本發(fā)明主要涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，特指一種晶體硅硅片蒸鍍減反射膜的方法。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種利用太陽能電池半導(dǎo)體材料的“光伏效應(yīng)”將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池，又稱光伏電池，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中最核心的器件。已知的可用于制造太陽能電池的半導(dǎo)體材料有十幾種，例如，單晶硅，砷化鎵，碲化鎘等，因此太陽能電池的種類也很多。目前，技術(shù)最成熟，并具有商業(yè)價(jià)值的、市場(chǎng)應(yīng)用最廣的太陽能電池是晶體硅太陽能電池，包括單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池。

太陽光在晶體硅表面的反射損失率高達(dá)35％左右。晶體硅太陽能電池的常規(guī)生產(chǎn)制造工藝流程(如圖2所示)中，需要蒸鍍減反射膜，旨在減少晶體硅表面對(duì)太陽光的反射，增加太陽光的折射率?？刹捎谜婵斟兡しā庀喑练e法或其它化學(xué)方法等工藝方法，在晶體硅表面蒸鍍一層或多層二氧化硅或二氧化鈦或氮化硅減反射膜。減反射膜不但可以減少晶體硅表面對(duì)太陽光的反射，而且還可以對(duì)晶體硅表面起到鈍化和保護(hù)作用。不同的減反射膜當(dāng)中，氮化硅減反射膜應(yīng)用廣泛，可以采用幾種技術(shù)制備，應(yīng)用最廣泛的是化學(xué)氣相沉積技術(shù)。其中等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在眾多化學(xué)氣相沉積技術(shù)中是首選的，因?yàn)樗诘蛪簵l件下，利用射頻電場(chǎng)使反應(yīng)氣體產(chǎn)生輝光放電，電離出等離子體，促進(jìn)反應(yīng)活性基團(tuán)的生成，從而使得硅烷和氨氣能在較低的溫度(200℃～450℃)下反應(yīng)，減少了工藝的復(fù)雜性，并且有效防止了晶體硅太陽能電池壽命的衰減。

應(yīng)用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在晶體硅硅片表面蒸鍍減反射膜的設(shè)備稱為pecvd設(shè)備。目前應(yīng)用最為廣泛的，主要有管式pecvd和板式pecvd兩種。典型管式pecvd設(shè)備如圖1所示，主要由真空與壓力系統(tǒng)1，氣路系統(tǒng)2，控制系統(tǒng)3，射頻系統(tǒng)4，工藝腔室6，管式加熱爐體9和取放舟系統(tǒng)11組成。應(yīng)用管式pecvd設(shè)備在晶體硅硅片表面蒸鍍減反射膜時(shí)，成膜的化學(xué)反應(yīng)是在密閉的工藝腔室6中進(jìn)行的。管式pecvd設(shè)備采用管式加熱爐體9，利用布置在管式加熱爐體9內(nèi)的加熱電阻絲將電能轉(zhuǎn)化為熱能，先后通過輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流及對(duì)流換熱的方式將熱量傳遞給被加熱對(duì)象—工藝腔室6、晶體硅硅片和石墨舟8。管式加熱爐體9的溫度控制過程具有非線性、時(shí)變性、滯后性等特點(diǎn)，是典型的過程控制。常采用pid控制算法對(duì)其進(jìn)行控制，算法的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下公式(1)所示：

公式(1)中，pout表示控制量輸出；k表示比例系數(shù)；δe表示溫度偏差，即當(dāng)前溫度tt與設(shè)定溫度ts的差值(ts-tt)；ti表示積分時(shí)間常數(shù)；td表示微分時(shí)間常數(shù)。

通過設(shè)置不同的比例系數(shù)k，積分時(shí)間常數(shù)ti和微分時(shí)間常數(shù)td調(diào)節(jié)管式加熱爐體9的溫度控制過程，使得工藝腔室6，晶體硅硅片和石墨舟8能夠按照蒸鍍減反射膜的工藝要求由初始溫度t0迅速升高并穩(wěn)定到設(shè)定溫度ts，即蒸鍍減反射膜工藝所要求的反應(yīng)溫度(450℃)。由此，將控制量輸出pout看作由比例項(xiàng)pk，積分項(xiàng)pi和微分項(xiàng)pd組成，即pout＝pk+pi+pd。其中，比例項(xiàng)pk對(duì)升溫的速率和穩(wěn)定性有很大的影響。要求升溫快時(shí)，比例項(xiàng)pk要大，但是，比例項(xiàng)pk對(duì)偏差δe有放大作用，比例項(xiàng)pk太大，影響溫度的穩(wěn)定性。考慮管式加熱爐體9的非線性和滯后性，比例項(xiàng)pk太大時(shí)，容易造成溫度超調(diào)嚴(yán)重。因而在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常犧牲升溫速率而追求溫度的穩(wěn)定性，以保證滿足蒸鍍減反射膜工藝對(duì)反應(yīng)溫度的要求。比例項(xiàng)pk較小時(shí)，升溫速率慢，恒溫時(shí)間(本領(lǐng)域所指的恒溫時(shí)間即為溫度由初始溫度t0升高至設(shè)定溫度ts所需時(shí)間，下同)長。一般情況下，整個(gè)蒸鍍減反射膜工藝時(shí)間為37～40min，而恒溫時(shí)間為20～22min?？梢姾銣貢r(shí)間占據(jù)了整個(gè)蒸鍍減反射膜工藝時(shí)間的50％～54％，恒溫時(shí)間過長導(dǎo)致整個(gè)蒸鍍減反射膜工藝時(shí)間長，嚴(yán)重影響單臺(tái)管式pecvd設(shè)備的整體產(chǎn)能。而為適應(yīng)高產(chǎn)能管式pecvd設(shè)備的發(fā)展，需要盡可能的縮短蒸鍍減反射膜工藝的時(shí)間，因而需要盡可能縮短恒溫時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)效率高的晶體硅硅片蒸鍍減反射膜的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種晶體硅硅片蒸鍍減反射膜的方法，對(duì)裝載有晶體硅硅片的載體進(jìn)行預(yù)熱處理后，再送入至工藝腔室進(jìn)行蒸鍍減反射膜。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

對(duì)裝載有晶體硅硅片的載體預(yù)熱至溫度t′z0后，再送入至工藝腔室進(jìn)行蒸鍍減反射膜，其中t′z0>200℃。

在載體等待進(jìn)入工藝腔室的等待時(shí)間內(nèi)，對(duì)載體進(jìn)行預(yù)熱處理。

所述載體送入工藝腔室進(jìn)行蒸鍍減反射膜的具體步驟為：

s01、將載體推送至工藝腔室內(nèi)部的恒溫區(qū)，密閉工藝腔室；

s02、對(duì)密閉的工藝腔室抽真空作業(yè)，同時(shí)對(duì)工藝腔室進(jìn)行加熱；

s03、當(dāng)工藝腔室溫度到達(dá)預(yù)設(shè)溫度ts時(shí)，向工藝腔室內(nèi)充入反應(yīng)氣體，并對(duì)工藝腔室的壓力進(jìn)行控制，以滿足工藝要求；

s04、在工藝腔室內(nèi)形成射頻電場(chǎng)，反應(yīng)氣體反應(yīng)后，在晶體硅硅片上沉積減反射膜。

在步驟s01中，首先將晶體硅硅片裝載于載體內(nèi)，再進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱處理后的載體放置于取放舟系統(tǒng)的承載區(qū)，開啟工藝腔室，經(jīng)由取放系統(tǒng)將載體推送至工藝腔室內(nèi)部的恒溫區(qū)，密閉工藝腔室。

步驟s04中的晶體硅硅片沉積減反射膜后，還包括以下步驟：

s05、抽空工藝腔室內(nèi)的殘余反應(yīng)氣體；

s06、向工藝腔室內(nèi)充入惰性氣體，對(duì)工藝腔室進(jìn)行吹掃、清洗；

s07、向工藝腔室內(nèi)充入惰性氣體，使工藝腔室內(nèi)的氣壓回復(fù)到與大氣壓強(qiáng)相同；

s08、開啟工藝腔室，將載體從工藝腔室內(nèi)取出；

s09、待載體冷卻后，卸載載體中的晶體硅硅片。

所述載體為石墨舟。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的晶體硅硅片蒸鍍減反射膜的方法，對(duì)載體先行預(yù)加熱處理，提高載體的初始溫度，從而能夠減少溫度控制過程中的初始溫度與設(shè)定溫度之間的差值，繼而減少pecvd設(shè)備中加熱爐體的溫度控制時(shí)間，最終減少晶體硅硅片表面蒸鍍減反射膜工藝的時(shí)間，提高設(shè)備的產(chǎn)能；相對(duì)于常規(guī)方法，本方案不改變加熱爐體的加熱特性及pid溫度控制算法，不影響溫度的穩(wěn)定性，恒溫時(shí)間短，單臺(tái)設(shè)備的總體產(chǎn)能高。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中管式pecvd設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)晶體硅太陽能電池的工藝流程圖。

圖3為本發(fā)明的蒸鍍減反射膜的工藝流程圖。

圖4為本發(fā)明的管式pecvd設(shè)備中的溫度分布示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)表示：1、真空與壓力系統(tǒng)；2、氣路系統(tǒng)；3、控制系統(tǒng)；4、射頻系統(tǒng)；5、終端電極；6、工藝腔室；7、恒溫區(qū)；8、石墨舟；9、加熱爐體；10、承載區(qū)；11、取放舟系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖3和圖4所示，本實(shí)施例中的晶體硅硅片蒸鍍減反射膜的方法，對(duì)裝載有晶體硅硅片的載體進(jìn)行預(yù)熱處理后，再送入至工藝腔室6進(jìn)行蒸鍍減反射膜。本發(fā)明的晶體硅硅片蒸鍍減反射膜的方法，對(duì)載體先行預(yù)加熱處理，提高載體進(jìn)入工藝腔室6的溫度，從而能夠減少溫度控制過程中的初始溫度與設(shè)定溫度之間的差值，繼而減少pecvd設(shè)備中加熱爐體9的溫度控制時(shí)間，最終減少晶體硅硅片表面蒸鍍減反射膜工藝的時(shí)間，提高設(shè)備的產(chǎn)能；相對(duì)于常規(guī)方法，本方案不改變加熱爐體的加熱特性及pid溫度控制算法，不影響溫度的穩(wěn)定性，恒溫時(shí)間短，單臺(tái)設(shè)備的總體產(chǎn)能高。

本實(shí)施例中，對(duì)裝載有晶體硅硅片的載體預(yù)熱至溫度t′z0后，再送入至工藝腔室6進(jìn)行蒸鍍減反射膜，其中t′z0>200℃。溫度的具體范圍可根據(jù)實(shí)際情況而定。

本實(shí)施例中，載體為石墨舟8；單臺(tái)管式pecvd設(shè)備通常由2～5個(gè)工藝腔室6組成，同時(shí)，單臺(tái)管式pecvd設(shè)備配置的石墨舟8的個(gè)數(shù)要大于工藝腔室6的個(gè)數(shù)，因而從石墨舟8完成晶體硅硅片的裝載到被放置在取放舟系統(tǒng)11的承載區(qū)10，常需要經(jīng)過一段時(shí)間的等待，等待空閑可用的工藝腔室6?？梢岳么硕蔚却臅r(shí)間對(duì)石墨舟8做預(yù)加熱處理，以提高管式加熱爐體9的溫度控制過程中的初始溫度t0。

下面結(jié)合一實(shí)施例對(duì)晶體硅蒸鍍減反射膜的方法的全部過程作一具體描述：

在石墨舟8內(nèi)裝載好晶體硅硅片之后，將其放置在石墨舟預(yù)加熱裝置(圖中未示出)中進(jìn)行預(yù)熱處理，將石墨舟8加熱到預(yù)熱溫度t′z0(t′z0>200℃)，其中石墨舟預(yù)加熱裝置的結(jié)構(gòu)可利用現(xiàn)有常規(guī)的加熱裝置，如包括腔體，腔體內(nèi)設(shè)有加熱組件，如紅外加熱管，將石墨舟8整體放置于腔體后進(jìn)行密封，通過紅外加熱管對(duì)石墨舟進(jìn)行加熱；待到有空閑、可用的工藝腔室6時(shí)，將預(yù)熱之后的石墨舟8放置到對(duì)應(yīng)的取放舟系統(tǒng)11的承載區(qū)10，開啟密閉的工藝腔室6，而后，經(jīng)由取放舟系統(tǒng)11將石墨舟8推送到已開啟的工藝腔室6內(nèi)部的恒溫區(qū)7，同時(shí)，連接到射頻系統(tǒng)4的終端電極5，然后，密閉管狀工藝腔室6；

運(yùn)行真空與壓力系統(tǒng)1，抽空工藝腔室6內(nèi)的空氣，并保持工藝腔室6內(nèi)的低壓狀態(tài)，同時(shí)利用管式加熱爐體9加熱工藝腔室6；待到工藝腔室6內(nèi)的環(huán)境溫度tt升高并穩(wěn)定到蒸鍍減反射膜工藝要求的反應(yīng)溫度，即設(shè)定溫度ts(如450℃)，此時(shí)，晶體硅硅片和石墨舟8與工藝腔室6內(nèi)的環(huán)境溫度相等，運(yùn)行氣路系統(tǒng)2向工藝腔室6內(nèi)通入特定流量及配比的不同反應(yīng)氣體，并通過真空與壓力系統(tǒng)1控制工藝腔室6內(nèi)的壓力滿足蒸鍍減反射膜工藝對(duì)反應(yīng)壓力(5如200pa)的要求；

隨后，開啟射頻系統(tǒng)4，在工藝腔室6內(nèi)形成射頻電場(chǎng)，使反應(yīng)氣體產(chǎn)生輝光放電，電離出等離子體，促進(jìn)反應(yīng)活性基團(tuán)的生成，繼而激活反應(yīng)氣體間的化學(xué)反應(yīng)，在晶體硅硅片表面沉積出所期望的薄膜，即在晶體硅硅片表面蒸鍍減反射膜；

減反射膜蒸鍍完成之后，關(guān)閉氣路系統(tǒng)2，停止向管式工藝腔室6內(nèi)通入反應(yīng)氣體，隨即通過真空與壓力系統(tǒng)1抽空工藝腔室6內(nèi)的殘余反應(yīng)氣體；抽空殘余反應(yīng)氣體之后，再次開啟氣路系統(tǒng)2向工藝腔室6內(nèi)通入惰性氣體，配合真空與壓力系統(tǒng)1吹掃、清洗工藝腔室6；隨后，同樣利用氣路系統(tǒng)2向工藝腔室6內(nèi)通入惰性氣體使工藝腔室6內(nèi)的氣壓回復(fù)到與大氣壓強(qiáng)相同；之后，再次開啟密閉的工藝腔室6，運(yùn)行取放舟系統(tǒng)11將石墨舟8從工藝腔室6內(nèi)取出；待到取放舟系統(tǒng)11將石墨舟8從工藝腔室6內(nèi)取出之后，將石墨舟8從取放舟系統(tǒng)11的承載區(qū)10取出，等待石墨舟8冷卻，然后卸載石墨舟8中的已經(jīng)蒸鍍好減反射膜的晶體硅硅片，至此，即完成了當(dāng)前蒸鍍減反射膜工藝的全部流程。

下面結(jié)合一具體實(shí)施例對(duì)未預(yù)熱和預(yù)熱兩種溫度情況做進(jìn)一步分析：

如圖4所示，本實(shí)施例中，石墨舟8裝載好晶體硅硅片之后，不對(duì)石墨舟8做預(yù)加熱處理時(shí)，石墨舟8的溫度tz0與環(huán)境溫度th0相同。將石墨舟8放置在取放舟系統(tǒng)11的承載區(qū)10之后，開啟密閉的工藝腔室6，此時(shí)，工藝腔室6內(nèi)的環(huán)境溫度為tg0，tg0>th0＝tz0。

工藝腔室6打開之后，由于工藝腔室6內(nèi)的環(huán)境溫度tg0與工藝腔室6外的環(huán)境溫度th0之間存在有溫度差δtgh，δtgh＝tg0-th0，因此，工藝腔室6內(nèi)的熱量將通過分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和分子間的碰撞傳遞到工藝腔室6外。同時(shí)工藝腔室6內(nèi)的高溫氣體與低溫石墨舟8直接接觸時(shí)，由于存在溫度差δtgz，δtgz＝tg0-tz0，依靠分子間的碰撞同樣存在熱量從高溫氣體向低溫石墨舟8傳遞的對(duì)流換熱現(xiàn)象。在時(shí)間相等，物性參數(shù)(如，對(duì)流換熱系數(shù))相同的前提下，由傅里葉定律和牛頓冷卻公式可知，溫度差越大，即溫度梯度越大，傳遞的熱量越多，即工藝腔室6內(nèi)的環(huán)境溫度下降越多。最后，待到取放舟系統(tǒng)11完成石墨舟8的推送，工藝腔室6再次密閉之后，管式加熱爐體9的溫度控制過程的初始溫度下降到t0。

如圖4所示，本實(shí)施例中，石墨舟8裝載好晶體硅硅片之后，對(duì)石墨舟8做預(yù)加熱處理時(shí)，石墨舟8的溫度t′z0與環(huán)境溫度th0不再相等，t′z0>th0。因?yàn)閠′z0>th0，石墨舟8在被放置在取放舟系統(tǒng)11的承載區(qū)10的過程中以及隨后等待開啟密閉的工藝腔室6的動(dòng)作完成的時(shí)間內(nèi)，石墨舟8與周圍環(huán)境間也存在有對(duì)流換熱現(xiàn)象，即石墨舟8對(duì)周圍環(huán)境有加熱的作用，密閉的工藝腔室6打開之后有環(huán)境溫度t′h0，t′h0>th0。此時(shí)，工藝腔室6內(nèi)部的環(huán)境溫度仍為tg0，tg0>t′h0，tg0>t′z0，由此可知，當(dāng)前工藝腔室6內(nèi)的環(huán)境溫度tg0與工藝腔室6外的環(huán)境溫度t′h0之間的溫度差為δt′gh，δt′gh＝tg0-t′h0<δtgh，同時(shí)，工藝腔室6內(nèi)的高溫氣體與低溫石墨舟8之間的溫度差δt′gz，δt′gz＝tg0-t′z0<δtgz。溫度差越小，溫度梯度越小，傳遞的熱量越少，即工藝腔室6內(nèi)的環(huán)境溫度下降越少。最后，待到取放舟系統(tǒng)11完成石墨舟8的推送，工藝腔室6再次密閉之后，管式加熱爐體9的溫度控制過程的初始溫度下降到t0′，其中t0′>t0。

本實(shí)施例中，管式加熱爐體9的溫度控制過程中，石墨舟8和晶體硅硅片本身都需要吸收熱量。因?yàn)橐呀?jīng)對(duì)石墨舟8做了預(yù)加熱處理，所以在管式加熱爐體9的溫度控制過程中，石墨舟8和晶體硅硅片本身需要吸收的熱量就會(huì)小于未對(duì)石墨舟8做預(yù)加熱處理時(shí)石墨舟8和晶體硅硅片本身需要吸收的熱量，有利于管式加熱爐體9的快速升溫。

本實(shí)施例中，石墨舟8預(yù)加熱處理可以與蒸鍍減反射膜工藝并行運(yùn)行，即在等待有空閑、可用的工藝腔室6的這段時(shí)間內(nèi)完成石墨舟8預(yù)加熱處理。石墨舟8預(yù)加熱處理不占用整個(gè)蒸鍍減反射膜工藝的總時(shí)間。同時(shí)，在管式pecvd設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程中，4個(gè)工藝腔室6不會(huì)同步運(yùn)行，且石墨舟8預(yù)加熱處理所需時(shí)間較短，所以單臺(tái)管式pevcd設(shè)備配備一個(gè)石墨舟預(yù)加熱處理裝置便可以滿足單臺(tái)pevcd設(shè)備中所有工藝腔室6的使用要求。

綜上所述，對(duì)石墨舟8做預(yù)加熱處理，可以減小管式加熱爐體9的溫度控制過程的初始溫度t0與設(shè)定溫度ts之間的差值δt，繼而減小管式加熱爐體9的恒溫時(shí)間。最終減少晶體硅硅片表面蒸鍍減反射膜工藝的時(shí)間，提高管式pecvd設(shè)備的產(chǎn)能。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。