一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，所述裝置包含有外腔體，內(nèi)腔體，噴淋板，加熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，工藝氣體系統(tǒng)，尾氣處理裝置和真空泵；內(nèi)腔體設(shè)于外腔體內(nèi)的支架上，噴淋板設(shè)于內(nèi)腔體頂部且同時(shí)為內(nèi)腔體的頂蓋；加熱系統(tǒng)設(shè)于內(nèi)腔體外側(cè)，冷卻系統(tǒng)設(shè)于外腔體外側(cè)，工藝氣體系統(tǒng)通過(guò)工藝氣體管道及脈沖閥與內(nèi)腔體連接，內(nèi)腔體通過(guò)真空管道依次與尾氣處理裝置、真空泵連接；所述噴淋板通過(guò)內(nèi)腔體的內(nèi)法蘭與內(nèi)腔體固定連接，所述噴淋板通過(guò)連接軸及彈簧與外腔體蓋固定。太陽(yáng)能電池片批量垂直放置在承載舟上，多個(gè)承載舟同時(shí)置于內(nèi)腔體；所述太陽(yáng)能電池片平行于工藝氣體流動(dòng)方向。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及到真空鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于原子層沉積技術(shù)的太陽(yáng)能電池真空鍍膜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高效晶硅電池是光伏產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。為最大限度增加晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率，晶硅電池表面鈍化工藝是高效電池制造的必要手段之一。并且隨著電池生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步提尚在不斷改進(jìn)和提尚。
[0003]原子層沉積(Atomic layer deposit1n，ALD)技術(shù)是一個(gè)以表面化學(xué)氣相反應(yīng)為基礎(chǔ)的薄膜沉積技術(shù)。它通過(guò)將兩種以上的化學(xué)氣體前驅(qū)物分開(kāi)導(dǎo)入反應(yīng)腔，使得每一種前驅(qū)物在基地表面分別發(fā)生充分飽和的表面化學(xué)反應(yīng)，其間對(duì)飽和表面反應(yīng)后的氣相反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的氣體吹掃干凈，因此可以將物質(zhì)以單原子膜形式鍍?cè)诨妆砻?，并?duì)所沉積的薄膜的厚度及均勻度精確控制在原子層厚度范圍內(nèi)。有別于傳統(tǒng)的薄膜沉積技術(shù)，例如物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n，PVD)、化學(xué)氣相沉積(Chemical VaporDeposit1n)等，ALD在非平面復(fù)雜結(jié)構(gòu)及三維結(jié)構(gòu)表面可形成高質(zhì)量、無(wú)針孔、保形性薄膜等獨(dú)特性能。原子層沉積(ALD)技術(shù)作為最先進(jìn)的薄膜沉積技術(shù)之一，已廣泛應(yīng)用于先進(jìn)的微電子、顯示器、MEMS、感應(yīng)器、光伏電池等制造業(yè)。對(duì)于高效晶硅電池，原子層沉積所制薄膜材料，例如三氧化二鋁，二氧化硅等可作為場(chǎng)效應(yīng)鈍化膜，通過(guò)降低晶硅表面缺陷延長(zhǎng)電子和空穴對(duì)的結(jié)合時(shí)間，從而增加少子壽命，達(dá)到增加光電轉(zhuǎn)換效率。然而受限于缺乏有效的批量生產(chǎn)型原子層沉積裝置，該技術(shù)一直未能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池片的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，ALD反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)氣體在進(jìn)氣管或者氣體分布管中混合，在進(jìn)入反應(yīng)腔體內(nèi)就發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以及現(xiàn)有的ALD裝置無(wú)法大批量進(jìn)行原子層沉積，進(jìn)入批量生產(chǎn)模式，本發(fā)明提出了一種可以批量生產(chǎn)的原子層沉積裝置。
[0006]通過(guò)對(duì)內(nèi)腔體的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，用一狹窄的內(nèi)腔體通道，并用抽氣氣流控制原子氣流的流向，讓更多的基片置于該氣氛中，通過(guò)對(duì)源的量的控制，來(lái)沉積一層或多層原子層，該方法成膜均勻，優(yōu)于CVD氣相沉積薄膜。該裝置還運(yùn)用了噴淋板技術(shù)，能有效地阻止CVD薄膜的產(chǎn)生。
[0007]本發(fā)明通過(guò)應(yīng)用噴淋板技術(shù)，使現(xiàn)有ALD技術(shù)中反應(yīng)氣體分布的不均勻性的問(wèn)題得到解決；內(nèi)腔體的內(nèi)蓋和外腔體蓋是聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，外腔體蓋關(guān)閉同時(shí)，噴淋板也同時(shí)關(guān)閉；內(nèi)外腔體內(nèi)通過(guò)壓力差來(lái)保證內(nèi)腔體的原子層不泄漏到無(wú)關(guān)區(qū)域，只能跟隨抽氣氣流方向，參與原子層沉積;該裝置還裝有尾氣處理裝置，采用多層濾片，再通入空氣反應(yīng)，消除尾氣，生成無(wú)害物質(zhì)。
[0008]2、本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0009]真空原子層沉積裝置，所述裝置包含有外腔體，內(nèi)腔體，噴淋板，加熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，工藝氣體系統(tǒng)，真空栗和尾氣處理裝置；內(nèi)腔體放置在外腔體的中心位置，中間通過(guò)支架支撐，噴淋板設(shè)于內(nèi)腔體頂部且同時(shí)為內(nèi)腔體的頂蓋;加熱系統(tǒng)設(shè)于內(nèi)腔體外側(cè)，冷卻系統(tǒng)設(shè)于外腔體外側(cè)，工藝氣體系統(tǒng)通過(guò)工藝氣體管道及脈沖閥與內(nèi)腔體連接，內(nèi)腔體通過(guò)工藝氣體管道依次與尾氣處理裝置、真空栗連接;其特征在于，所述噴淋板通過(guò)連接軸及彈簧與外腔體蓋固定。
[0010]外腔體和內(nèi)腔體均為水平放置，外腔體蓋及真空管路設(shè)置在外腔體的側(cè)面，批量太陽(yáng)能電池片由外腔體蓋進(jìn)入內(nèi)腔體，進(jìn)行裝載。
[0011]工藝氣體系統(tǒng)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生ALD反應(yīng)所需要的氣體，并通過(guò)工藝氣體管道連接將氣體送入內(nèi)腔體內(nèi)；內(nèi)腔體的抽氣口穿過(guò)外腔體的尾端法蘭，內(nèi)腔體的尾端外壁與外腔體的尾端法蘭的內(nèi)壁表面接觸，內(nèi)腔體與外腔體之間有空隙，不完全隔離，真空栗對(duì)內(nèi)外腔體同時(shí)抽氣。外腔體設(shè)有可調(diào)節(jié)氣體流量器，通過(guò)調(diào)整內(nèi)腔體與外腔體接觸面間隙以及內(nèi)外腔體氣體流量，可控制內(nèi)外腔體的壓力差，并使外腔體壓力大于內(nèi)腔體壓力。
[0012]真空栗可對(duì)內(nèi)外腔體同時(shí)抽氣，內(nèi)外腔體通過(guò)注入適量惰性氣體來(lái)達(dá)到壓力平衡，滿(mǎn)足工藝要求。通過(guò)真空栗和工藝氮?dú)獾恼{(diào)節(jié)達(dá)到內(nèi)外腔體不同的壓力，保證內(nèi)反應(yīng)腔的氣流和流向穩(wěn)定。
[0013]噴淋板和外腔體蓋通過(guò)四根連接軸連接，噴淋板在連接軸上滑動(dòng)，所述連接軸上套設(shè)四根耐高溫彈簧。本發(fā)明采用氣缸將外腔蓋壓緊密封，在關(guān)閉外腔體蓋的同時(shí)，通過(guò)彈簧彈力將噴淋板壓緊，實(shí)現(xiàn)噴淋板與內(nèi)腔體的密封。
[0014]加熱系統(tǒng)設(shè)于內(nèi)腔體外側(cè)，用于加熱內(nèi)腔體，達(dá)到ALD反應(yīng)所需要的溫度;冷卻系統(tǒng)設(shè)于外腔體外側(cè)，用于冷卻外腔體和用于冷卻需要密封件等需要保持一定低溫的零部件。所述噴淋板與外腔體蓋中間設(shè)有隔熱板。
[0015]工藝氣體通過(guò)管道穿過(guò)外腔體，進(jìn)入內(nèi)腔體法蘭，內(nèi)腔體法蘭上有連接外腔體的孔，再通過(guò)內(nèi)腔體法蘭的出氣口流入到噴淋板。
[0016]另一種實(shí)施方案為，工藝氣體及載氣通過(guò)管道與噴淋板連接，再在真空下將工藝氣體及載氣從噴淋板噴出。
[0017]所述噴淋板上設(shè)有進(jìn)氣管與氣體分布管；進(jìn)氣管相互獨(dú)立且氣體分布管相互獨(dú)立。
[0018]在工藝氣體的管道上裝有帶脈沖的ALD三通閥，通過(guò)對(duì)ALD脈沖閥的控制達(dá)到對(duì)工藝氣體量的控制，從而控制基片上膜的厚度或原子沉積的層數(shù)。
[0019]尾氣處理裝置連接在真空栗和內(nèi)腔體之間，通過(guò)抽氣，將腔體的尾氣抽至尾氣處理裝置內(nèi)，再充入定量空氣與之反應(yīng)，生成無(wú)害顆粒。
[0020]太陽(yáng)能電池片批量垂直放置在承載舟上，多個(gè)承載舟從側(cè)面裝載，置于內(nèi)腔體，太陽(yáng)能電池片平行于工藝氣體流動(dòng)方向。
[0021]3、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0022]本發(fā)明通過(guò)對(duì)內(nèi)腔體的獨(dú)特設(shè)計(jì)，與承載基片的載具的外型保持一致，在真空栗的作用下，保證氣流的流向和均勻穩(wěn)定，以適用批量生產(chǎn);通過(guò)噴淋板的設(shè)計(jì)，讓原子層沉積局限在內(nèi)腔的狹窄的空間里;噴淋板反應(yīng)氣體的進(jìn)氣工藝氣體管道和分布工藝氣體管道是完全獨(dú)立的，保證了反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔前完全獨(dú)立，完全避免了CVD的產(chǎn)生，而且氣流反應(yīng)腔內(nèi)分布均勻，利于得到好的原子沉積層;尾氣處理裝置，將危險(xiǎn)的氣體，在多層的濾片的作用下與空氣反應(yīng)，生成無(wú)害的物質(zhì)，使裝置的生產(chǎn)更加環(huán)保。
[0023]太陽(yáng)能電池片垂直放置在承載舟上，平行于工藝氣體流動(dòng)方向，保證了每片電池片所鍍薄膜的均勻性，并可避免顆粒污染物附著在電池片上，保證了高品質(zhì)原子層沉積所制鈍化膜。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1本發(fā)明真空原子層沉積裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0025]其中，1-內(nèi)腔體;6-噴淋板；；9-外腔體;IO-加熱系統(tǒng)；11-冷卻系統(tǒng)；12-ALD閥；13-尾氣處理裝置；14-真空栗；15-0-惰性氣體載氣；15-1第一材料源瓶；15-2第二材料氣體反應(yīng)源；15-3第三材料源瓶;15-4第四材料源瓶；。
[0026]圖2本發(fā)明的內(nèi)腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中，1-內(nèi)腔體;2-內(nèi)腔體法蘭;3-內(nèi)腔體的尾端法蘭;4-抽氣口； 5-工藝氣體口。
[0028]圖3本發(fā)明的噴淋板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]其中，6-噴淋板;6-1噴淋板進(jìn)氣口；6_2噴淋口 ；6_3噴淋板固定座。
[0030]圖4A本發(fā)明噴淋板與外腔體蓋的連接的主視圖。
[0031]其中，6-噴淋板;7-外腔體蓋。
[0032]圖4B本發(fā)明噴淋板與外腔體蓋的連接的側(cè)視圖。
[0033]其中，6_噴淋板;7-外腔體蓋;8-隔熱板。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0035]如圖1所示，為真空原子層裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]所述裝置包含有內(nèi)腔體I，噴淋板6，外腔體9，加熱系統(tǒng)10，冷卻系統(tǒng)11，工藝氣體系統(tǒng)15，真空栗14和尾氣處理裝置13。
[0037]內(nèi)腔體I設(shè)于外腔體9內(nèi)的支架上，噴淋板6設(shè)于內(nèi)腔體I頂部，噴淋板6同時(shí)為內(nèi)腔體I的頂蓋;加熱系統(tǒng)10設(shè)于內(nèi)腔體I外側(cè)，冷卻系統(tǒng)11設(shè)于外腔體9外側(cè)，工藝氣體系統(tǒng)通過(guò)工藝氣體管道及脈沖閥12與內(nèi)腔體I連接，內(nèi)腔體I通過(guò)真空管道依次與尾氣處理裝置13、真空栗14連接，反應(yīng)氣體在內(nèi)腔體內(nèi)排出后，先經(jīng)過(guò)尾氣處理裝置13進(jìn)行處理，在進(jìn)入真空栗14。
[0038]工藝氣體系統(tǒng)為ALD反應(yīng)提供各種不同的反應(yīng)氣體源、吹掃用惰性氣體15-0，其中第一材料源瓶15-1，第二材料源瓶15-2，第三材料源瓶15-3，第四材料源瓶15_4中，分別盛放著不同的液體或固體化學(xué)源材料，通過(guò)惰性氣體將需要的化學(xué)源材料載出，第二材料源瓶15-2為氣體源，盛放著氣態(tài)化學(xué)源。所有反應(yīng)氣體源均與惰性氣體連接，惰性氣體作為ALD反應(yīng)的載氣和吹掃氣體。
[0039]基片放置在內(nèi)腔體I中，通過(guò)ALD反應(yīng)，氣體在基片上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成鍍膜。
[0040]如圖2所示，為真空原子層沉積裝置的內(nèi)腔體的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)腔體I設(shè)有內(nèi)腔體法蘭2，內(nèi)腔體法蘭2上設(shè)有抽氣口4，該抽氣口連接抽真空裝置，用于保證內(nèi)腔體I內(nèi)的真空狀態(tài)；內(nèi)腔體I的尾部設(shè)有尾端法蘭3，尾端法蘭3上設(shè)有工藝氣體口 5。[0041 ] 如圖3所示，為噴淋板6的結(jié)構(gòu)示意圖，噴淋板6上設(shè)有進(jìn)氣口6-1，噴淋口 6_2，噴淋板固定板6-3 ；噴淋板6通過(guò)噴淋板固定板6-3與外腔體蓋固定，本實(shí)施例中進(jìn)氣口設(shè)有4個(gè)，分別位于噴淋板的四個(gè)角上。
[0042]如圖4A和圖4B所示，所述噴淋板6通過(guò)內(nèi)腔體I的內(nèi)腔體法蘭2與內(nèi)腔體I固定連接，所述噴淋板6通過(guò)連接軸及彈簧與外腔體蓋7固定。
[0043]以上示意性地對(duì)本發(fā)明的創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍包括但不限于上述的描述。附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受到本發(fā)明的啟示，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與本發(fā)明的技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，所述裝置包含有外腔體，內(nèi)腔體，噴淋板，加熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，工藝氣體系統(tǒng)，尾氣處理裝置和真空栗；內(nèi)腔體設(shè)于外腔體內(nèi)的支架上，噴淋板設(shè)于內(nèi)腔體頂部且同時(shí)為內(nèi)腔體的頂蓋;加熱系統(tǒng)設(shè)于內(nèi)腔體外側(cè)，冷卻系統(tǒng)設(shè)于外腔體外側(cè)，工藝氣體系統(tǒng)通過(guò)工藝氣體管道及脈沖閥與內(nèi)腔體頂蓋連接，內(nèi)腔體通過(guò)工藝氣體管道依次與尾氣處理裝置、真空栗連接;其特征在于，所述噴淋板通過(guò)內(nèi)腔體的內(nèi)法蘭與內(nèi)腔體固定連接，所述噴淋板通過(guò)連接軸及彈簧與外腔體蓋固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，其特征在于，外腔體和內(nèi)腔體均為水平放置，外腔體蓋及真空管路設(shè)置在外腔體的側(cè)面，批量太陽(yáng)能電池片由外腔體蓋進(jìn)入內(nèi)腔體，進(jìn)行裝載。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，其特征在于，噴淋板和外腔體蓋通過(guò)四根連接軸連接，噴淋板在連接軸上滑動(dòng)，所述連接軸上套設(shè)四根耐高溫彈簧;在關(guān)閉外腔體蓋的同時(shí)，通過(guò)彈簧彈力將噴淋板壓緊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，其特征在于，所述噴淋板與外腔體蓋中間設(shè)有隔熱板。5.根據(jù)權(quán)利要求3任一項(xiàng)所述的一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，其特征在于，所述噴淋板上設(shè)有進(jìn)氣口，工藝氣體通過(guò)工藝氣體管道與噴淋板上的進(jìn)氣口連接，工藝氣體由噴淋板上的進(jìn)氣口進(jìn)入內(nèi)腔體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空原子層沉積裝置，其特征在于，所述噴淋板上設(shè)有進(jìn)氣管與氣體分布管;進(jìn)氣管相互獨(dú)立且氣體分布管相互獨(dú)立。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，其特征在于，所述內(nèi)腔體的抽氣口穿過(guò)外腔體的尾端法蘭，內(nèi)腔體的尾端外壁與外腔體的尾端法蘭的內(nèi)壁表面接觸，真空栗對(duì)內(nèi)外腔體同時(shí)抽氣。8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，其特征在于，所述外腔體設(shè)有可調(diào)節(jié)氣體流量器，通過(guò)調(diào)整內(nèi)腔體與外腔體接觸面間隙以及內(nèi)外腔體氣體流量，可控制內(nèi)外腔體的壓力差，并使外腔體壓力大于內(nèi)腔體壓力。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)的原子層沉積真空鍍膜裝置，其特征在于，太陽(yáng)能電池片批量垂直放置在承載舟上，多個(gè)承載舟同時(shí)置于內(nèi)腔體;所述太陽(yáng)能電池片平行于工藝氣體流動(dòng)方向。
【文檔編號(hào)】C23C16/455GK105925960SQ201610397181
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】黎微明, 左敏, 李翔, 胡彬, 潘景偉
【申請(qǐng)人】江蘇微導(dǎo)納米裝備科技有限公司