CN219861568U - 真空镀膜设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种真空镀膜设备，包括：用于进行镀膜的反应腔室；喷淋，设于腔室的上部；旋转装置，设于腔室的底部；托盘，设于旋转装置的上方且与喷淋相对，用于放置多个工装；加热器，设于托盘的底部和侧面且在内部包括加热元器件；气路系统，与喷淋连接以提供用于进行镀膜的反应物，在设于侧面的加热器中，自底部向上，加热强度随高度增加而增强。根据本实用新型所提供的真空镀膜设备，实现了切割电池片侧切面的钝化，提高了电池组件效率，并且避免钝化膜对电池正面或背面绕镀造成电池组件焊接不良引起的良率损失的技术问题，降低了组件发电成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池领域，特别涉及一种真空镀膜设备。
背景技术
近年来，随着切半组件、叠瓦组件等新型组件技术的兴起，在制作组件时需要将一块电池分割成两片或多片。工业应用时分割太阳能电池的方式一般有激光刻划加机械裂片、热激光低损伤裂片等方式。电池裂开的断面表面复合速率很大，会对太阳能电池的电性能产生较大的影响。例如用激光划片方式将Topcon太阳能电池一分为二后，其半片电池因边缘复合增加，转化效率会降低0.2-0.3％，异质结太阳能电池的开路电压更高，经过激光裂片后效率降低更多。激光裂片导致的太阳能电池效率降低直接将导致组件功率降低。
钝化镀膜是指通过沉积的方式在电池片表面形成一层钝化膜，从而起到降低少子复合、提供场钝化效应、降低反射率的作用。随着N型硅片质量和电池效率越来越高，切割的损失也越来越大，切片后电池片切面的钝化镀膜也变得更加重要。
为了提高生产效率，需将电池片堆叠后进行切面钝化镀膜。但印刷后的电池片正背面的金属栅线高度通常有10-30μm，这些金属栅线的存在，使得堆叠的电池片之间存有缝隙。此时若采用现有镀膜技术，钝化修复膜会延伸进入到电池片之间的缝隙中，这种现象被称为绕镀。绕镀膜沉积到电池片正背面的焊接点，导致接触不良，影响由这种电池片制作的电池组件的良率。图1为使用现有技术的真空镀膜设备进行镀膜后的电池片的示意图。如图1所示，现有技术中的绕镀现象虽然得到了一定程度的减少，但仍然很严重。
就绕镀问题，现有技术中的一种解决方法是在电池片印刷前就进行切片，钝化，然后再进行电池印刷，这样绕镀不影响电池表面焊接点。但该处理方式会产生如下技术问题：1）无栅线的电池片会因相互摩擦而产生划伤；2）半片或者更小的电池片（叠瓦）会显著降低印刷线的产能，从而增加产线的投资，导致成本过高。
由此可见，能否基于现有技术中的不足，提供一种改进的用于电池片切面，尤其是用于切半组件或叠瓦组件所使用电池片切面的钝化镀膜大规模量产设备，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种真空镀膜设备。本实用新型所提供的真空镀膜设备有效提升电池片效率。本实用新型的另一个目的在于显著降低绕镀产生的不利影响，提高相应电池组件的效率及良品率，降低组件发电成本。
本实用新型第一方面涉及一种真空镀膜设备，包括：
用于进行镀膜的反应腔室；
喷淋，设于反应腔室的上部；
旋转装置，设于反应腔室的底部；
托盘，设于旋转装置的上方且与喷淋相对，用于放置多个盛放切割后电池片的工装；
加热器，设于托盘的底部和侧面且在内部包括加热元器件；
气路系统，与喷淋连接以提供用于进行镀膜的反应物；
排气系统，用于保证反应腔室的真空度和反应气流的平稳，
在设于侧面的加热器，自底部向上，加热强度随高度增加而增强。
优选地，该设备用于给切割后的电池片的侧切面进行镀膜，所述电池片在工装内堆叠，高度为0.5-30cm。
优选地，工装为在侧面设有加工窗口的片盒，片盒内电池片进行堆叠，高度为1-30cm。
优选地，托盘的材质为石墨或金属，片盒的数量大于等于2个。更优选地，大于4个，最优选的，大于8个。
优选地，反应腔室为圆形腔室且包括：上盖、侧部、底部。
优选地，在上盖也设有加热器。
优选地，在反应腔室的侧部上设有阀门开口，通过阀门开口与传输系统相连接，通过传输机构在阀门开口与传输系统之间进行操作。
优选地，传输机构为抓手，抓手与工装相适配从而对工装进行移动。
优选地，还包括设于旋转装置和托盘的固定装置，
旋转装置包括转轴和电机。
优选地，片盒的加工窗口垂直或平行于托盘的上表面。
优选地，与隔离空气的缓存区域相连接，
完成镀膜后，传输机构抓取工装，放入缓存区域冷却。
优选地，还包括设于喷淋和上盖之间的等离子体射频电源，用于产生等离子体从而辅助镀膜。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
根据本实用新型所提供的真空镀膜设备，可以减少因电池片切割所造成的转化效率损失，还可以显著降低绕镀造成的不利影响，提高了电池片组件的效率，降低了组件发电成本。
附图说明
图1为使用现有技术的真空镀膜设备进行镀膜后的电池片的示意图。
图2为本实用新型的真空镀膜设备的结构示意图。
图3为真空镀膜设备中片盒的示意图。
图4为真空镀膜设备中片盒的摆放方式的示意图。
图5为真空镀膜设备中片盒的摆放方式的另一个示意图。
图6为使用图2中的真空镀膜设备进行镀膜后的电池片的示意图。
具体实施方式
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，以下实施例仅是本实用新型部分具体实施方式，但并非全部实施例。以下示例性实施例描述仅是说明性的，并非对本实用新型及其应用或使用的限制。基于本实用新型说明书记载，本领域普通技术人员未花费创造性劳动所获得的所有其他技术方案，都属于本实用新型保护的范围。
为了便于描述，本实用新型使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在……上方”或“在……之上”的器件之后将被定位为“在……下方”或“在……之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图2所示，本实用新型公开了一种真空镀膜设备，包括反应腔室1，喷淋2，旋转装置3，托盘4，加热器5，气路系统。
如图2所示，反应腔室1优选为圆形腔室，但并不限于此，根据实际需要也可以为其他形状。图2示出的反应腔室1由上盖6，侧部7，底部8组成，但根据需要也可以包括其他部件。
喷淋2为采用向下喷淋模式（showerhead）的喷淋板，与气路系统一同提供用于进行侧切面钝化镀膜的反应物。气路系统优选包括：第一沉积物气体管路、第二沉积物气体管路、吹扫/补充气体管路。气路系统还优选包括控温和补液系统。第一沉积物气体管路（第二沉积物气体管路）例如由MFC（气体流量控制计），源瓶，气动阀，连接管路等组成，还可以包括PC（压力控制计）。吹扫/补充气体管路例如由MFC（气体流量控制计），气动阀，连接管路等组成。
如图2所示，旋转装置3设于反应腔室1的底部。旋转装置3优选包括转轴和电机，但根据需要也可以包括其他部件。托盘4设于旋转装置3的上方，托盘4的底部与旋转装置3相连接，旋转装置3使托盘4进行旋转。在反应腔室1中，托盘4与喷淋2相对，即图2中示出的喷淋2的下表面（出气面）与托盘4的上表面相对设置。托盘4的材质优选石墨、金属等材质，但并不限于此，也可以根据实际情况采用其他任何合适的材质。托盘4上可以放置多个工装A。喷淋2的下表面与托盘4的上表面之间的间距可以为1.0-50cm，工装A的高度优选为0.5-30cm，因此工装A的上端表面与喷淋2的下表面的间隔可以为0.5-20cm。
优选地，真空镀膜设备用于进行切割后电池片的侧切面的钝化镀膜，但并不限于此，根据需要也可以进行其他方式的镀膜。优选地，工装A为在侧面设有加工窗口的片盒，但并不限于此，也可以为其他合适的用于镀膜的器件。在进行电池片的侧切面的钝化镀膜时，片盒用于放置需要进行钝化镀膜的经过切割的电池片并对电池片进行保护，每个片盒内例如可以堆叠10-2000片切割后的电池片，优选200-600片，片盒内电池片在保证不损坏的前提下相互间尽量贴紧，如图3所示在工装的侧面设有加工窗口以使得镀膜时电池片的侧切面被暴露在钝化镀膜气氛中进行钝化。片盒的数量为2个以上，优选4个以上，更优选8个以上，或者是根据实际需要的任意个数。片盒内电池片进行堆叠，高度优选为1-30cm。
所述工装A，例如片盒，可以任何适于镀膜的角度和方式安置在反应腔内。片盒的加工窗口可以垂直或平行于托盘4的上表面，或者为之间的任何角度。所述工装，例如片盒，放置到托盘4上的方式可以有多种，例如将电池片的侧切面放置于面向托盘圆心、背对托盘圆心、旋转迎风面、旋转背风面，放置角度可以是例如垂直于托盘平面放置。
托盘4上摆放的片盒的总电池片的数量最高可达几千片，托盘4与片盒与电池片的总体重量可达100kg甚至更高，此时旋转装置3配置有足以保证旋转的驱动装置。优选地，当片盒及电池片的重量超过10kg，还包括能够将托盘固定于旋转装置的固定装置，该固定装置用以保证托盘4的稳定旋转。
在托盘4的底部和托盘4的侧面设有加热器5来保持反应温度，在加热器5的内部包括加热元器件。设于底部的加热器5和侧面的加热器5优选为一体结构，设于底部的加热器5优选可将反应腔室内加热至450°C甚至更高，设于侧面的加热器5优选能够实现垂直高度上的均匀加热，例如，自底部向上，加热器5的加热强度随高度增加而增强，例如，随高度增加而增加加热元器件。加热元器件例如可以为电阻丝，也可以为其他任何合适的元器件。优选为，装有电池片的工装A的下端表面到上端表面的温度差异在5度以内，进一步优选为，如图2所示在上盖6的下方也设有加热器5，以强化反应腔室1内的均匀加热，但并不限于此，也可以不在上盖6的下方设有加热器5。
优选地，在反应腔室1的侧部7上设有阀门开口，通过阀门开口与传输系统相连接，通过传输机构在阀门开口与传输系统之间进行操作，传输系统例如为传送带。传输机构优选为抓手，例如为悬臂抓手，将装有未钝化的电池片的片盒放入托盘4内，及将钝化完成的电池片的片盒从托盘4取出。悬臂抓手与片盒相适配以实现片盒在反应腔室内所需的移动，所述移动包括但不限于将片盒抬起，放下，或平行移动等。
优选地，存在一个与真空镀膜设备相连接的可以隔绝空气的缓存区域，完成镀膜后，传输机构抓取工装，放入缓存区域冷却。
此外，还设有排气系统9将钝化镀膜过程中产生的气体排出，排气系统9连接真空泵，保证腔体的真空度。排气系统9包括设于底部8的抽气装置和设于侧部7的抽气通道，抽气装置使得反应条件下气流基本平稳，没有气流死区，如图2所示抽气通道与托盘4处于基本相同的高度。
优选地，如图2所示还包括设于喷淋2和上盖6之间的等离子体射频电源10，用于产生等离子体从而辅助镀膜。等离子体射频电源10放电后产生等离子体，能对ALD（原子层沉积）等镀膜方式进行辅助。但是等离子体射频电源10并不是必须的，也可以不设置等离子体射频电源10。
此外，还设有供电装置对整个钝化真空镀膜设备进行供电，供电装置优选为是电柜，也可以是其他合适的供电装置。
在采用上述真空镀膜设备完成上述优选的侧切面的钝化镀膜之后，膜厚为8-100nm，优选为30-80nm，更优选为40-70nm，膜层材料包括氧化铝，氮化硅，多晶硅，非晶硅等。经测试，经本实用新型钝化镀膜后电池片效率获得大幅度提升，例如由尺寸为182mm×91mm的电池片组成的144片时的电池片组件的效率提升达到了6W以上。
以下基于实施例对本实用新型进行进一步的说明。
（实施例1）
真空镀膜设备包括圆形的反应腔室1，上喷淋模式的喷淋2，包括转轴和电机的旋转装置3，石墨制成的托盘4，设于托盘4的底部和侧面的加热器5，气路系统。在设于侧面的加热器5中，在下方设有10根电阻丝，在中间设有20根电阻丝，在上方设有30根电阻丝。圆形的反应腔室1由上盖6，侧部7，底部8组成。在圆形的反应腔室1的侧部7上不设有阀门开口。设于托盘4的底部的加热器5和设于托盘4的侧面的加热器5不为一体，设备中不设置等离子体射频电源。
首先将切割后的电池片放入8个片盒，在不造成电池片损伤前提下紧密堆叠，每个片盒装入10片电池片。然后将8个片盒放置到托盘4上，并以图4所示方式进行摆放。喷淋2的下表面与托盘4的上表面之间的间距为11cm，片盒的高度为10cm，片盒的上端表面与喷淋2的下表面的间隔为1cm。
喷淋2与气路系统提供用于进行侧切面钝化镀膜的反应物。气路系统包括：第一沉积物气体管路、第二沉积物气体管路、吹扫/补充气体管路。第一沉积物气体管路由MFC（气体流量控制计），源瓶，气动阀，连接管路，PC（压力控制计）组成，第二沉积物气体管路由MFC（气体流量控制计），源瓶，气动阀，连接管路组成。吹扫/补充气体管路由MFC（气体流量控制计），气动阀，连接管路组成。反应物为TMAl（三甲基铝）和H2O。TMAl和H2O通过集中供液方式流入到源瓶，然后以N2作为载气，载气通入源瓶后，TMAl和H2O会根据饱和蒸气压，根据鼓泡法的原理被携带出来，进入反应腔室1。TMAl和H2O以N2为载气，进入反应腔室1后进行反应，反应方式为CVD（化学气相沉积），所形成的钝化膜为Al2O3，厚度为10nm。
其中，8个片盒的摆放方式不限于图4，根据实际需要也可以摆放成其他方式。
在采用实施例1的真空镀膜设备完成侧切面的钝化镀膜之后，经测试，电池片效率大幅度提升，并且如图6所示几乎没有发现绕镀的现象，且经过钝化的尺寸为182mm×91mm的电池片效率提升达到了0.2%。
（实施例2）
实施例2采用的设备与实施例1中的设备类似，区别在于在圆形的反应腔室1的侧部7上设有阀门开口，通过阀门开口与传送带相连接。设于托盘4的底部的加热器5和设于托盘4的侧面的加热器5为一体，且设有固定装置。
在托盘4上按照图5所示的方式放置12个片盒，在不造成电池片损伤前提下紧密堆叠，每个片盒装入500片电池片，共有6000片电池片，因此设置固定装置。喷淋2的下表面与托盘4的上表面之间的间隔为10.8cm，片盒的高度为10cm，片盒的上端表面与喷淋2的下表面的间隔为0.8cm。镀膜前，通过阀门开口，悬臂抓手将装有未钝化的电池片的片盒放入托盘4内，钝化完成后将电池片的片盒从托盘4取出。悬臂抓手与片盒相适配从而对片盒进行移动，可以将片盒抬起，放下，并且前后移动。
喷淋2与气路系统一同进行提供用于进行侧切面钝化镀膜的反应物。气路系统包括：第一沉积物气体管路、第二沉积物气体管路、吹扫/补充气体管路。第一沉积物气体管路由MFC（气体流量控制计），源瓶，气动阀，连接管路组成，第二沉积物气体管路由MFC（气体流量控制计），源瓶，气动阀，连接管路，PC（压力控制计）组成。吹扫/补充气体管路由MFC（气体流量控制计），气动阀，连接管路组成。反应物为TMAl和H2O。TMAl和H2O通过集中供液方式流入到源瓶，然后以N2作为载气，载气通入源瓶后，TMAl和H2O会根据饱和蒸气压，根据鼓泡法的原理被携带出来，进入反应腔室1。TMAl和H2O以N2为载气，进入反应腔室1后进行反应，反应方式为CVD，所形成的钝化膜为Al2O3，厚度为50nm。在完成Al2O3沉积后，还进行30min的退火，退火温度为300℃。
所述12个片盒的摆放方式也不限于图5，根据实际需要也可以摆放成其他方式。
在采用实施例2的真空镀膜设备完成侧切面的钝化镀膜之后，经测试，侧切面的钝化后的电池片效率大幅度提升，并且几乎没有发现绕镀的现象，经过对侧切面的钝化后的尺寸为182mm×91mm的电池片效率提升达到了0.28%，由这些电池片组成的144片组件，功率提升为5W。
（实施例3）
实施例3采用的装置与实施例1中的装置类似，区别在于还包括等离子体射频电源10。
首先将切半的电池片进行堆叠后放入16个片盒，在不造成电池片损伤前提下紧密堆叠，每个片盒装入50片电池片，放入电池片的片盒放置于待钝化区域。然后从待钝化区域将16个片盒放置到托盘4上。喷淋2的下表面与托盘4的上表面之间的间距为11cm，片盒的高度为10cm，片盒的上端表面与喷淋2的下表面的间隔为1cm。
反应物为SiH4，载气为NH3，通过气路系统进入反应腔室1后利用射频电源进行等离子体增强化学沉积反应，反应的时间为10min，所形成的钝化膜为SINx，厚度为80nm。在反应的过程中，反应温度为450℃，腔体压力为2Torr。
在采用实施例3的真空镀膜设备完成侧切面的钝化镀膜之后，经测试，侧切面的钝化后的电池片效率大幅度提升，并且几乎没有发现绕镀的现象，该经过侧切面镀膜的尺寸为182mm×91mm的电池片绝对效率提升达到了0.15%。
（实施例4）
实施例4采用的装置与实施例2中的装置相同。
首先将切半的电池片进行堆叠后放入10个片盒，在不造成电池片损伤前提下紧密堆叠，每个片盒装入100片电池片，放入电池片的片盒放置于待钝化区域。然后从待钝化区域将10个片盒放置到托盘4上。喷淋2的下表面与托盘4的上表面之间的间距为10.8cm，片盒的高度为10cm，片盒的上端表面与喷淋2的下表面的间隔为0.8cm。通过阀门开口，悬臂抓手将装有未钝化的电池片的片盒从待钝化区域放入托盘4内，及将钝化完成的电池片的片盒从托盘4取出。悬臂抓手与片盒相适配从而对片盒进行移动，可以将片盒抬起，放下，并且前后移动。
反应物为SiH4，载气为N2，通过气路系统进入反应腔室1后进行CVD反应，反应的时间为30min，所形成的钝化膜为非晶硅，厚度为30nm。在反应的过程中，反应温度为300℃，腔体压力为3Torr。
在采用实施例4的真空镀膜设备完成侧切面的钝化镀膜之后，经测试，侧切面的钝化后的电池片效率大幅度提升，并且几乎没有发现绕镀的现象，该经过侧切面镀膜的尺寸为210mm×105mm的电池片绝对效率提升达到了0.25%。
由此可见，根据本实用新型的真空镀膜设备，对印刷后的电池片进行侧切面镀膜修复以减少绕镀，可以修复切割电池片的切割损失，解决了切割后的电池片产生绕镀和切割电池片造成电池效率损失的技术问题，提高了电池片组件的效率，降低了组件发电成本。
虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (12)
1.一种真空镀膜设备，其特征在于，包括：
用于进行镀膜的反应腔室；
喷淋，设于反应腔室的上部；
旋转装置，设于反应腔室的底部；
托盘，设于旋转装置的上方且与喷淋相对，用于放置多个盛放切割后电池片的工装；
加热器，设于托盘的底部和侧面且在内部包括加热元器件；
气路系统，与喷淋连接以提供用于进行镀膜的反应物；
排气系统，用于保证反应腔室的真空度和反应气流的平稳，
在设于侧面的加热器，自底部向上，加热强度随高度增加而增强，
该真空镀膜设备用于给切割后的电池片的侧切面进行镀膜。
2.如权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于，
所述电池片在工装内堆叠，高度为0.5-30cm。
3.如权利要求2所述的真空镀膜设备，其特征在于，
工装为在侧面设有加工窗口的片盒，片盒内电池片进行堆叠，高度为1-30cm。
4.如权利要求3所述的真空镀膜设备，其特征在于，
托盘的材质为石墨或金属，片盒的数量大于等于2个。
5.如权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于，
反应腔室为圆形腔室且包括：上盖、侧部、底部。
6.如权利要求5所述的真空镀膜设备，其特征在于，
在上盖的下方也设有加热器。
7.如权利要求5所述的真空镀膜设备，其特征在于，
在反应腔室的侧部上设有阀门开口，通过阀门开口与传输系统相连接，通过传输机构在阀门开口与传输系统之间进行操作。
8.如权利要求7所述的真空镀膜设备，其特征在于，
传输机构为抓手，抓手与工装相适配从而对工装进行移动。
9.如权利要求1所述的真空镀膜设备，其特征在于，
还包括设于旋转装置和托盘的固定装置，
旋转装置包括转轴和电机。
10.如权利要求3所述的真空镀膜设备，其特征在于，
片盒的加工窗口垂直或平行于托盘的上表面。
11.如权利要求7所述的真空镀膜设备，其特征在于，
与隔离空气的缓存区域相连接，
完成镀膜后，传输机构抓取工装，放入缓存区域冷却。
12.如权利要求5所述的真空镀膜设备，其特征在于，
还包括设于喷淋和上盖之间的等离子体射频电源，用于产生等离子体从而辅助镀膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322477644.7U CN219861568U (zh) | 2023-09-13 | 2023-09-13 | 真空镀膜设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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| CN219861568U true CN219861568U (zh) | 2023-10-20 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202322477644.7U Active CN219861568U (zh) | 2023-09-13 | 2023-09-13 | 真空镀膜设备 |
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-
2023
- 2023-09-13 CN CN202322477644.7U patent/CN219861568U/zh active Active
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