可靠；经实践验证，采用本发明适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构制备出的HJT电池,平均光电转换效率较常规载板提高0.2％。
附图说明
图1是本发明实施例一适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构平面示意图；
图2是本发明实施例二适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构平面示意图；
图3是本发明实施例三适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构平面示意图；
图4是本发明实施例一适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构平面示意图；
图5是本发明实施例一适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构的导气槽俯视结构示意图；
图6是本发明实施例一适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构的导气孔俯视结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，在异质结PECVD载板基体1上并排设置、平行分布若干凹槽，每个凹槽两侧壁2与异质结PECVD载板基体1上表面互相垂直，构成限位台阶结构，每个凹槽底部沿着自两侧边缘向中间的方向逐渐向下倾斜，使得凹槽底部两侧分别具有一段斜面，每个凹槽底部的截面轮廓线为规则的向下凹陷的几何形状，硅片置放入凹槽内时，通过硅片两侧边置放在凹槽底部两侧的斜面上，凹槽底部不与硅片接触，硅片与载板接触面积小，减少由于摩擦造成的硅片性能损失，提高异质结电池的转换效率。
实施例一中，每个凹槽底部的截面轮廓线包括两侧互相对称的两段倾斜直线段5，和连接于两段倾斜直线段之间的一段劣弧形圆弧线4，截面轮廓线的两段倾斜直线段使得凹槽底部两侧构成斜面，劣弧形圆弧线截面对应构成凹槽底部弧面；两段倾斜直线段之间最大距离大于硅片宽度，最小距离小于硅片宽度；载片自上向下置放进入凹槽内，凹槽两侧壁构成限位台阶，载片沿凹槽两侧斜面向下直到载片两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置互相接触，平稳放置，载片只有两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置线接触，并且凹槽底部弧面不与载片接触，接触面积小。
实施例二中，每个凹槽底部的截面轮廓线包括两侧互相对称的两段倾斜直线段5，和连接于两段倾斜直线段5之间的一段水平直线段6，使得每个凹槽底部的截面形状为倒置梯形，截面轮廓线的两段倾斜直线段使得凹槽底部两侧构成斜面，倒置梯形截面对应构成凹槽底部与载片互相平行且距离一段距离的平面；两段倾斜直线段之间最大距离大于硅片宽度，最小距离小于硅片宽度；载片自上向下置放进入凹槽内，凹槽两侧壁构成限位台阶，载片沿凹槽两侧斜面向下直到载片两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置互相接触，平稳放置，载片只有两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置线接触，并且凹槽底部平面不与载片接触，接触面积小。
实施例三中，每个凹槽两侧壁直接自异质结PECVD载板基体上表面向内、向下倾斜，直接构成每个凹槽底部截面轮廓线两侧互相对称的两段倾斜直线段所对应的斜面；连接于两段倾斜直线段之间的一段劣弧形圆弧线对应构成凹槽底部弧面；异质结PECVD载板基体上表面位于每个凹槽两侧边缘的位置对称设置有限位卡块7；载片沿两侧限位卡块之间空间自上向下置放进入凹槽内，载片沿凹槽两侧斜面向下直到载片两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置互相接触，平稳放置，载片只有两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置线接触，并且凹槽底部弧面不与载片接触，接触面积小。
实施例四中，每个凹槽两侧壁直接自异质结PECVD载板基体上表面向内、向下倾斜，直接构成每个凹槽底部截面轮廓线两侧互相对称的两段倾斜直线段所对应的斜面；连接于两段倾斜直线段之间的一段劣弧形圆弧线对应构成与载片互相平行且距离一段距离的平面；异质结PECVD载板基体上表面位于每个凹槽两侧边缘的位置对称设置有限位卡块7；载片沿两侧限位卡块之间空间自上向下置放进入凹槽内，载片沿凹槽两侧斜面向下直到载片两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置互相接触，平稳放置，载片只有两侧边与凹槽底部两侧斜面相应位置线接触，并且凹槽底部弧面不与载片接触，接触面积小。
进一步地，两段倾斜直线段中点之间距离与硅片宽度互相一致，即载片与两侧斜面中部线接触平稳置放。
进一步地，在每个凹槽底部位于截面形状为两段倾斜直线段的部位设置有若干导气槽，每个导气槽分别自凹槽侧壁向内延伸，可以在每个顶角部位的两侧分别设置一个导气槽；或者在每个凹槽底部除去截面形状为两段倾斜直线段的部位外的其他部位设置若干导气孔，便于取放硅片，防止取放过程中发生碎片，结构简单紧凑，操作方便，稳定可靠。
实施例五，每个凹槽底部的截面轮廓线为一段劣弧形，劣弧形两端直接连接至凹槽两侧壁底端，凹槽底部为弧形面，劣弧形弦长大于硅片宽度，凹槽两侧壁构成限位台阶，或者每个凹槽底部的截面轮廓线直接为一段劣弧形，劣弧形两端直接连接至异质结PECVD载板基板上表面，劣弧形弦长大于硅片宽度，在异质结PECVD载板基体上表面位于每个凹槽两侧边缘的位置对称设置限位卡块；载片与弧形面线接触，弧形面底部也不与硅片接触；
进一步地，每个凹槽底部位于劣弧形截面两端的部分设置有若干导气槽，每个导气槽分别自凹槽侧壁向内延伸，可以在每个顶角部位的两侧分别设置一个导气槽；或者在每个凹槽底部位于劣弧形截面中部的位置设置若干导气孔。
本发明的两侧斜面或者弧面对应的夹角为100°。
本发明适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，在异质结PECVD载板基体上并排设置、平行分布若干凹槽，每个凹槽通过斜面或者弧形面部位载放硅片，凹槽底部不与硅片接触，硅片与载板接触面积小，减少由于摩擦造成的硅片性能损失，提高异质结电池的转换效率；两侧斜面或者弧形面部位设置若干导气槽，或者在凹槽底部设置若干导气孔，便于取放硅片，防止取放过程中发生碎片，结构简单紧凑，操作方便，稳定可靠；经实践验证，采用本实用新型适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构制备出的HJT电池,平均光电转换效率较常规载板提高0.2％。
具体设计思路与实践验证：
随着太阳能电池技术的发展，高效电池的开发越来越受重视。其中用本征非晶硅层(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。众所周知，硅基异质结太阳电池不仅有高的转化效率、高的开路电压，而且具有低的温度系数、无光致衰减(LID)、无电致衰减(PID)、低的制备工艺温度等优势[2]。
对于HJT电池而言，非晶硅起到钝化、形成p-n结的关键作用，对于HJT电池的转换效率起到决定性作用，因此，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。目前HJT电池非晶硅薄膜主要使用PECVD设备制作。由于异质结电池性能对硅片表面洁净度、摩擦等要求极高，因此，PECVD载板对异质结电池的有至关重要的影响。
目前PECVD载板为凹槽式或卡点式限位，硅片和载板接触面积较大，对硅片表面有严重的摩擦情况，从而对电池转换效率有较大的影响。
本发明提供一种异质结PECVD载板，使硅片与载板接触过程中，接触面积小，减少由于摩擦导致硅片性能损失，从而可提高异质结电池的转换效率。
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1.本发明的目的在于提供一种异质结PECVD载板，使硅片与载板接触过程中，接触面积小，减少由于摩擦导致硅片性能损失，从而可提高异质结电池的转换效率。
2.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样的，在载板基体上设有若干凹槽，所述凹槽四周与硅片接触位置为弧面或斜面，接触位置呈直线，凹槽上方为台阶或卡点限位。所述凹槽底部可为弧面或平面，均不与硅片接触。
3.接触弧面或斜面至少对称两边设置若干导气槽，或凹槽底部设置若干导气孔，便于硅片的取放。
4.导气槽或导气孔为二选一，均起到减少硅片取放过程中碎片的作用。
应用范围：
本载板可应用于太阳能电池沉积非晶硅、氧化硅、氮化硅等需使用PECVD设备镀膜的产品，及其他可使用PECVD设备镀膜的行业。
实践验证：
使用传统载板制作晶体硅异质结太阳电池：
Baseline：HJT电池制作步骤
A、对N型厚度为180μm的单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁；
B、使用常规载板，通过等离子体化学气相沉积制备正面本征非晶硅层，正背面掺杂非晶硅层。
C、通过磁控溅射沉积ITO薄膜，正背面ITO薄膜厚度为100nm。
D、通过丝网印刷形成正背面银金属电极，主栅宽度为1mm，主栅数目为5，正背面银副栅线宽度为40μm，线数为100。
E、固化温度200℃。
F、进行测试电池的电性能,电池量产平均效率为23.3％。
使用本实用新型的载板结构制作晶体硅异质结太阳电池：
Baseline：HJT电池制作步骤
A、对N型厚度为180μm的单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁；
B、使用本实用新型载板结构，通过等离子体化学气相沉积制备正面本征非晶硅层，正背面掺杂非晶硅层。
C、通过磁控溅射沉积ITO薄膜，正背面ITO薄膜厚度为100nm。
D、通过丝网印刷形成正背面银金属电极，主栅宽度为1mm，主栅数目为5，正背面银副栅线宽度为40μm，线数为100。
E、固化温度200℃。
F、进行测试电池的电性能,电池量产平均效率为23.5％。
使用本发明的PECVD载板结构制备出的HJT电池,平均光电转换效率较常规载板提高0.2％。

Claims (10)

1.一种适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：包括有异质结PECVD载板基体，异质结PECVD载板基板上并排设置、平行分布有若干能够载放硅片的凹槽，每个凹槽两侧壁与异质结PECVD载板基体上表面互相垂直，每个凹槽底部沿着自两侧边缘向中间的方向逐渐向下倾斜，使得每个凹槽底部的截面轮廓线为规则的向下凹陷的几何形状。
2.根据权利要求1所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽底部的截面轮廓线包括两侧互相对称的两段倾斜直线段，和连接于两段倾斜直线段之间的一段劣弧形圆弧线，截面轮廓线的两段倾斜直线段使得凹槽底部两侧构成斜面，两段倾斜直线段之间最大距离大于硅片宽度，最小距离小于硅片宽度。
3.根据权利要求1所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽底部的截面轮廓线包括两侧互相对称的两段倾斜直线段，和连接于两段倾斜直线段之间的一段水平直线段，使得每个凹槽底部的截面形状为倒置梯形，两段倾斜直线段之间最大距离大于硅片宽度，最小距离小于硅片宽度。
4.根据权利要求2或3所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽两侧壁自异质结PECVD载板基体上表面向内、向下倾斜，直接构成每个凹槽底部截面轮廓线两侧互相对称的两段倾斜直线段；异质结PECVD载板基板上表面位于每个凹槽两侧边缘的位置对称设置有限位卡块。
5.根据权利要求4所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述两段倾斜直线段中点之间距离与硅片宽度互相一致。
6.根据权利要求4所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽底部位于截面形状为两段倾斜直线段的部位设置有若干导气槽，每个导气槽分别自凹槽侧壁向内延伸。
7.根据权利要求4所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽底部除去截面形状为两段倾斜直线段的部位外的其他部位设置有若干导气孔。
8.根据权利要求1所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽底部的截面轮廓线为一段劣弧形，劣弧形两端直接连接至凹槽两侧壁底端，劣弧形弦长大于硅片宽度。
9.根据权利要求8所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽底部的截面轮廓线为一段劣弧形，劣弧形两端直接连接至异质结PECVD载板基板上表面，劣弧形弦长大于硅片宽度；异质结PECVD载板基体上表面位于每个凹槽两侧边缘的位置对称设置有限位卡块。
10.根据权利要求8或9所述适用于异质结电池非晶硅沉积的PECVD载板结构，其特征在于：所述每个凹槽底部位于劣弧形截面两端的部分设置有若干导气槽，每个导气槽分别自凹槽侧壁向内延伸；或者在每个凹槽底部位于劣弧形截面中部的位置设置若干导气孔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111403549A (zh) * 2020-03-20 2020-07-10 晋能光伏技术有限责任公司 一种适用于异质结电池非晶硅沉积的pecvd载板结构

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