本发明专利技术公开一种制备非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜的装置，包括真空室及其内设置的等离子发生器，等离子发生器内装有与射频电源相连接的第一电极板和接地的第二电极板，接地的第二电极板设计成“V”字结构，“V”字开口朝向第一电极板，“V”字结构第二电极板分为上板和下板，第二电极板上开设孔径自上至下逐渐增大的气孔，通过将用于产生等离子体的电极板设计成非平行的结构，实现等离子体区域中电场强度沿气体流动方向上的不均匀分布，并通过工艺过程中对不同位置处的气体进行差异化的补偿，达到对锗烷由上至下逐步分解、均匀沉积的目的，实现所制备的膜层组份均匀，显著提升电池的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体薄膜制备
，涉及一种制备大面积均匀的非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜的装置。
技术介绍
硅基薄膜太阳能电池技术中，为了减少光致衰减对电池性能的影响，通常会将非晶硅电池做成非晶硅/非晶硅双结结构。其中第一结的非晶硅用于吸收光线中短波波段的能量，第二结非晶硅用于吸收长波波段的能量。如果使用微晶硅材料来代替第二结的非晶硅，就是所说的微晶硅薄膜电池，则会由于微晶硅薄膜的高稳定性从而可以更好地解决光致衰减效应，同时由于微晶硅薄膜的材料特性，可以增加对长波段光的吸收，进而使得电池的光电转换效率得以提升，但昂贵的设备价格却使得微晶硅薄膜电池的大规模生产受到了限制。 另一种提高硅基薄膜电池效率的方法是在沉积本征即无掺杂的非晶硅本征层时参入适量的锗元素，制作成非晶硅/非晶硅锗/叠层电池，非晶锗硅(a-SiGe)不仅具有非晶硅的高吸收系数，同时又具有和微晶硅相似的对长波段高吸收的功效，因此非晶锗硅也是一种非常理想的薄膜太阳能电池材料。在非晶硅中掺入适当的锗元素能够改善对长波段光的吸收。通过改变锗的含量，可以使得非晶硅锗的子电池对光的吸收效率达到最优，因为这种叠层结构每个子电池都会吸收相对应波段的光波，能够将每个波段的光吸收的更加充分。由于其具有良好的吸收系数使得每个吸收层的可以制作得很薄，这样载流子的传输距离更短更有利于收集，从而能够得到较高的填充因子，同时也减轻了光致衰减效应。对于非晶锗硅来说，难题是如何制作大面积均匀的非晶锗硅膜层。对于平行模式的等离子体增强化学气相沉积设备，平行电极板之间的等离子体区域，其电场强度由上至下相差不多，这会造成锗烷气体由上至下沿着电极板方向流动时，其在上部就易分解，而在下部锗烷气体量已经不足，从而所制备的非晶锗硅薄膜的分布不均匀，上部锗含量大，而下部锗含量小，锗的原料气体锗烷在等离子场中比硅烷更容易分解，这样在大面积制作薄膜时，就会出现因为锗的含量沿平行于电极板方向由上至下分布不均匀的问题，从而严重的影响了器件的转换效率，尤其是在第二结子电池上为了更好的吸收长波段光线必须增加锗的含量，这样势必加重锗的分布不均匀的情况，这种空间上的分布不均匀在单室多片的平行模式等离子体增强化学气相沉积设备中尤其明显。由于锗烷更容易被分解，这样在这种平行模式下做出的器件上部和下部的锗含量差异非常大，导致器件转换效率下降到无法接受的地步。基于以上问题，本专利技术通过改变等离子体增强化学气相沉积电极结构，提出一种非平行模式下的辉光放电设备，同时在特定区域进行锗烷气体的补充，实现制备大面积均匀组份的非晶硅/非晶锗硅叠层薄膜太阳能电池
技术实现思路
为解决现有平行电极板模式中锗含量沿气体流运方向分布不均匀的问题，本专利技术提出一种适合制备大面积均匀非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜的装置，实现在制备均匀的非晶硅薄膜的同时又能得到较为均匀的非晶锗硅薄膜，从而制备出高性能的非晶硅/非晶锗硅叠层薄膜太阳能电池。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术手段，一种制备非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜的装置，所述非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜包括两个PIN结，第一个PIN结的I层为非晶硅薄膜，第二个PIN结的I层为非晶锗硅薄膜，两个PIN结的P层与N层均为非晶硅薄膜，所述装置包括真空室，真空室内设有等离子发生器，真空室的顶部开设进气口，真空室的底部连接真空泵，等离子发生器内装有与射频电源相连接的第一电极板和接地的第二电极板，电极板的上下端通过卡槽固定，电极板的上端设有进气孔，所述进气孔分布于第二电极板的外侧和内侧，射频电源由第一电极板的中部注入，用于沉积薄膜的玻璃基板置于第一电极板与第二电极板之间形成等离子体的区域，工艺气体由所述进气口注入，自上而下流过所述形成等离子体的区域，由真空室底部的真空泵抽出，其特征在于，所述接地的第二电极板设计成“V”字结构，“V”字开口朝向第一电极板，“V”字结构第二电 极板分为上板和下板，第二电极板上开设孔径自上至下逐渐增大的气孔，用以在工艺过程中对气体的差异化补充。所述第二电极板上开设的气孔孔径为O.1 O. 4mm。所述第二电极板外侧的进气孔设有阀门。所述第二电极板距离第一电极板最短的上、下端点在一条垂直线上，与第一电极板之间的距离相等， 所述第二电极板与第一电极板之间的最短距离为13 20mm， 所述“V”字结构第二电极板的上板与第一电极板之间的夹角为O. 4 O. 8°，第二电极板的下板与第一电极板之间的夹角为O. 3 O. 6° ,第二电极板的上板与第一电极板之间的夹角始终大于第二电极板的下板与第一电极板之间的夹角。本专利技术的有益效果 本专利技术的创新在于连接射频电源的电极板与接地的电极板采取不同于传统的非平行设计，而且接地的电极板采用“V”字结构设计，接地的电极板上气孔的孔径不同及两电极板的上下夹角不同，通过将用于产生等离子体的电极板设计成非平行的结构，实现等离子体区域中电场强度沿气体流动方向上的不均匀分布，并通过工艺过程中对不同位置处的气体进行差异化的补偿，达到对锗烷由上至下逐步分解、均匀沉积的目的，实现在非均匀等离子场中制备均匀分布的薄膜，特别是非晶锗硅(a-SiGe)薄膜，进而以此薄膜制备的非晶硅/非晶锗硅(a-Si / a-SiGe)叠层薄膜太阳能电池，光电转换效率显著提升。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意 图2为第二电极板的平面图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术所提供的一种制备非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜的装置，所述非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜包括两个PIN结，第一个PIN结的I层为非晶硅薄膜，第二个PIN结的I层为非晶锗硅薄膜，两个PIN结的P层与N层均为非晶硅薄膜，所述装置包括真空室1，真空室I内设有等离子发生器2，真空室I的顶部开设进气口 6，真空室I的底部连接真空泵13，等离子发生器2内装有与射频电源10相连接的平板式第一电极板3和接地的“V”字结构第二电极板4，第二电极板4的“V”字开口朝向第一电极板3，“V”字结构第二电极板4分为上板和下板,第一电极板3与第二电极板4之间的间距以中部为最大，由中部向上和向下依次减小，且上下不对称，上部间距略大于下部间距；结合图2所示，第二电极板4上开设孔径自上至下由O.1mm逐渐增大至O. 4mm的圆形气孔14，用以在工艺过程中对气体的差异化补充；第一电极板3、第二电极板4的上下端分别通过卡槽11、12固定，固定第一电极板3的卡槽11采用聚四氟乙烯材料，使得其与固定第二电极板4的卡槽12及等离子发生器2绝缘；电极板的上端设有分布于第二电极板4外侧和内侧的进气孔9、7，其中第二电极板4外侧的进气孔9处设有阀门8，只是在制备非晶锗硅薄膜时打开阀门8，制备其它薄膜时阀门8关闭，射频电源10由第一电极板3的中部注入，用于沉积薄膜的玻璃基板5置于第一电极板3与第二电极板4之间形成等离子体的区域，工艺气体由进气口 6注入，自上而下流过所述形成等离子体的区域，由真空室I底部的真空泵13抽出，第二电极板4距离第一电极板3最短的上、下端点在一条垂直线上，且与第一电极板之间的距离相等，为13 20mm，第二电极板4的上板与第一电极板3之间的夹角为O. 4 0.8°本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜的装置，所述非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜包括两个PIN结，第一个PIN结的I层为非晶硅薄膜，第二个PIN结的I层为非晶锗硅薄膜，两个PIN结的P层与N层均为非晶硅薄膜，所述装置包括真空室，真空室内设有等离子发生器，真空室的顶部开设进气口，真空室的底部连接真空泵，等离子发生器内装有与射频电源相连接的第一电极板和接地的第二电极板，电极板的上下端通过卡槽固定，电极板的上端设有进气孔，所述进气孔分布于第二电极板的外侧和内侧，射频电源由第一电极板的中部注入，用于沉积薄膜的玻璃基板置于第一电极板与第二电极板之间形成等离子体的区域，工艺气体由所述进气口注入，自上而下流过所述形成等离子体的区域，由真空室底部的真空泵抽出，其特征在于，所述接地的第二电极板设计成“V”字结构，“V”字开口朝向第一电极板，“V”字结构第二电极板分为上板和下板，第二电极板上开设孔径自上至下逐渐增大的气孔。
【技术特征摘要】
1.一种制备非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜的装置，所述非晶硅/非晶锗硅叠层太阳能电池薄膜包括两个PIN结，第一个PIN结的I层为非晶硅薄膜，第二个PIN结的I 层为非晶锗硅薄膜，两个PIN结的P层与N层均为非晶硅薄膜，所述装置包括真空室，真空室内设有等离子发生器，真空室的顶部开设进气口，真空室的底部连接真空泵，等离子发生器内装有与射频电源相连接的第一电极板和接地的第二电极板，电极板的上下端通过卡槽固定，电极板的上端设有进气孔，所述进气孔分布于第二电极板的外侧和内侧，射频电源由第一电极板的中部注入，用于沉积薄膜的玻璃基板置于第一电极板与第二电极板之间形成等离子体的区域，工艺气体由所述进气口注入，自上而下流过所述形成等离子体的区域，由真空室底部的真空泵抽出，其特征在于，所述接地的第二电极板设计成“V”字结构，“V”字开口朝向第一电极板，“V”字结构第二电极板分为上板和下板，第二电极板上开设孔径自上至下逐渐增大的气孔。2.根据权利要求1所述的一种制备非晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，崔介东，马立云，王芸，
申请(专利权)人：蚌埠玻璃工业设计研究院，中国建材国际工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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