專利名稱：太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開(kāi)一種太陽(yáng)能電池技術(shù)，確切的說(shuō)一種硅基薄膜太陽(yáng)能電池可推入
真空室的活動(dòng)夾具。
背景技術(shù)：
目前，硅基薄膜太陽(yáng)能電池，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(PECVD)獲取 單結(jié)或多結(jié)的光電轉(zhuǎn)換P-I-N膜層，在薄膜太陽(yáng)能電池制造行業(yè)通用這種射頻電容耦合 平行電極板反應(yīng)室。由電極板組件構(gòu)成電極板陣列在反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行等離子體化學(xué)氣相沉 積。射頻電容耦合平行板電極反應(yīng)室廣泛應(yīng)用于非晶硅、非晶硅鍺、碳化硅、氮化硅、氧化 硅等材料薄膜的大面積沉積。硅基薄膜太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能行業(yè)的一個(gè)重要分支，所采用 的平行電極板容性放電模式是太陽(yáng)能電池行業(yè)的核心技術(shù)之一。13. 56MHz射頻廣泛應(yīng)用 于非晶硅基薄膜材料的高速制備，生產(chǎn)效率高、工藝成本低。隨著太陽(yáng)能市場(chǎng)對(duì)硅基薄膜技 術(shù)要求不斷提高，微晶、納米晶硅基薄膜材料受到行業(yè)高度關(guān)注。但是在微晶工藝環(huán)境下， 13. 56MHz射頻波衍生的等離子體濃度小，沉積速率低，沉積足夠厚度薄膜所需時(shí)間長(zhǎng)，背景 污染大，從而制備出的薄膜雜質(zhì)含量高，光電學(xué)性能差，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)性能。如何高速 沉積成為晶化硅基薄膜技術(shù)能夠成功服務(wù)于產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。甚高頻指頻率為13. 56MHz的兩倍或者更高倍的合法射頻。在行業(yè)內(nèi)，應(yīng)用較多 的甚高頻一般為27. 12 200MHz的范圍。然而，在容性放電模式中，甚高頻引發(fā)的駐波效 應(yīng)和趨膚效應(yīng)非常明顯，而且隨著驅(qū)動(dòng)頻率的增加而增強(qiáng)。美國(guó)加州大學(xué)Berkeley分校 的M. A. Lieberman教授對(duì)這兩種效應(yīng)做了深入研究。研究結(jié)果表明，甚高頻PECVD沉積均 勻薄膜的臨界條件在于激發(fā)頻率的自由空間波長(zhǎng)(Xtl)遠(yuǎn)大于容性放電電極板腔室尺寸因 子(X)，趨膚深度(δ )遠(yuǎn)大于容厚因子(η。)以放電面積Im2為例，60MHz的激發(fā)頻率下， 入^ X，δ η。因此在此激發(fā)頻率下，趨膚和駐波效應(yīng)非常明顯，導(dǎo)致Im2電極板上放 電極不均勻。所以如何實(shí)現(xiàn)甚高頻驅(qū)動(dòng)的均勻大面積放電是晶化硅基薄膜技術(shù)亟待解決的 技術(shù)難題之一。這引起了行業(yè)的極大興趣。2003年，美國(guó)專利2003/0150562Α1公開(kāi)了平 板電容耦合放電中利用磁鏡改善甚高頻造成的電場(chǎng)不均勻性。中國(guó)專利200710150227. 4， 200710150228. 9,200710150229. 3，公開(kāi)了甚高頻電極的三種設(shè)計(jì)，通過(guò)甚高頻信號(hào)的不同 饋入形式，獲得均勻電場(chǎng)。但現(xiàn)存在的問(wèn)題是1)VHF-PECVD反應(yīng)室電極設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2) 仍需要繼續(xù)改進(jìn)的理由是生產(chǎn)中經(jīng)常對(duì)反應(yīng)室及電極不斷的裝卸和清洗，都會(huì)造成異形電 極變形。3)現(xiàn)有專利中的多點(diǎn)饋入結(jié)構(gòu)接觸面積較小，要求各個(gè)饋入點(diǎn)路徑對(duì)稱，饋入點(diǎn) 之間的連接導(dǎo)體與陰極板之間不能有接觸，準(zhǔn)確的說(shuō)連接導(dǎo)體需要與陰極板之間隔離屏蔽 才能實(shí)現(xiàn)有效放電。這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求比較苛刻，決定放電均勻程度的因素太多，而 且不能滿足生產(chǎn)中拆洗等實(shí)際需求。因此在行業(yè)設(shè)備中，單點(diǎn)饋入為主流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但是由 于駐波和趨膚效應(yīng)，單點(diǎn)饋入結(jié)構(gòu)不能滿足饋入高頻頻率提升的要求。為此，需要對(duì)現(xiàn)有沉 積夾具和電極朝實(shí)用性方面作進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，面對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)需求，使質(zhì)量提高，成本降 低。同時(shí)，對(duì)于處理或沉積多片玻璃的CVD夾具體系，也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。因此，對(duì)于能滿足大批量生產(chǎn)，采用有效甚高頻饋入模式的工業(yè)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要 的實(shí)際意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型通過(guò)以上對(duì)現(xiàn)有晶化硅基薄膜亟待解決的技術(shù)難題的分析，旨在解 決甚高頻電源驅(qū)動(dòng)的高速沉積膜層的均勻性和一致性問(wèn)題。本實(shí)用新型所提出的技術(shù)解決方案是提供一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，包括至少 一個(gè)腔室、由平行電極板和信號(hào)饋入組件構(gòu)成的電極板組件，其特征在于所說(shuō)的腔室是帶 接地裝置和絕緣屏蔽裝置的活動(dòng)式腔體，多個(gè)腔室與電極板組件構(gòu)成腔室陣列；所述信號(hào) 饋入組件是一個(gè)彎曲的導(dǎo)電體，其一端面呈三角形，該端面與電極板的饋入口面接觸連接， 所述饋入口位于電極板平面中心區(qū)域下凹的三角形內(nèi)；所述絕緣屏蔽裝置包括饋入射頻或 甚高頻功率電源信號(hào)的電極板的屏蔽層，該屏蔽層接地。所述活動(dòng)式腔室的底部裝有滑動(dòng)裝置，該腔室內(nèi)安裝有由電極板組件構(gòu)成的夾 具，所述的腔室陣列之間設(shè)有防干擾的屏蔽裝置。所述屏蔽層安裝在電極板的陰極板上，該屏蔽層是一個(gè)開(kāi)有通孔的金屬外殼屏蔽罩。所述金屬外殼屏蔽罩與陰極板的背面之間設(shè)有絕緣材料層。所說(shuō)信號(hào)饋入組件設(shè)有屏蔽絕緣層，該屏蔽絕緣層包括外表金屬屏蔽層和金屬饋 入芯的絕緣層。所說(shuō)陰極板與其屏蔽罩之間設(shè)有陶瓷絕緣層，所述屏蔽罩覆蓋整個(gè)陰極板背面和 側(cè)面。所說(shuō)的腔室陣列包括由多套電極板組件及腔室的組配形成的具有一定間距放電 的電極陣列或由該電極陣列形成的腔室陣列。所說(shuō)的信號(hào)饋入組件包括金屬饋入芯，該饋入芯是由射頻或甚高頻饋線構(gòu)成的導(dǎo) 電體，其腰部有陶瓷絕緣層。所說(shuō)信號(hào)饋入組件的另一端接射頻或甚高頻功率電源信號(hào)的陰極輸出口和功率 電源匹配器。本實(shí)用新型實(shí)施的積極效果主要是區(qū)別于插槽式陰極板側(cè)面饋入方式，能夠獲得 更大放電面積、更高均勻度的穩(wěn)定放電，接入電容小，夾具之間射頻干擾小，駐波和趨膚效 應(yīng)小。本實(shí)用新型適用于27. 12MHz 200MHz區(qū)間任何法定頻率的甚高頻電源的大面積均 勻放電，提高了生產(chǎn)率，降低了電池成本?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)多點(diǎn)饋入結(jié)構(gòu)接觸面積較小，要求各個(gè)饋入點(diǎn)路徑對(duì)稱，本實(shí)用 新型的面饋入實(shí)現(xiàn)了完全隔離屏蔽，避免了饋入信號(hào)的連接導(dǎo)體與陰極板之間不能有接 觸。只有各放電體和信號(hào)饋入組件帶完全隔離屏蔽，防止信號(hào)干擾完全隔離屏蔽才能實(shí)現(xiàn) 有效放電。雖然，在行業(yè)設(shè)備中，單點(diǎn)饋入為主流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但是由于駐波和趨膚效應(yīng)，單點(diǎn) 饋入結(jié)構(gòu)不能滿足饋入高頻頻率提升的要求。對(duì)于多點(diǎn)式饋入，因這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際要 求比較苛刻，決定放電均勻程度的因素太多，難以滿足生產(chǎn)中拆洗等實(shí)際需求。


[0018]圖1、是本實(shí)用新型的活動(dòng)夾具原理的剖視圖。圖2、是圓柱體信號(hào)饋入組件(以下簡(jiǎn)稱饋入組件或饋入帶)201結(jié)構(gòu)示意圖。圖3、是陰極板203結(jié)構(gòu)示意圖。圖4、陰極板屏蔽罩204結(jié)構(gòu)示意圖。圖5、是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6、是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7、是本實(shí)用新型實(shí)施例2腔室陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-7中，真空室01，氣體系統(tǒng)接入口 101，真空系統(tǒng)接入口 105，軌道104，氣體腔 214，氣體腔蓋213，側(cè)框架216，下底板221，活動(dòng)輪218，陽(yáng)極板208，陰極板203，陰極板屏 蔽罩204，絕緣條207，接地金屬導(dǎo)槽209，饋入帶201，饋入口 203-1，饋入面201-1，陶瓷絕 緣層202，基片206。本實(shí)用新型的面饋入的夾具設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以上提出的實(shí)用新型任務(wù)。克服了現(xiàn)有 多點(diǎn)饋入對(duì)晶化硅基薄膜VHF-PECVD沉積技術(shù)難以克服的諸多問(wèn)題，如反應(yīng)室電極結(jié)構(gòu)復(fù) 雜；電極易變形、接觸面積較?。桓黟伻朦c(diǎn)之間路徑距離要求完全對(duì)稱以及完全屏蔽等。而 本實(shí)用新型的面饋入夾具設(shè)計(jì)不存在這些問(wèn)題，尤其高效利用陽(yáng)極板雙工作面，能獲取均 勻電場(chǎng)大面積腔室放電等問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)于處理或沉積多片玻璃的CVD夾具體系，采用有效 甚高頻面饋入模式，取得了工業(yè)化生產(chǎn)可操作工藝，能夠滿足硅基薄膜太陽(yáng)能電池大批量 生產(chǎn)的需要。本實(shí)用新型貢獻(xiàn)還在于基本解決了甚高頻電源驅(qū)動(dòng)的高速沉積膜層的均勻性和 一致性問(wèn)題。夾具放置在真空室01內(nèi)，夾具包括平行電極板和屏蔽裝置，平行電極板的陰 極板203和陽(yáng)極板208，饋入口 203-1是三角形，信號(hào)饋入組件201的一端面201-1是三角 形，饋入組件201呈階梯狀包括腰部圓柱體和一端面201-1是三角形與饋入口 203-1位于 具有屏蔽罩204的陰極板203中間區(qū)域下凹的三角面對(duì)應(yīng)，腰部采用圓柱體結(jié)構(gòu)便于屏蔽。 另一個(gè)頭是201-3連接射頻/甚高頻功率電源負(fù)極和功率匹配器(未畫(huà)出)，呈階梯狀，其 一端面呈三角形與電極板面接觸連接的饋入口構(gòu)成電極板組件在接地裝置的活動(dòng)式腔體 內(nèi)，均具有有絕緣屏蔽保護(hù)裝置(未畫(huà)出)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1-6進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型夾具的工作原理。夾具由活動(dòng)腔室及電 極板組件構(gòu)成，活動(dòng)腔室包括下后門(mén)板，上后門(mén)板，前門(mén)板，在側(cè)框架216下部安裝活動(dòng)輪 218，下底板221，氣體腔214等構(gòu)成的立方體。電極板組件包括陽(yáng)極板208，陰極板203與 陰極板屏蔽罩204之間有絕緣條207，陰極板203的背面有甚高頻饋入口 203-1，該饋入口 203-1與饋入帶201的饋入面201-1面接觸，饋入帶201腰部帶有陶瓷絕緣層202。所說(shuō)夾 具放置在真空室01內(nèi)，真空室01上有氣體系統(tǒng)接入口 101，電源系統(tǒng)接入口，真空系統(tǒng)接入 口 105，真空室01前面安裝有可以打開(kāi)的活動(dòng)門(mén)，真空室01內(nèi)安裝有軌道104。實(shí)施例1 電極板為立式，陰極板饋入口為三角形，饋入組件為圓柱體。
以下結(jié)合附圖1-5進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型薄膜太陽(yáng)能電池的活動(dòng)夾具，使用甚高頻功率電源，工作頻率 (27. 12 100MHz)。真空室01用來(lái)實(shí)現(xiàn)真空狀態(tài)，其上有氣體系統(tǒng)接入口 101，電源系統(tǒng)接入口，真空系統(tǒng)接入口 105，真空室01前面安裝有可以打開(kāi)的活動(dòng)門(mén)。夾具是在真空環(huán)境 下放電，基片206在大面積均勻電場(chǎng)腔室內(nèi)，沉積p-i-n異質(zhì)結(jié)疊層膜，形成薄膜太陽(yáng)能電 池芯板或稱芯片，適合投入大批量生產(chǎn)。夾具上固定的氣體管道220上入口與真空室01上 的氣體系統(tǒng)接入口 101伸入真空室01內(nèi)部的管口對(duì)接，電源線一端與夾具的電源接頭205 相連，另一端電源線接甚高頻電源系統(tǒng)的接入口。陰極板203與陰極板屏蔽罩204之間有 絕緣條207，饋入帶201的頭部三角形饋入面201-1與陰極板203背面饋入口 203-1面接 觸連接，饋入射頻/甚高頻功率電源信號(hào)，饋入帶另一端上的通孔201-3與電源接頭205相 連接，饋入帶201腰部外殼是陶瓷絕緣層202，以防與陰極板屏蔽罩204接觸。陰極板屏蔽 罩204上對(duì)應(yīng)位于陰極板的饋入口 203-1開(kāi)有通孔204-1，使得饋入帶201從陰極板203引 出時(shí)不與陰極板屏蔽罩204接觸，饋入帶201為導(dǎo)電性良好的金屬片銅，陰極板屏蔽罩204 和陽(yáng)極板208接地。將前工序鍍制的基片206放置在夾具的腔室內(nèi)，將夾具沿軌道104推 入真空室01內(nèi)，關(guān)好真空室01上的活動(dòng)門(mén)，通過(guò)真空系統(tǒng)先抽真空到理想狀態(tài)，通入氬 氣，當(dāng)腔內(nèi)壓力達(dá)到60Pa時(shí)，打開(kāi)甚高頻電源，放電清洗腔室，關(guān)閉電源。之后抽高真空至 5. 0X10_4pa左右，通入氬氣清洗腔室。按照5slpm通入工藝氣體，進(jìn)行沉積工藝，完成氣相 沉積鍍膜。本實(shí)施例采用立式沉積室，由6個(gè)陽(yáng)極板208與12個(gè)陰極板203組成12對(duì)電極， 兩個(gè)陰極板203共用一個(gè)陽(yáng)極板208?？赏瑫r(shí)鍍膜24片基片206。具體步驟如下a)將24塊帶有600nm厚透明導(dǎo)電膜的玻璃基片206 (1640mmX 707mmX 3mm)放置 于夾具中的24個(gè)基片位置，膜面朝外，玻璃面朝電極板。b)打開(kāi)真空室的活動(dòng)門(mén)，將夾具沿軌道104推入真空室01內(nèi)，關(guān)好活動(dòng)門(mén)。c)真空抽到5. OX ICT4Pa之后，通入氬氣，當(dāng)腔內(nèi)壓力達(dá)到60Pa時(shí)，打開(kāi)40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電清洗腔室2分鐘，關(guān)閉電源。d)之后抽高真空至5. OX 10_4Pa左右，用氬氣清洗兩次。e)按照5slpm通入混和氣(硅烷加氫氣)，當(dāng)腔內(nèi)氣壓達(dá)到60Pa，打開(kāi)40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電，沉積微晶硅本征層40分鐘。f)關(guān)閉電源，抽高真空。g)充入氮?dú)庵链髿鈮?，打開(kāi)真空室的活動(dòng)門(mén)，推出夾具，在室溫中冷卻TCO玻璃。實(shí)施例2 使用夾具同實(shí)施例1。見(jiàn)圖7，本實(shí)施例采用6個(gè)夾具，可同時(shí)鍍24片基片。每個(gè) 夾具中2個(gè)陰極板203共用1個(gè)陽(yáng)極板208組成2對(duì)電極，可同時(shí)鍍膜4片基片206。a)將24塊帶有600nm厚透明導(dǎo)電膜的玻璃基片206 (1640mmX 707mmX 3mm)放置 于6個(gè)夾具中的基片位置，膜面朝外，玻璃面朝電極板。b)打開(kāi)真空室的活動(dòng)門(mén)，將夾具沿軌道104推入真空室01內(nèi)，關(guān)好真空室活動(dòng)門(mén)。c)真空抽到5. OX ICT4Pa之后，通入氬氣，當(dāng)腔內(nèi)壓力達(dá)到60Pa時(shí)，打開(kāi)40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電清洗腔室2分鐘，關(guān)閉電源。d)之后抽高真空至5. OX 10_4Pa左右，用氬氣清洗兩次。e)按照5slpm通入混和氣(硅烷加氫氣)，當(dāng)腔內(nèi)氣壓達(dá)到60Pa，打開(kāi)40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電，沉積微晶硅本征層40分鐘。f)關(guān)閉電源，抽高真空。[0050]g)充入氮?dú)庵链髿鈮?，打開(kāi)真空室活的動(dòng)門(mén)，推出夾具，在室溫中冷卻TCO玻璃。以上結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型并不限于上 述實(shí)施例，尤其是饋入組件及陰極板的形狀，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)， 還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，包括至少一個(gè)腔室、由平行電極板和信號(hào)饋入組件構(gòu)成 的電極板組件，其特征在于所說(shuō)的腔室是帶接地裝置和絕緣屏蔽裝置的活動(dòng)式腔體，多個(gè) 腔室與電極板組件構(gòu)成腔室陣列；所述信號(hào)饋入組件是一個(gè)彎曲的導(dǎo)電體，其一端面呈三 角形，該端面與電極板的饋入口面接觸連接，所述饋入口位于電極板平面中心區(qū)域下凹的 三角形內(nèi)；所述絕緣屏蔽裝置包括饋入射頻或甚高頻功率電源信號(hào)的電極板的屏蔽層，該 屏蔽層接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所述活動(dòng)式腔室的底 部裝有滑動(dòng)裝置，該腔室內(nèi)安裝有由電極板組件構(gòu)成的夾具，所述的腔室陣列之間設(shè)有防 干擾的屏蔽裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所述屏蔽層安裝在電 極板的陰極板上，該屏蔽層是一個(gè)開(kāi)有通孔的金屬外殼屏蔽罩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所述金屬外殼屏蔽罩 與陰極板的背面之間設(shè)有絕緣材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所說(shuō)信號(hào)饋入組件設(shè) 有屏蔽絕緣層，該屏蔽絕緣層包括外表金屬屏蔽層和金屬饋入芯的絕緣層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所說(shuō)陰極板與其屏蔽 罩之間設(shè)有陶瓷絕緣層，所述屏蔽罩覆蓋整個(gè)陰極板背面和側(cè)面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所說(shuō)的腔室陣列包 括由多套電極板組件及腔室的組配形成的具有一定間距放電的電極陣列或由該電極陣列 形成的腔室陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所說(shuō)的信號(hào)饋入組件 包括金屬饋入芯，該饋入芯是由射頻或甚高頻饋線構(gòu)成的導(dǎo)電體，其腰部有陶瓷絕緣層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，其特征在于所說(shuō)信號(hào)饋入組件的 另一端接射頻或甚高頻功率電源信號(hào)的陰極輸出口和功率電源匹配器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具，屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域。太陽(yáng)能電池活動(dòng)夾具包括至少一個(gè)腔室、由平行電極板和信號(hào)饋入組件構(gòu)成的電極板組件，腔室是帶接地裝置和絕緣屏蔽裝置的活動(dòng)式腔體；所述信號(hào)饋入組件是一個(gè)彎曲的導(dǎo)電體，其一端面呈三角形，該端面與電極板的饋入口面接觸連接，饋入口位于電極板平面中心區(qū)域下凹的三角形內(nèi)。積極效果是克服了一點(diǎn)或多點(diǎn)饋入因饋線距離造成的損耗，在射頻或甚高頻功率電源驅(qū)動(dòng)下可獲得均勻電場(chǎng)大面積穩(wěn)定放電，有效的消除了甚高頻引發(fā)的駐波和趨膚效應(yīng)，能夠提高產(chǎn)率，降低成本。
文檔編號(hào)C23C16/505GK201780981SQ20102022357
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者何祝兵, 周建華, 李志堅(jiān), 李毅, 王春柱, 胡盛明 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司