專(zhuān)利名稱(chēng)：Pecvd法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池，特別涉及一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備和工藝。
背景技術(shù)：
薄膜硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池是一種可以采用低成本實(shí)現(xiàn)的高效晶體硅太陽(yáng)電池。這種太陽(yáng)電池利用摻雜薄膜硅層在晶硅襯底上制作pn結(jié)。這層薄膜硅層通常只有十幾個(gè)納米厚，并且可以采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝在200°C以下沉積完成。因此，相比于傳統(tǒng)的靠擴(kuò)散制備pn結(jié)的太陽(yáng)電池，薄膜硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池所需能量投入少，并具有較高的開(kāi)路電壓，因而引起很大關(guān)注。由于薄膜硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池具有正反面對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特殊性勢(shì)必對(duì)設(shè)備提出更高的要求。要實(shí)現(xiàn)HIT電池的雙面沉積，目前有兩種方法:一種是，基片沉積完一面后，移出真空室翻轉(zhuǎn)，然后再送入真空室繼續(xù)沉積另外一面；另一種是，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位于腔內(nèi)，由于翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所需空間較大，真空室必須有足夠預(yù)留空間或者單獨(dú)增加一個(gè)真空翻轉(zhuǎn)腔。這兩種辦法都有其局限性，第一種要破壞真空環(huán)境取出基片，延長(zhǎng)了電池制備時(shí)間，而且制備好的一面容易被氧化或吸附空氣中雜質(zhì)，最終影響電池性能；第二種增加了設(shè)備投資，而且如果翻轉(zhuǎn)過(guò)程中造成碎片，還需要拆開(kāi)真空腔進(jìn)行清理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備和工藝。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備，包括沉積腔室、硅片承載架、氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及真空機(jī)組，沉積腔室分別與氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及真空機(jī)組連接，電控系統(tǒng)與氣路控制系統(tǒng)連接；硅片承載架用于承載硅片進(jìn)出沉積腔室；其特點(diǎn)是:所述的沉積腔室包括團(tuán)簇式設(shè)置的進(jìn)出片室、預(yù)熱和中央傳送室、本征層沉積室、P型沉積室和η型沉積室，預(yù)熱和中央傳送室設(shè)置在中間，進(jìn)出片室、本征層沉積室、P型沉積室和η型沉積室分別連接在預(yù)熱和中央傳送室的四周；在本征層沉積室、P型沉積室和η型沉積室內(nèi)分別設(shè)有上電極和下電極；在本征層沉積室的上電極和下電極上分別連接有進(jìn)氣口 ；在P型沉積室的上電極上連接有進(jìn)氣口 ；在η型沉積室的下電極上連接有進(jìn)氣口 ；在預(yù)熱和中央傳送室內(nèi)設(shè)有機(jī)械手傳送機(jī)構(gòu)。所述的本征層沉積室內(nèi)設(shè)有上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)與設(shè)置在本征層沉積室外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下作上下移動(dòng)并可帶動(dòng)硅片承載架上下移動(dòng)。一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的工藝，采用PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備實(shí)施，包括以下步驟:
A、將清洗后的硅片裝載在承載架上，放入進(jìn)出片室，關(guān)上進(jìn)出片室的活動(dòng)門(mén)并抽
真空；B、待真空度達(dá)到一定數(shù)值后，將承載架傳送到預(yù)熱和中央傳送室，并設(shè)置溫度，進(jìn)行預(yù)加熱；C、預(yù)熱半個(gè)小時(shí)后，將承載架傳送到本征層沉積室，并抽高真空，然后將承載架移動(dòng)到與下電極靠在一起，從上電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片的正面進(jìn)行本征層的沉積，完成對(duì)硅片正面的沉積后，將承載架移至與上電極靠在一起，從下電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片的背面進(jìn)行本征層沉積，完成對(duì)硅片背面的沉積；D、完成雙面本征層沉積后，將承載架傳送到P型沉積室，并抽高真空，讓承載架與下電極靠在一起，從上電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片正面進(jìn)行P型非晶硅薄膜的沉積；E、完成P型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到η型沉積室，并抽高真空，讓承載架與上電極靠在一起，從下電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片背面進(jìn)行η型非晶硅薄膜的沉積；F、完成η型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到進(jìn)出片室，待溫度降至室溫后，取出娃片，關(guān)門(mén)抽真空；G、后續(xù)分別利用磁控濺射設(shè)備在硅片上雙面制備ITO薄膜，并分別在其上蒸發(fā)銀柵線(xiàn)電極，完成雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備。本發(fā)明PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備和工藝能在同一腔室中完成對(duì)硅片的正、反兩面的本征層沉積，無(wú)需增加額外的腔室對(duì)硅片進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，有利于簡(jiǎn)化光伏器件的生產(chǎn)過(guò)程，降低生產(chǎn)成本，也簡(jiǎn)化了異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制造過(guò)程。與常規(guī)HIT電池工藝路線(xiàn)相比，本發(fā)明工藝路線(xiàn)首先對(duì)硅片的正反兩面進(jìn)行本征層沉積，一方面可以有效地避免先沉積單側(cè)硅片后，隨之沉積另一側(cè)時(shí)對(duì)已沉積的一面引入雜質(zhì)的可能，不利于另一側(cè)的沉積；另一方面，近乎同時(shí)對(duì)硅片兩側(cè)進(jìn)行沉積，可降低異質(zhì)結(jié)界面態(tài)密度，從而提高HIT電池的質(zhì)量。


圖1為以η型硅片為襯底的雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的典型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明的PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備中的沉積腔室的基本結(jié)構(gòu)不意圖；圖3是本發(fā)明中的本征層沉積室的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中的P型沉積室的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明中的η型沉積室的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備，包括沉積腔室、硅片承載架、氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及真空機(jī)組，沉積腔室分別與氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及真空機(jī)組連接，電控系統(tǒng)與氣路控制系統(tǒng)連接；硅片承載架用于承載硅片進(jìn)出沉積腔室；上述氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及真空機(jī)組都為現(xiàn)有技術(shù)。
參見(jiàn)圖2，配合參見(jiàn)圖3、圖4、圖5，本發(fā)明中的沉積腔室包括團(tuán)簇式設(shè)置的進(jìn)出片室1、預(yù)熱和中央傳送室2、本征層沉積室3、p型沉積室4和η型沉積室5，預(yù)熱和中央傳送室2設(shè)置在中間，進(jìn)出片室1、本征層沉積室3、ρ型沉積室4和η型沉積室5分別連接在預(yù)熱和中央傳送室的如后左右四方；在本征層沉積室3內(nèi)設(shè)有上電極31和下電極32 ;在P型沉積室4內(nèi)設(shè)有上電極41和下電極42 ;在η型沉積室5內(nèi)設(shè)有上電極51和下電極52 ;在本征層沉積室3的上電極31和下電極32上分別連接有進(jìn)氣口 33、34 ;在ρ型沉積室4的上電極41上連接有進(jìn)氣口 43 ;在η型沉積室5的下電極上51連接有進(jìn)氣口 53 ;在預(yù)熱和中央傳送室2內(nèi)設(shè)有機(jī)械手傳送機(jī)構(gòu)(未圖不出來(lái))。配合參見(jiàn)圖3，本發(fā)明中的本征層沉積室3內(nèi)設(shè)有上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)7，該上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)7與設(shè)置在本征層沉積室3外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8連接，上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)7在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8的驅(qū)動(dòng)下作上下移動(dòng)并可帶動(dòng)硅片承載架上下移動(dòng)。一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的工藝，采用上述PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備實(shí)施，包括以下步驟:Α、將清洗后的硅片裝載在承載架上，放入進(jìn)出片室，關(guān)上進(jìn)出片室的活動(dòng)門(mén)并抽
真空；B、待真空度達(dá)到一定數(shù)值后，將承載架傳送到預(yù)熱和中央傳送室，并設(shè)置溫度，進(jìn)行預(yù)加熱；C、預(yù)熱半個(gè)小時(shí)后，將承載架傳送到本征層沉積室，并抽高真空，然后將承載架移動(dòng)到與下電極靠在一起，與上電極構(gòu)成一個(gè)沉積系統(tǒng)，從上電極通入氣體源，在一定沉積條件下，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片的正面進(jìn)行本征層的沉積，完成對(duì)硅片正面的沉積后，將承載架移至與上電極靠在一起，與下電極構(gòu)成一個(gè)沉積系統(tǒng)，從下電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片的背面進(jìn)行本征層沉積，完成對(duì)硅片背面的沉積；D、完成雙面本征層沉積后，將承載架傳送到ρ型沉積室，并抽高真空，讓承載架與下電極靠在一起，與上電極構(gòu)成一個(gè)沉積系統(tǒng)，從上電極通入氣體源，在一定沉積條件下，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片正面進(jìn)行P型非晶硅薄膜的沉積；Ε、完成ρ型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到η型沉積室，并抽高真空，讓承載架與上電極靠在一起，與下電極構(gòu)成一個(gè)沉積系統(tǒng)，從下電極通入氣體源，在一定沉積條件下，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片背面進(jìn)行η型非晶硅薄膜的沉積；F、完成η型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到進(jìn)出片室，待溫度降至室溫后，取出娃片，關(guān)門(mén)抽真空；G、后續(xù)分別利用磁控濺射設(shè)備在硅片上雙面制備ITO薄膜，并分別在其上蒸發(fā)銀柵線(xiàn)電極，完成雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備。圖1是以η型硅片為襯底的雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的典型結(jié)構(gòu)示意圖。采用本發(fā)明的設(shè)備和工藝所制備的雙面HIT太陽(yáng)電池，在模擬光源AMl.5，IOOmff/cm2的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)照射下，電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18%以上。硅片承載架采用嵌入式的方式放置硅片，硅片由下側(cè)嵌入，承載架上側(cè)有固定支撐，下側(cè)安裝有彈性的固定夾，方便硅片的嵌入。
權(quán)利要求
1.一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備，包括沉積腔室、硅片承載架、氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及真空機(jī)組，沉積腔室分別與氣路控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及真空機(jī)組連接，電控系統(tǒng)與氣路控制系統(tǒng)連接；硅片承載架用于承載硅片進(jìn)出沉積腔室；其特征在于: 所述的沉積腔室包括團(tuán)簇式設(shè)置的進(jìn)出片室、預(yù)熱和中央傳送室、本征層沉積室、P型沉積室和η型沉積室，預(yù)熱和中央傳送室設(shè)置在中間，進(jìn)出片室、本征層沉積室、P型沉積室和η型沉積室分別連接在預(yù)熱和中央傳送室的四周；在本征層沉積室、P型沉積室和η型沉積室內(nèi)分別設(shè)有上電極和下電極；在本征層沉積室的上電極和下電極上分別連接有進(jìn)氣口 ；在P型沉積室的上電極上連接有進(jìn)氣口 ；在η型沉積室的下電極上連接有進(jìn)氣口 ；在預(yù)熱和中央傳送室內(nèi)設(shè)有機(jī)械手傳送機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備，其特征在于:所述的本征層沉積室內(nèi)設(shè)有上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)與設(shè)置在本征層沉積室外的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下作上下移動(dòng)并可帶動(dòng)硅片承載架上下移動(dòng)。
3.一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的工藝，其特征在于，采用PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備實(shí)施，包括以下步驟: Α、將清洗后的硅片裝載在承載架上，放入進(jìn)出片室，關(guān)上進(jìn)出片室的活動(dòng)門(mén)并抽真空； B、待真空度達(dá)到一定數(shù)值后，將承載架傳送到預(yù)熱和中央傳送室，并設(shè)置溫度，進(jìn)行預(yù)加熱； C、預(yù)熱半個(gè)小時(shí)后，將承載架傳送到本征層沉積室，并抽高真空，然后將承載架移動(dòng)到與下電極靠在一起，從上電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片的正面進(jìn)行本征層的沉積，完成對(duì)硅片正面的沉積后，將承載架移至與上電極靠在一起，從下電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片的背面進(jìn)行本征層沉積，完成對(duì)硅片背面的沉積； D、完成雙面本征層沉積后，將承載架傳送到P型沉積室，并抽高真空，讓承載架與下電極靠在一起，從上電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片正面進(jìn)行P型非晶硅薄膜的沉積； Ε、完成P型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到η型沉積室，并抽高真空，讓承載架與上電極靠在一起，從下電極通入氣體源，啟動(dòng)射頻電源，對(duì)硅片背面進(jìn)行η型非晶硅薄膜的沉積； F、完成η型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到進(jìn)出片室，待溫度降至室溫后，取出娃片，關(guān)門(mén)抽真空； G、后續(xù)分別利用磁控濺射設(shè)備在硅片上雙面制備ITO薄膜，并分別在其上蒸發(fā)銀柵線(xiàn)電極，完成雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備。
全文摘要
一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備，包括沉積腔室，該沉積腔室包括團(tuán)簇式設(shè)置的進(jìn)出片室、預(yù)熱和中央傳送室、本征層沉積室、p型沉積室和n型沉積室。一種PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的工藝，采用PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備實(shí)施，能在同一腔室中完成對(duì)硅片的正、反兩面的本征層沉積。本發(fā)明PECVD法制備雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的團(tuán)簇式設(shè)備和工藝既能夠省去硅片翻轉(zhuǎn)的工序，節(jié)省設(shè)備制造成本和生產(chǎn)時(shí)間，又能夠很好的實(shí)現(xiàn)硅片正反兩面的沉積。
文檔編號(hào)H01L31/18GK103094402SQ20111033519
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者郭群超, 王凌云, 柳琴, 張?jiān)赋? 張瀅清, 李紅波 申請(qǐng)人:上海太陽(yáng)能工程技術(shù)研究中心有限公司