一種制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，包括等功率狹縫板、反應(yīng)腔、多路微波源和多路微波傳輸系統(tǒng)，所述反應(yīng)腔的頂部設(shè)有石英玻璃板，所述石英玻璃板位于所述等功率狹縫板下方，多路微波源和多路微波傳輸系統(tǒng)并排設(shè)置在所述等功率狹縫板上方，所述反應(yīng)腔內(nèi)部設(shè)有電池片傳動(dòng)系統(tǒng)，所述微波源產(chǎn)生的微波通過(guò)微波傳輸系統(tǒng)后在等功率狹縫板下方的石英玻璃板下表面激發(fā)表面波等離子體，所述反應(yīng)腔上設(shè)有抽真空接口和通工作氣體接口。本發(fā)明裝置適合大面積制備電池片，能夠與其他反應(yīng)腔室形成生產(chǎn)線(xiàn)，將極大地提高大面積電池片的生產(chǎn)效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波等離子體【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微波等離子體技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，其在很多方面都有很好的應(yīng)用，如微波等離子體刻蝕、微波等離子體表面改性以及微波等離子體化學(xué)氣相沉積等。微波等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)主要用于制備各種新材料，如金剛石薄膜、納米碳管等，是目前比較實(shí)用的一種薄膜制備方法。
[0003]太陽(yáng)能電池一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題，而薄膜太陽(yáng)能電池片由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在近幾年的研究比重逐漸增大，即將成為今后太陽(yáng)能電池研究領(lǐng)域的主流。大面積太陽(yáng)能電池片的制備，是薄膜太陽(yáng)能電池研究的重點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外制備的大面積電池片多為射頻等離子體法制得，大面積微波等離子體設(shè)備的研發(fā)還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，不能應(yīng)用于制備大面積電池片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于， 提供一種制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，包括等功率狹縫板、反應(yīng)腔、多路微波源和多路微波傳輸系統(tǒng)，所述反應(yīng)腔的頂部設(shè)有石英玻璃板，所述石英玻璃板位于所述等功率狹縫板下方，多路微波源和多路微波傳輸系統(tǒng)并排設(shè)置在所述等功率狹縫板上方，所述反應(yīng)腔內(nèi)部設(shè)有電池片傳動(dòng)系統(tǒng)，所述微波源產(chǎn)生的微波通過(guò)微波傳輸系統(tǒng)后在等功率狹縫板下方的石英玻璃板下表面激發(fā)表面波等離子體，所述反應(yīng)腔上設(shè)有抽真空接口和通工作氣體接口。
[0006]上述方案中，所述微波傳輸系統(tǒng)包括環(huán)形器、水負(fù)載、三銷(xiāo)釘螺栓匹配器和短路活塞，所述微波源產(chǎn)生的微波通過(guò)環(huán)形器、三銷(xiāo)釘螺栓匹配器后進(jìn)入潰入?yún)^(qū)域，在潰入?yún)^(qū)域，微波通過(guò)功率狹縫板的狹縫潰入到反應(yīng)腔中，通過(guò)所述短路活塞調(diào)節(jié)微波的波形。
[0007]上述方案中，所述反應(yīng)腔上設(shè)有觀察窗口。
[0008]上述方案中，所述電池片傳動(dòng)系統(tǒng)的下方設(shè)有紅外加熱系統(tǒng)。
[0009]上述方案中，所述石英玻璃板通過(guò)橡膠密封圈與反應(yīng)腔體密封連接，所述密封圈四周設(shè)有水冷系統(tǒng)。
[0010]實(shí)施本發(fā)明的制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，具有以下有益效果:
[0011]1、本發(fā)明的多路微波源和多路微波傳輸系統(tǒng)并排排列于反應(yīng)腔上方，工作過(guò)程中，由微波源產(chǎn)生高穩(wěn)定度的微波通過(guò)傳輸系統(tǒng)后在等功率狹縫板下方的石英玻璃板下表面激發(fā)表面波等離子體，各路等離子體系統(tǒng)綜合作用，從而產(chǎn)生大面積均勻的等離子體區(qū)域。
[0012]2、本發(fā)明可以完成大面積薄膜太陽(yáng)能電池片PIN層的沉積，沉積過(guò)程中電池片在傳動(dòng)系統(tǒng)的帶動(dòng)下勻速運(yùn)動(dòng)，從而保證制備的薄膜的均勻性，此外在微波等離子體反應(yīng)腔體底部配有紅外加熱系統(tǒng)，能夠?qū)﹄姵仄鶆蚣訜?，從而保證沉積過(guò)程中的溫度要求。
[0013]3、微波等離子體法具有無(wú)極放電的特點(diǎn)，相比射頻等離子體等方法而言制備的硅薄膜純度更高，這樣有助于提高電池的轉(zhuǎn)換效率。本裝置適合大面積制備電池片，能夠與其他反應(yīng)腔室形成生產(chǎn)線(xiàn)，將極大地提高大面積電池片的生產(chǎn)效率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0015]圖1是本發(fā)明制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是反應(yīng)腔及與其連接部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0018]如圖1、圖2所示，本發(fā)明制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置包括等功率狹縫板6、反應(yīng)腔8、多路微波源I和多路微波傳輸系統(tǒng)。
[0019]微波源I中采用磁控管獲得2.45GHz的穩(wěn)定微波，其微波的輸出功率在0.1~3kW范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
[0020]微波傳輸系統(tǒng)包括環(huán)形器2、水負(fù)載3、三銷(xiāo)釘螺栓匹配器4和短路活塞5，微波源I產(chǎn)生的微波通過(guò)環(huán)形器2、三銷(xiāo)釘螺栓匹配器4后進(jìn)入潰入?yún)^(qū)域，在潰入?yún)^(qū)域，微波通過(guò)功率狹縫板6的狹縫潰入到反應(yīng)腔8中，通過(guò)短路活塞5調(diào)節(jié)微波的波形。
[0021]反應(yīng)腔8的頂部設(shè)有石英玻璃板7，石英玻璃板7位于等功率狹縫板6下方。等功率狹縫板6的狹縫尺寸及其相互之間的距離通過(guò)理論計(jì)算及模擬獲得。多路微波源I和多路微波傳輸系統(tǒng)并排設(shè)置在等功率狹縫板6上方，反應(yīng)腔8內(nèi)部設(shè)有電池片傳動(dòng)系統(tǒng)12，微波源I產(chǎn)生的微波在等功率狹縫板6下方的石英玻璃板7下表面激發(fā)表面波等離子體，激勵(lì)方式為微波表面波等離子體。微波進(jìn)入反應(yīng)腔8后，在石英玻璃板7下表面產(chǎn)生表面波，由于該區(qū)域電磁場(chǎng)強(qiáng)度最高，因此在石英玻璃板7下表面以下2~5cm區(qū)域激發(fā)反應(yīng)氣體產(chǎn)生等離子體，從而實(shí)現(xiàn)硅膜的化學(xué)氣相沉積。
[0022]在硅膜的沉積過(guò)程中，電池片傳動(dòng)系統(tǒng)12帶動(dòng)電池板在反應(yīng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)，保證薄膜沉積的均勻性。電池片傳動(dòng)系統(tǒng)12的下方還可以設(shè)置紅外加熱系統(tǒng)14，位于反應(yīng)腔8底部，沉積過(guò)程中紅外加熱系統(tǒng)14能夠?qū)﹄姵仄M(jìn)行均勻加熱，保證薄膜沉積過(guò)程中的溫度需要。
[0023]反應(yīng)腔8上設(shè)有抽真空接口 13和通工作氣體接口。反應(yīng)腔8的真空通過(guò)機(jī)械泵和分子泵獲得，反應(yīng)氣壓可以達(dá)到0.01~0.1Pa。反應(yīng)用的工作氣體可以不同，工作氣體通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)11由通工作氣體接口通入，氣體的流量由質(zhì)量流量計(jì)控制，工作氣壓的調(diào)節(jié)范圍為20~500Pa。反應(yīng)的氣體由反應(yīng)腔8上表面引入，在每路微波等離子體系統(tǒng)之間都設(shè)計(jì)有進(jìn)氣接口及布?xì)獍澹员ＷC反應(yīng)腔8中氣體的均勻性。[0024]進(jìn)一步的，反應(yīng)腔8上設(shè)有觀察窗9，便于觀察反應(yīng)腔8內(nèi)部的工作狀況。
[0025]進(jìn)一步的，石英玻璃板7通過(guò)橡膠密封圈與反應(yīng)腔8體密封連接，保證氣密性，密封圈四周設(shè)有水冷系統(tǒng)10，可以對(duì)橡膠密封圈進(jìn)行冷卻。微波傳輸系統(tǒng)的波導(dǎo)管潰入?yún)^(qū)域采用特殊設(shè)計(jì)的波導(dǎo)管固定件16與反應(yīng)腔8固定，同時(shí)能夠保證反應(yīng)過(guò)程中微波不會(huì)發(fā)生泄漏。
[0026]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均 屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，其特征在于，包括等功率狹縫板、反應(yīng)腔、多路微波源和多路微波傳輸系統(tǒng)，所述反應(yīng)腔的頂部設(shè)有石英玻璃板，所述石英玻璃板位于所述等功率狹縫板下方，多路微波源和多路微波傳輸系統(tǒng)并排設(shè)置在所述等功率狹縫板上方，所述反應(yīng)腔內(nèi)部設(shè)有電池片傳動(dòng)系統(tǒng)，所述微波源產(chǎn)生的微波通過(guò)微波傳輸系統(tǒng)后在等功率狹縫板下方的石英玻璃板下表面激發(fā)表面波等離子體，所述反應(yīng)腔上設(shè)有抽真空接口和通工作氣體接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，其特征在于，所述微波傳輸系統(tǒng)包括環(huán)形器、水負(fù)載、三銷(xiāo)釘螺栓匹配器和短路活塞，所述微波源產(chǎn)生的微波通過(guò)環(huán)形器、三銷(xiāo)釘螺栓匹配器后進(jìn)入潰入?yún)^(qū)域，在潰入?yún)^(qū)域，微波通過(guò)功率狹縫板的狹縫潰入到反應(yīng)腔中，通過(guò)所述短路活塞調(diào)節(jié)微波的波形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，其特征在于，所述反應(yīng)腔上設(shè)有觀察窗口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，其特征在于，所述電池片傳動(dòng)系統(tǒng)的下方設(shè)有紅外加熱系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備大面積太陽(yáng)能電池片硅膜的微波等離子體裝置，其特征在于，所述石英玻璃板通過(guò)橡膠密封圈與反應(yīng)腔體密封連接，所述密封圈四周設(shè)有水冷系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】C23C16/511GK103741112SQ201310752208
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】熊禮威, 龔國(guó)華, 汪建華, 劉繁, 翁俊, 崔曉慧 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)