專利名稱：非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能電池生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種非晶硅薄膜等 離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，太陽能作為一種新的能源已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到利用。隨著光伏產(chǎn)業(yè)迅 猛發(fā)展，利用太陽能進行光電轉(zhuǎn)換為人類提供電能又是對太陽能利用的一種最主要的方 式，實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換過程的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池因具有永久性、清潔性 和靈活性的優(yōu)點而成為一種大有前途的新型電源。太陽能電池板是太陽能電池的核心部分，其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，或送 往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板(Solar panel)主要分為晶體硅電 池板和薄膜電池板。其中薄膜太陽能電池板以其低廉的成本在光伏行業(yè)中的比重迅速攀 升，隨著節(jié)能和節(jié)約成本的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，薄膜太陽能電池的發(fā)展必將成為主流。在制 造薄膜太陽能電池板的過程中，會用到等離子體增強化學(xué)氣相沉積法，該方法具有反應(yīng) 溫度低、沉積速率快、成膜質(zhì)量好等優(yōu)點。當然，利用等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制造薄膜太陽能電池板會涉 及用到等離子體增強化學(xué)氣相設(shè)備，該設(shè)備集成了真空、化學(xué)、物理、機械、電器、高 頻等各方面的技術(shù)，是一個極為復(fù)雜的系統(tǒng)。從目前的發(fā)展來看，非晶硅薄膜太陽能電 池在制造時用到的等離子體增強化學(xué)氣相設(shè)備還存在很多問題，比如不能沉積大尺寸 非晶硅薄膜，沉積薄膜厚度不均勻、質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率比較低等。自主研制生產(chǎn)太 陽能電池的等離子體增強化學(xué)氣相設(shè)備，對提升我國太陽能行業(yè)的裝備制造業(yè)和太陽能 產(chǎn)業(yè)鏈整體技術(shù)具有極大的推動作用，還能夠降低我國太陽能產(chǎn)業(yè)對進口設(shè)備的依賴， 增強行業(yè)的國際市場競爭力，推動國內(nèi)太陽能能源的發(fā)展，緩解能源使用危機。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣 相沉積設(shè)備，利用該設(shè)備，可以沉積大尺寸非晶硅薄膜，且沉積的薄膜厚度均勻、質(zhì)量 穩(wěn)定，并能提高生產(chǎn)效率。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的采用的技術(shù)方案是提供一種非晶硅薄 膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括一等離子腔體、加熱系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、真空系 統(tǒng)、供電系統(tǒng)、夾具，所述等離子腔體為可密閉的圓筒形單腔室，與真空系統(tǒng)及氣路系 統(tǒng)相連，所述夾具置于所述等離子腔體內(nèi)，所述加熱系統(tǒng)為一設(shè)有加熱器的油箱，設(shè)置 于所述等離子腔體下方，所述供電系統(tǒng)由多個控制單元組成，所述夾具上設(shè)有多個供電 端口，該多個控制單元分別與該多個供電端口一一對應(yīng)相連接。進一步地，所述夾具包括由兩側(cè)板、一前擋板和一后蓋構(gòu)成的金屬外殼，所述 金屬外殼圍合形成的腔體內(nèi)設(shè)有一氣路板、復(fù)數(shù)個電極，所述兩側(cè)板、前擋板、后蓋、氣路板相互兩兩絕緣連接，所述氣路板上具有均勻分布的通孔，所述復(fù)數(shù)個電極由多個 導(dǎo)電平板排列而成，與所述兩側(cè)板平行，且與所述兩側(cè)板共同構(gòu)成電極，相鄰兩電極之 間的空間為放置待沉積電池基板的位置，于所述前擋板上，設(shè)有多個可采用非干擾式供 電的電極端口。進一步地，在所述等離子腔體的側(cè)面配合設(shè)置一腔門，所述腔門與所述等離子 腔體之間設(shè)有互鎖裝置。進一步地，所述夾具的電極兩個一組與所述供電端口分別單獨聯(lián)接。進一步地，所述等離子腔體內(nèi)靠底部位置在腔室的長度方向上設(shè)有導(dǎo)軌，所述 夾具的底部設(shè)置有復(fù)數(shù)個車輪，并與所述導(dǎo)軌相配合。本實用新型提供的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，由于等離子腔 體采用的是圓筒形單腔室，從而能夠保證真空狀態(tài)腔壁的應(yīng)力均勻；采用油加熱方式進 行加熱，提高了溫度的準確性和均勻性；供電系統(tǒng)采用各組電極單獨供電的非干擾設(shè) 計，有效保證等離子體的均勻性；同時還采用了平板電極夾具，整套設(shè)備的設(shè)計可以沉 積大尺寸非晶硅薄膜太陽能電池板，并能保證沉積的薄膜厚度均勻、質(zhì)量穩(wěn)定，且提高 生產(chǎn)效率。

圖1為本實用新型實施例提供的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備的 立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備中 的薄膜太陽能電池板沉積夾具的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的 具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。參照圖1，為本實用新型提供的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備的 立體結(jié)構(gòu)示意圖。所述含有本實用新型提供的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè) 備，包括殼體101、等離子腔體102、加熱系統(tǒng)103、氣路控制系統(tǒng)104、真空系統(tǒng)105、 供電系統(tǒng)106、夾具107。如圖1所示，整個設(shè)備呈立方體形狀，等離子腔體102設(shè)于設(shè)備的中上部位，為 單腔室設(shè)計，整個沉積過程可以在該腔室內(nèi)完成，其腔壁為圓筒形，這種圓筒形設(shè)計能 夠保證在真空狀態(tài)下腔壁的應(yīng)力均勻，同時等離子腔體為可密閉的腔體，防止漏氣。加熱系統(tǒng)103為一帶有加熱器的油箱，該系統(tǒng)位于等離子腔體102的下方(如圖 1所示)，以向等離子腔體102內(nèi)提供熱量，滿足沉積所需的溫度條件。設(shè)備運作前，在 油箱里面加上油，油箱帶有的加熱器對油進行加熱，通過油溫來掌握溫度，并利用油體 向等離子腔體102內(nèi)散發(fā)熱量，這種供熱的方式可提高溫度的準確性和均勻性。氣路控制系統(tǒng)104為氣體調(diào)節(jié)裝置，通過該裝置，可以爭對不同的沉積階段的 需要，對按照生產(chǎn)要求通入等離子腔體內(nèi)的沉積氣體進行控制，如調(diào)節(jié)氣體的流量、組分等。同時也起到控制等離子腔體內(nèi)102內(nèi)氣壓的作用，一般氣壓控制在50 lOOPa。真空系統(tǒng)105為一抽真空機(圖中未示)，其與等離子腔體102相連，可以抽出 腔體內(nèi)的空氣，直到達到生產(chǎn)要求的真空度，本設(shè)備的真空度可以達到10_3Pa;同時， 產(chǎn)生的廢氣也可通過該真空系統(tǒng)105排出。參見圖1，供電系統(tǒng)106主要包括一組射頻電源，設(shè)于氣路控制系統(tǒng)的下方，一 個射頻電源為一個控制單元。通過這些射頻電源，可以預(yù)先設(shè)定P、I、N三層膜的沉積 參數(shù)，如輝光功率、輝光時間等。該組射頻電源與夾具107上的電極端口匹配相接并為 夾具107內(nèi)的電極供電，由于采用的是每個射頻電源分別對夾具107的每對電極端口單 獨供電，該設(shè)計為非干擾供電模式，可以保證放電過程中夾具內(nèi)每對電極之間的電壓穩(wěn) 定，從而保證等離子體的均勻性，同時也方便于處理各個供電單元出現(xiàn)的問題。參見圖1，夾具107呈箱體式設(shè)計，用于裝夾待沉積的太陽能電池的基板，在沉 積時，將裝好基板的夾具放進等離子腔體102之中即可進行操作，較為方便。同時，在 夾具上設(shè)有多個供電端口，這些供電端口分別與供電系統(tǒng)的各個控制單元一一對應(yīng)相連 接。本實用新型實施例提供的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，采用圓 筒形狀的單腔室設(shè)計，保證真空狀態(tài)下腔壁的應(yīng)力均勻；采用油箱設(shè)計并利用油熱的方 式向腔室內(nèi)傳遞熱量，提高了溫度的準確性和均勻性；供電系統(tǒng)采用非干擾設(shè)計，確保 每組沉積電極之間電壓的穩(wěn)定，有效保證等離子體的均勻性。參照圖2，作為本實用新型實施例的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，夾具107包括由第一側(cè)板 2011、第二側(cè)板2012、一前擋板202和一后蓋(圖中未示)構(gòu)成的金屬外殼，該金屬外殼 圍合形成的腔體內(nèi)設(shè)有一氣路板203、復(fù)數(shù)個電極(圖中未示)，第一側(cè)板2011、第二側(cè) 板2012、前擋板202、后蓋、氣路板203相互兩兩絕緣連接，以避免短路；復(fù)數(shù)個電極由 多個導(dǎo)電平板排列而成，與第一側(cè)板2011和第二側(cè)板2012平行，且與兩側(cè)板共同構(gòu)成電 極，相鄰兩電極之間的空間為放置待沉積電池基板的位置，由于電極為平板電極，有效 保證電極間等離子體的均勻性，并可以沉積最大尺寸與電極平板一樣大的薄膜太陽能電 池板，一般尺寸為0.6mX 1.2m或者l.lmX 1.4m，且薄膜厚度均勻；氣路板上203具有均 勻分布的通孔，這樣可以讓沉積氣體均勻地分布于各電極之間，進一步利于在電池基板 上形成厚度均勻的薄膜；非干擾式供電的電極端口 204設(shè)置在前擋板202上。利用該夾 具，可以通過調(diào)整設(shè)置電極的數(shù)量來調(diào)整每次最多可以沉積的電池基板的數(shù)量。實踐證 明，本夾具兩側(cè)板之間可設(shè)置多達23個電極，相鄰兩電極之間可以放置兩片電池基板， 可以一次沉積48片，日產(chǎn)量可達240片，大大地提高了生產(chǎn)率。參照圖1，作為本實用新型實施例的進一步改進，在等離子腔體102的側(cè)面配合 設(shè)置一腔門108，腔門108呈圓形，且與等離子腔體102之間設(shè)有安全互鎖裝置，互鎖后 離子腔體102為密封狀態(tài)，防止漏氣。設(shè)置腔門108，主要還在于方便向等離子腔體102 內(nèi)放入和取出夾具107，提高機械化程度的同時可以提高生產(chǎn)的安全性。該互鎖裝置可以 通過繼電器和電磁鐵來實現(xiàn)。作為本實用新型實施例的進一步改進，夾具107的電極兩個一組與供電端口 4 分別單獨聯(lián)接。這種非聯(lián)接方式可以讓每個端口可以獨立地對所連接的兩個電極進行供 電，這種非干擾式供電方式能夠避免一組電極出現(xiàn)問題時另一組電極受到影響不能正常進行工作。參照圖2，作為本實用新型實施例的進一步改進，在夾具107底部的設(shè)有與等離 子腔體102內(nèi)的導(dǎo)軌配合使用的至少兩個轉(zhuǎn)軸205，每個轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)置車輪206，同時， 在等離子腔體102內(nèi)靠底部位置在腔室的長度方向上設(shè)置兩條平行的導(dǎo)軌，以方便夾具 107的進出放置，使得設(shè)備的操作更為便捷，機械化程度提高。該設(shè)備按照下述過程操作使用為在進行非晶硅薄膜沉積前，將待沉積的基板 薄膜玻璃裝入夾具107中后整體放入溫度為100 200°C的保溫爐中保溫十分鐘；然后將 夾具107從保溫爐中取出，利用其底部的車輪7和等離子腔體102中的導(dǎo)軌將夾具推入 等離子腔體102之內(nèi)，連接好電極并關(guān)緊腔門108 ；啟動真空系統(tǒng)105，抽出等離子腔體 102中的空氣直至達到所要求真空度；通過供電系統(tǒng)106中的射頻電源預(yù)先設(shè)置好待沉積 的P、I、N三層膜的沉積參數(shù)，如輝光功率、輝光時間，然后通過氣路控制系統(tǒng)104通 入P層薄膜沉積氣體，氣壓控制在50 lOOPa，啟動射頻電源供電開始沉積P層膜，產(chǎn) 生的廢氣通過真空系統(tǒng)105排出腔體；待P層沉積完成，再通過氣路控制系統(tǒng)104調(diào)節(jié)通 入氣體的流量及組分繼續(xù)沉積I、N層。沉積完畢，打開腔門108取出夾具107，待夾具 107冷卻后，即可取出沉積好的玻璃，從而完成一個循環(huán)的操作過程。綜上，本實用新型提供的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，不但具 有上述各方案介紹的優(yōu)點，而且整體上來說，性價比也大大提高，可實現(xiàn)完全國產(chǎn)化生 產(chǎn)，降低我國太陽能產(chǎn)業(yè)對進口設(shè)備的依賴。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在 本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用 新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括一等離子腔體、加熱系 統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、夾具，其特征在于所述等離子腔體為可密閉的 圓筒形單腔室，與真空系統(tǒng)及氣路系統(tǒng)相連，所述夾具置于所述等離子腔體內(nèi)，所述加 熱系統(tǒng)為一設(shè)有加熱器的油箱，設(shè)置于所述等離子腔體下方，所述供電系統(tǒng)由多個控制 單元組成，所述夾具上設(shè)有多個供電端口，該多個控制單元分別與該多個供電端口一一 對應(yīng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于 所述夾具包括由兩側(cè)板、一前擋板和一后蓋構(gòu)成的金屬外殼，所述金屬外殼圍合形成的 腔體內(nèi)設(shè)有一氣路板、復(fù)數(shù)個電極，所述兩側(cè)板、前擋板、后蓋、氣路板相互兩兩絕緣 連接，所述復(fù)數(shù)個電極由多個導(dǎo)電平板排列而成，與所述兩側(cè)板平行，且與所述兩側(cè)板 共同構(gòu)成電極，相鄰兩電極之間的空間為放置待沉積電池基板的位置，所述氣路板上具 有均勻分布的通孔，于所述前擋板上，設(shè)有多個可采用非干擾式供電的電極端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在 于在所述等離子腔體的側(cè)面配合設(shè)置一腔門，所述腔門與所述等離子腔體之間設(shè)有互 鎖裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于 所述夾具的電極兩個一組與所述供電端口分別單獨聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4任一項所述的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè) 備，其特征在于所述等離子腔體內(nèi)靠底部位置在腔室的長度方向上設(shè)有導(dǎo)軌，所述夾 具的底部設(shè)置有復(fù)數(shù)個車輪，并與所述導(dǎo)軌相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，其特征在于 所述等離子腔體內(nèi)靠底部位置在腔室的長度方向上設(shè)有導(dǎo)軌，所述夾具的底部設(shè)有復(fù)數(shù) 個車輪，并與所述導(dǎo)軌相配合。
專利摘要本實用新型適用于太陽能電池生產(chǎn)領(lǐng)域，提供了一種非晶硅薄膜等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，包括一等離子腔體、加熱系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、夾具，所述等離子腔體為可密閉的圓筒形單腔室，與真空系統(tǒng)及氣路系統(tǒng)相連，所述夾具置于所述等離子腔體內(nèi)，所述加熱系統(tǒng)為一設(shè)有加熱器的油箱，設(shè)置于所述等離子腔體下方，所述供電系統(tǒng)由多個控制單元組成，所述夾具上設(shè)有多個供電端口，該多個控制單元分別與該多個供電端口一一對應(yīng)相連接。這樣設(shè)計的等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備可以沉積大尺寸非晶硅薄膜太陽能電池板，且能保證沉積的薄膜厚度均勻、質(zhì)量穩(wěn)定，并提高生產(chǎn)效率。
文檔編號C23C16/44GK201801589SQ201020540460
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者任陳平, 劉強, 李文江, 陳五奎, 黃振華 申請人:深圳市拓日新能源科技股份有限公司