CN217579061U - 一种hwcvd设备镀膜腔体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种HWCVD设备镀膜腔体，单个腔体内设置多排热丝与多块载板，各载板与所面向的热丝排间的距离是1‑13cm，且各载板与相邻热丝排间距相同或不同，热丝排内相邻热丝间距是1‑13cm，且热丝排内各热丝间距相同或不同。采用本实用新型腔体镀膜不仅可保持各载板镀膜的一致性，而且样品的镀膜温度和镀膜速率也可明显提升，从而实现了设备产能的数倍提升和设备单产能能耗的下降，大幅度降低设备制造成本和设备运营成本。热丝本身也是热源，多排热丝减少了单位热丝能量的损失，结合热丝排与载板间距和热丝排内热丝间距的调整可以非常方便的实现高温镀膜，更有利于制备topcon这类需要高温镀膜条件的太阳能电池。

Description

一种HWCVD设备镀膜腔体

技术领域

本实用新型涉及镀膜腔体技术领域，具体涉及一种HWCVD设备镀膜腔体。

背景技术

接触钝化太阳电池(topcon电池)和晶硅异质结太阳电池(HJT电池)是光伏行业公认的下一代主流太阳电池，两项技术均需要生长高质量的非晶硅薄膜，原理上都可以采用热丝化学气相沉积(HWCVD)技术来制备，HWCVD技术相比与等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等其他技术相比有着设备成本低、产能大、镀膜质量更好等优势，有着巨大的潜力。

当前光伏行业内HWCVD设备镀膜腔体设计都针对的是制备HJT电池，采用的是热丝周期性排列成一排，热丝竖直放置，每个腔一次进两个载板在一排热丝两侧同时镀膜，载板也是竖直放置。其中热丝排与载板的间距和热丝排内相邻热丝的间距均在10cm到15cm的范围内，这是因为镀膜期间热丝温度要1800度左右，而HJT电池的制备温度要低于250度，如此大的间距是为了防止镀膜期间样品超温。但是，现有的HWCVD镀膜腔体设计在制备topcon电池时就会遇到镀膜温度偏低和产能不够大的问题，原因分别是：1)topcon电池的制备不需要低温，且在300度以下所镀的薄膜易在后续工序中发生爆膜现象造成产品不良；2)topcon电池所需镀膜膜厚近100nm，明显大于HJT电池所需镀的膜厚＜10nm，这就造成了对于相同的HWCVD腔体设计在制备topcon电池时所需的镀膜时间几乎是镀HJT电池的10倍，设备产能因此受限。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了增加HWCVD设备的产能和有效解决HWCVD技术在制备topcon电池时遇到的问题，提供一种HWCVD设备镀膜腔体。

本实用新型所采用的技术方案是：一种HWCVD设备镀膜腔体，单个腔体内设置多排热丝与多块载板，各载板与所面向的热丝排间的距离是1-13cm，且各载板与相邻热丝排间距相同或不同，热丝排内相邻热丝间距是1-13cm，且热丝排内各热丝间距相同或不同。

优选的，所述单个腔体内设置≥2排热丝，≥4块载板。

优选的，所述载板是金属载板或石墨载板。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)采用本实用新型腔体镀膜不仅可保持各载板镀膜的一致性，而且样品的镀膜温度和镀膜速率也可明显提升，从而实现了设备产能的数倍提升和设备单产能能耗的下降，大幅度降低设备制造成本和设备运营成本。

(2)热丝本身也是热源，多排热丝减少了单位热丝能量的损失，结合热丝排与载板间距和热丝排内热丝间距的调整可以非常方便的实现高温镀膜，更有利于制备topcon这类需要高温镀膜条件的太阳能电池。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的镀膜腔体内热丝和载板排布示意图；

图2为本实用新型的载板放置样品示意图；

图3为本实用新型实施例1与实施例2升温曲线对比图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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作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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

实施例1

如图1所示，单个镀膜腔体内设置5排热丝与10块载板同时镀膜，每个热丝排与相邻载板之间的距离为5cm，同一排相邻热丝的间距也为5cm，载板采用石墨载板。

实施例2

单个镀膜腔体内设置3排热丝与6块载板同时镀膜，每个热丝排与相邻载板之间的距离为12cm，同一排相邻热丝的间距也为12cm，载板采用铝合金载板。

为确认实施例1和实施例2设计满足topcon电池/HJT电池等太阳能电池制备非晶硅薄膜的需求，我们对上两个实施例各镀膜性能进行了测试验证，主要包括升温曲线，镀膜和温度均匀性情况。

均匀性测试：

测试分为膜厚均匀性测试和温度均匀性测试。

实施例1和实施例2所用载板均是9*9的尺寸，一块载板放81片样品，如图2所示，通过测量深色位置样品的镀膜厚度和镀膜峰值温度来计算膜厚均匀性和温度均匀性，每块载板内的膜厚均匀性和温度均匀性在10％以内，同时各载板平均膜厚和平均峰值温度差异在5％以内，则完全能满足topcon电池/HJT电池非晶硅膜的制备需求。

同载板内膜厚/温度均匀性计算方法为：分别提取膜厚/峰值温度测量值中的最大值和最小值，均匀性＝(最大值-最小值)/(最大值+最小值)；

不同载板间平均膜厚/峰值温度差异的计算方法为：分别提取各载板平均膜厚/平均峰值温度中的最大值和最小值，不同载板间的平均膜厚/峰值温度差异＝(最大值-最小值)/(最大值+最小值)。

在进行均匀性测试时，实施例1和实施例2设计的机台工艺条件均为：热丝1800度，气压1Pa，通1slm流量SiH4，镀膜时间75s。

实施例1镀膜完成后各载板膜厚均匀性测量结果如表1所示，每块载板的膜厚均匀性均在10％以内，而不同载板间的平均膜厚差异是3.88％，在5％以内。镀膜期间各载板测试样品峰值温度测量结果如表2所示，每块载板的温度均匀性均在10％以内，而不同载板间的平均峰值温度差异是4.31％，在5％以内，均匀性完全满足各太阳能电池非晶硅薄膜制备需要。

表1实施例1各载板膜厚均匀性情况

表2实施例1各载板峰值温度均匀性情况

实施例2镀膜完成后各载板膜厚均匀性测量结果如表3所示，每块载板的膜厚均匀性均在10％以内，而不同载板间的平均膜厚差异是2.51％，在5％以内。镀膜期间各载板测试样品峰值温度测量结果如表4所示，每块载板的温度均匀性均在10％以内，而不同载板间的平均峰值温度差异是3.87％，在5％以内，均匀性也完全满足各太阳能电池非晶硅薄膜制备需要。

表3实施例2各载板膜厚均匀性情况

表4实施例2各载板峰值温度均匀性情况

从表1和表3的对比可知，实施例1设计下镀膜速率是1.26nm/s左右，是镀膜速率0.26nm/s左右的实施例2设计的4.85倍。

图3所示是实施例1和实施例2在热丝温度1800度条件下的样品升温曲线对比情况，选取的均是最中心位置载板(实施例1为5号载板，实施例2为3号载板)上最中心位置处的样品，从图中可见实施例1的升温能力明显更佳，可实现300度以上温度镀膜，而实施例2温度低于250度，适合低温镀膜。

实施例1和实施例2在镀膜和温度均匀性上均能满足topcon电池/HJT电池非晶硅膜的制备需求，实施例1适合topcon电池的制备，如此设计镀膜速率提升4.85倍，一次镀10块载板是现有设计的5倍，总产能可提升20多倍，且有效解决了现有设计升温能力不足的问题。实施例2适合HJT电池的制备，镀膜温度可保持低于250度，一次镀6块载板是现有设计的3倍，也可提升3倍产能。

实施例3

在实施例1基础上做微小修改，单个镀膜腔体内设置5排热丝与10块载板同时镀膜，最两端载板与相邻热丝排间距为4.5cm，其他载板与相邻热丝排的间距均为5cm。每一热丝排最两端热丝与相邻热丝间距4.8cm，其他相邻相邻热丝的间距均为5cm，载板采用石墨载板。经设备实验发现最两侧载板的温度经常低于其他载板，每块载板上最两端温度也经常低于中间区域温度，因此可只减小这两块载板与热丝的间距和每一热丝排最两端热丝与相邻热丝间距从而使得各载板各样品温度进一步一致。

也就是各载板与相邻热丝排间距不同和热丝排内各热丝间距不同的话也属于本专利的保护范围。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种HWCVD设备镀膜腔体，其特征在于：单个腔体内设置多排热丝与多块载板，各载板与所面向的热丝排间的距离是1-13cm，且各载板与相邻热丝排间距相同或不同，热丝排内相邻热丝间距是1-13cm，且热丝排内各热丝间距相同或不同。

2.根据权利要求1所述的HWCVD设备镀膜腔体，其特征在于：所述单个腔体内设置≥2排热丝，≥4块载板。

3.根据权利要求1所述的HWCVD设备镀膜腔体，其特征在于：所述载板是金属载板或石墨载板。

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