一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，该种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺包括进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔，所述进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔的腔体之间设有阀门，第一工艺腔和第二工艺腔内都铺有加热板，在依次连接的每一个腔体内装置有传输滚轮，载有硅片的托盘在滚轮上传输，载有硅片的托盘依次经过进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔。通过上述方式，本发明专利技术同时制备Topcon太阳能电池的隧穿二氧化硅膜层及掺杂非晶/微晶硅膜层，可制备更高效率的Topcon太阳能电池，避免离子损伤，动态传输，提高膜层的均匀性，提高了产能。提高了产能。提高了产能。

Equipment and process for preparing back passivated solar cell

【技术实现步骤摘要】
一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺。

技术介绍

[0002]传统化石能源的大规模使用对环境造成了严重的破坏，也逐渐面临使用枯竭的问题，因此对太阳能等新能源的利用已成为人类发展的重要选择，随着平价上网的逐步实现，太阳能电池行业近几年发展迅速，目前PERC太阳能电池由于其高转换效率及低制造成本占据太阳能电池大部分市场，但其转换效率的提升也几乎到了瓶颈期，且成本下降空间也较狭窄，而Topcon太阳能电池被认为是下一代具有更高转换效率的太阳能电池技术路线，Topcon太阳能电池可以将产业化太阳能电池转换效率提升1
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1.5％左右。
[0003]目前用于制备Topcon太阳能电池的隧穿二氧化硅薄膜及掺杂非晶/微晶硅薄膜的设备一般都为低压力化学气相沉积镀膜LPCVD设备(以下简称LPCVD设备)、静态板式等离子体增强化学气相沉积镀膜PECVD设备(以下简称PECVD设备)或者管式PECVD镀膜设备，采用LPCVD设备需要很高的工艺温度，一般500
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900℃，容易对硅片本身造成损伤，高的工艺温度也增加了设备的寿命损耗，增加电能能耗，而且LPCVD镀膜速率很慢，设备产能低，同时也有很严重的绕镀问题，且不容易实现在线原位掺杂。
[0004]采用静态板式PECVD镀膜设备制备Topcon太阳能电池的隧穿二氧化硅层和掺杂非晶/微晶硅膜层，可以很好的改善绕镀问题，提高镀膜速率，降低反应温度，通过等离子体辅助可以使反应温度控制在200
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500℃范围内，但是采用静态板式PECVD设备制备超薄的二氧化硅膜层很难控制膜层的均匀性，而且镀膜速率较快，膜层质量不够优异，且等离子体镀膜过程中伴有离子损伤，这些都影响了二氧化硅的钝化性能，采用静态板式PECVD设备制备掺杂非晶/微晶硅薄膜时，由于膜层较厚，膜层100
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200nm，需要较大的镀膜腔体以提高产能，喷淋板面积也增大，当加热板温度高于250℃时，喷淋板受到加热板的热辐射后容易发生变形，严重影响镀膜的均匀性，而且采用静态板式PECVD设备镀膜时，每一个托盘传入和传出镀膜腔体的时候都需要关闭等离子体，并把腔体抽至最低压力，且托盘在传入腔体后还需要一个加热稳定和通入工艺气体稳压的过程，再开启等离子体进行镀膜，这些动作都浪费了工艺腔体的镀膜利用时间，降低了产能。
[0005]采用管式PECVD设备制备掺杂非晶/微晶硅薄膜时，由于石墨舟的舟片间连接的陶瓷杆和陶瓷套环很容易被镀上掺杂非晶/微晶硅膜层，掺杂后的非晶/微晶硅膜层电导率很高，导致石墨舟的正负极间发生导通，无法继续镀膜，从而无法实现在线掺杂的功能，另外管式PECVD设备一般都采用频率较低的电源，一般为40KHz
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250kHz，低频电源镀膜时，容易产生较重的离子损伤，降低了膜层的钝化效果。
[0006]基于以上缺陷和不足，有必要对现有的技术予以改进，设计出一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺。

技术实现思路

[0007]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，D
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PECVD镀方式同时制备Topcon太阳能电池的隧穿二氧化硅膜层及掺杂非晶/微晶硅膜层，提高膜层的均匀性，提高了产能；采用ALD或PEALD镀膜方式与D
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PECVD镀方式相结合可制备更高效率的Topcon太阳能电池；采用臭氧氧化镀膜方式和D
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PECVD镀膜方式结合起来，避免离子损伤，动态传输，提高了产能，提高了膜层均匀性。
[0008]优选的是，为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，该种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺包括进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔，所述进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔的腔体之间设有阀门，第一工艺腔和第二工艺腔内都铺有加热板，进料腔和隔离腔可根据需求铺设加热板或红外灯管,第二工艺腔包括第三缓冲腔、n个(n≥1)第二镀膜腔和第四缓冲腔,在依次连接的每一个腔体内装置有传输滚轮，载有硅片的托盘在滚轮上传输，载有硅片的托盘依次经过进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔。
[0009]优选的是，所述第一工艺腔由第一缓冲腔、第一镀膜腔及第二缓冲腔三个腔体组成，三个腔体下层都铺有加热板，托盘先传入进料腔，可以选择使用红外灯管对托盘和硅片快速加热，然后传入第一工艺腔，加热板对托盘和硅片进行持续加热，托盘在第一缓冲腔内调整至所需工艺传输速度后进入第一镀膜腔，第一镀膜腔上设有由喷淋板组成的上电极，上电极连接功率电源，电源频率为40KHz
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80MHz，喷淋板上设有多个均匀分布的密排气孔。
[0010]优选的是，所述喷淋板上密排气孔均匀通入工艺气体，工艺气体在第一镀膜腔内被解离成等离子体，产生等离子体的方式为电容耦合式镀膜方式或电感耦合式镀膜方式，电容耦合是上下电极板接通电源功率后产生电磁场激发出等离子体，电感耦合是用线圈通电流产生交变的电磁场激发等离子体，通入工艺气体为SiH4、H2、CO2或N2O，硅片进入等离子体区域传输过程中被镀上所需薄膜，所镀膜层的厚度可以通过调整镀膜速率、电极板即喷淋板的长度或托盘在镀膜区的传输速度来调整改变，或者喷淋板上密排气孔只通入O2，解离成氧离子后和硅片表面的硅原子反应，形成0.7
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1.5nm厚度的SiO2薄层，托盘传输脱离第一镀膜腔后完全进入第二缓冲腔，便完成了二氧化硅膜层的镀膜。
[0011]优选的是，所述喷淋板气孔均匀通入臭氧，臭氧进入第一镀膜腔内，臭氧把硅片表面氧化成氧化硅，第一镀膜腔上侧也可采用UV灯的方式解离氧气形成臭氧，臭氧的形成方式可以采用臭氧发生器或UV灯解离等，包括但不限于以上方法。
[0012]优选的是，所述第一工艺腔由n(n≥1)个ALD或PEALD镀膜腔体组成，工艺腔内下侧铺满加热板，镀膜腔内上侧都布有气体喷淋板或者布置多个管路进气口取代喷淋板，镀膜腔的腔体内布置有真空泵抽气口，下侧加热板上可以放置n个托盘(n n≥1)，用此工艺腔体以原子层沉积ALD的镀膜方式对硅片表面进行超薄二氧化硅膜层的制备，托盘通过进料腔后传至第一工艺腔，第一工艺腔内铺满托盘后，两侧阀门关闭，腔体抽至最低压力，工艺前驱体可采用硅源和臭氧O3以脉冲方式交替通入腔体，在每次通入后各自伴有吹扫动作，膜层的厚度通过通入工艺气体交替通入的循环次数控制，镀膜完所需厚度的二氧化硅膜层后，第一工艺腔抽至最低压力，隔离腔也抽至最低压力，开启隔离腔左侧阀门，第一工艺腔内工艺完的托盘顺序传出的同时，未工艺的托盘通过进料腔顺序跟进传入第一工艺腔，第一工艺腔布满未工艺的托盘后，关闭两侧阀门进行下一轮的二氧化硅膜层制备，此腔体也
可通过增加射频电源与喷淋板连接，用电源功率解离氧气O2形成氧离子和硅片表面吸附的硅源发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，其特征在于：该种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺包括进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔，所述进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔的腔体之间设有阀门，第一工艺腔和第二工艺腔内都铺有加热板，进料腔和隔离腔可根据需求铺设加热板或红外灯管,第二工艺腔包括第三缓冲腔、n个(n≥1)第二镀膜腔和第四缓冲腔,在依次连接的每一个腔体内装置有传输滚轮，载有硅片的托盘在滚轮上传输，载有硅片的托盘依次经过进料腔、第一工艺腔、隔离腔、第二工艺腔和出料腔。2.根据权利要求1所述的一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，其特征在于：所述第一工艺腔由第一缓冲腔、第一镀膜腔及第二缓冲腔三个腔体组成，三个腔体下层都铺有加热板，托盘先传入进料腔，可以选择使用红外灯管对托盘和硅片快速加热，然后传入第一工艺腔，加热板对托盘和硅片进行持续加热，托盘在第一缓冲腔内调整至所需工艺传输速度后进入第一镀膜腔，第一镀膜腔上设有由喷淋板组成的上电极，上电极连接功率电源，电源频率为40KHz
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80MHz，喷淋板上设有多个均匀分布的密排气孔。3.根据权利要求2所述的一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，其特征在于：所述喷淋板上密排气孔均匀通入工艺气体，工艺气体在第一镀膜腔内被解离成等离子体，通入工艺气体为SiH4、H2、CO2或N2O，硅片进入等离子体区域传输过程中被镀上所需薄膜，所镀膜层的厚度可以通过调整镀膜速率、电极板即喷淋板的长度或托盘在镀膜区的传输速度来调整改变，或者喷淋板上密排气孔只通入O2，解离成氧离子后和硅片表面的硅原子反应，形成0.7
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1.5nm厚度的SiO2薄层，托盘传输脱离第一镀膜腔后完全进入第二缓冲腔，便完成了二氧化硅膜层的镀膜。4.根据权利要求2所述的一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，其特征在于：所述喷淋板气孔均匀通入臭氧，臭氧进入第一镀膜腔内，臭氧把硅片表面氧化成氧化硅，第一镀膜腔上侧也可采用UV灯的方式解离氧气形成臭氧，臭氧的形成方式可以采用臭氧发生器或UV灯解离等，包括但不限于以上方法。5.根据权利要求1所述的一种制备背钝化太阳能电池的设备及其工艺，其特征在于：所述第一工艺腔由n(n≥1)个ALD或PEALD镀膜腔体组成，工艺腔内下侧铺满加热板，镀膜腔内上侧都布有气体喷淋板或者布置多个管路进气口取代喷淋板，镀膜腔的腔体内布置有真空泵抽气口，下侧加热板上可以放置n个托盘(n n≥1)，用此工艺腔体以原子层沉积ALD的镀膜方式对硅片表面进行超薄二氧化硅膜层的制备，托盘通过进料腔后传至第一工艺腔，第一工艺腔内铺满托盘后，两侧阀门关闭，腔体抽至最低压力，工艺前驱体可采用硅源和臭氧O3以脉冲方式交替通入腔体，在每次通入后各自伴有吹扫动作，膜层的厚度通过通入工艺气体交替通入的循环次数控制，镀膜完所需厚度的二氧化硅膜层后，第一工艺腔抽至最低压力，隔离腔也抽至最低压力，开启隔离腔左侧阀门，第一工艺腔内工艺完的托盘顺序传出的同时，未工艺的托盘通过进料腔顺序跟进传入第一工艺腔，第一工艺腔布满未工艺的托盘后，关闭两侧阀门进行下一轮的二氧化硅膜层制备，此腔体也可通过增加射频电源与喷淋板连接，用电源功率解离氧气O2形成氧离子和硅片表面吸附的硅源发生反应，实现等离子体增强原子层沉积PEALD方式镀膜，由于Topcon太...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长江，周文彬，杨星，
申请(专利权)人：苏州晟成光伏设备有限公司，
类型：发明
国别省市：