專利名稱：一種帶有內(nèi)加熱器的pecvd系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大面積、高速沉積硅基薄膜的真空鍍膜裝置，特別涉及一種帶有 內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圍繞提高光電轉(zhuǎn)換效率和降低生產(chǎn)成本兩大目標的各種新型太陽能電池的研究 工作，一直在各發(fā)達國家及一些發(fā)展中國家積極進行。太陽電池薄膜化是降低成本的主要 發(fā)展方向，因此薄膜太陽能電池(非晶硅、非晶硅/微晶硅疊層電池等)成為全球新型太陽 能電池研究開發(fā)的一大熱點。另外薄膜電池如何將新技術(shù)的突破和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化結(jié)合，生 產(chǎn)設備是制約薄膜電池發(fā)展的關(guān)鍵?，F(xiàn)代的薄膜制備工藝，尤其是不斷創(chuàng)新的PECVD技術(shù) 對設備的性能提出很高的要求。因此，先進的真空薄膜沉積設備構(gòu)成了整個薄膜材料和器 件技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。一般整套硅薄膜電池生產(chǎn)線包括超聲清洗設備、等離子體增強化學氣相沉積系 統(tǒng)(簡稱PECVD系統(tǒng))、磁控濺射鍍鋁設備、激光刻劃機、電池測試系統(tǒng)、烘烤系統(tǒng)和其他 輔助設備。其中PECVD系統(tǒng)為硅薄膜電池生產(chǎn)線的核心設備，制約著整條生產(chǎn)線的性能， PECVD系統(tǒng)即等離子體增強化學氣相沉積系統(tǒng)，PECVD技術(shù)的原理是利用低溫等離子體作 能量源，樣品置于低壓下射頻放電的電極上，通入的工藝氣體，在射頻放電后形成等離子 體，等離子體中含有大量高能電子，它們可以提供化學氣相沉積過程所需的激活能。電子與 氣相分子的碰撞可以促進工藝氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離過程，生成活性很高的各 種化學基團，這些化學基團再經(jīng)一系列反應，在樣品表面形成固態(tài)薄膜。硅基薄膜太陽電池是利用PECVD法在具有透明導電膜(TCO)的玻璃基板(玻璃基 片)上沉積p-i-n、p-i-n/p-i-n或者p-i-n/p-i-n/p-i-n結(jié)構(gòu)的硅基薄膜光電轉(zhuǎn)換層，然 后制作背電極而成。在薄膜太陽能電池整個生產(chǎn)制造過程中，硅基薄膜沉積至關(guān)重要，其中 的硅基材料可以是非晶硅、納米硅、微晶硅、多晶硅以及非晶鍺硅等硅合金材料等。薄膜電 池中光電轉(zhuǎn)換層中每層膜的厚度只有十幾 幾百納米，膜沉積的好壞將直接關(guān)系到太陽能 電池的電性能及外觀質(zhì)量，它的沉積過程除與工藝參數(shù)如溫度、壓力、流量、功率、工作氣體 配比等因素有關(guān)系外，還與PECVD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。傳統(tǒng)的硅基薄膜太陽電池制造的PECVD系統(tǒng)采用了單片沉積的電容耦合式PECVD 系統(tǒng)、具有多個線形相互耦合的鍍膜室的內(nèi)嵌(inline)PECVD系統(tǒng)，或者多個環(huán)繞轉(zhuǎn)移室 的反應室的多室簇型PECVD系統(tǒng)(cluster)。單片沉積的電容耦合式PECVD系統(tǒng)中，激發(fā)電 極和接地電極只有一對，被用于鍍膜的基板一般放置于接地電極上，接地電極的背面有一 加熱器，給基板提供一預定溫度，激發(fā)電極上鑿有適當密度的孔穴，工藝氣體通過這些孔穴 進入放電區(qū)，所以激發(fā)電極上不能放置基板，這種PECVD系統(tǒng)的生產(chǎn)力受到嚴重的限制。在 具有稍大生產(chǎn)能力的內(nèi)嵌系統(tǒng)中，形成硅薄膜的基板必須不斷從一個反應室移動到另一個 反應室來執(zhí)行下一道工序，這意味著如果一個反應室出現(xiàn)故障，那么整個系統(tǒng)必須停止工 作，這種相互依賴性嚴重制約了它的穩(wěn)定性和生產(chǎn)能力。同時對于簇型PECVD設備，基板是
3通過中轉(zhuǎn)室移進或移出周圍的鍍膜室，每個鍍膜室和中轉(zhuǎn)室之間由活動門連接，使單個鍍 膜室處于密封狀態(tài)，其中一個鍍膜室出現(xiàn)故障，不會影響到其它鍍膜室，克服了上述內(nèi)嵌系 統(tǒng)的缺點，但是由幾個鍍膜室組成的簇型PECVD設備極其復雜并且昂貴，由于快捷可靠的 運行對其機械精確度要求極高，另外由于空間有限，只有少量鍍膜室能與中轉(zhuǎn)室連接，這意 味著無法通過增加鍍膜室來增加生產(chǎn)量。因此上述PECVD系統(tǒng)不適合用于大型基板鍍膜， 特別是硅基薄膜太陽電池的低成本高產(chǎn)量的生產(chǎn)。最早用于工業(yè)化生產(chǎn)硅基薄膜太陽電池的PECVD系統(tǒng)是美國Chronar公司設計的 內(nèi)聯(lián)式非晶硅太陽能電池的PECVD系統(tǒng)，見圖1，整個PECVD系統(tǒng)有6個真空室1-1，真空室 外置加熱器1-2，每個真空室裝1個可移式等離子箱1-3，可移式等離子箱采用單激發(fā)電極 1-4，每個可移式等離子箱裝4片基板1-5，即生產(chǎn)線一批次沉積24片基板?；宓拿娣e是 305X915^(12" X36")。它的不足之處為采用六個真空室，真空室多，整個真空系統(tǒng)復 雜；6個分立可移式等離子箱，所以裝卸過程往往是費時的、繁瑣的，效率低；每批所裝的基 板少，只有24片，且基板的面積小(305 X 915mm)，所以產(chǎn)量低。針對上述問題，上世紀八十年代，美國APS和EPV公司在美國Chrona公司的六個 真空室、單激發(fā)電極的設備基礎上進行了改進，采用單真空室2-1，真空室2-1裝一個可移 式等離子箱2-2，每個可移式等離子箱內(nèi)置12個激發(fā)電極2-3，可裝12 X 4 = 48片基板2_4， 即生產(chǎn)線一批次沉積48片基板，基板的面積為635 X 1245mm、760 X 1250mm，見圖2。該系 統(tǒng)相對于Chrona公司的系統(tǒng)相比，簡化了設備，優(yōu)化了真空系統(tǒng)，產(chǎn)量也相應增大，并降低 了生產(chǎn)成本，更適合大面積高速的基于硅基薄膜的太陽能電池的生產(chǎn)，但仍然存在下述問 題一方面，由于這樣的可移動式等離子箱體積很大，而所有的PECVD系統(tǒng)采用的加 熱方式為外加熱方式，即加熱管緊靠真空室壁面的外側(cè)，所以靠近四周壁面的溫度高，可移 式等離子箱中間的溫度相對較低，而在薄膜沉積的PECVD系統(tǒng)的真空環(huán)境中不可能用傳統(tǒng) 的方法通過鼓風機來解決上述問題。因此大型可移式等離子箱中溫度的分布很難達到理想 的均勻度，由于溫度不均勻性導致基板之間以及同一基板不同位置所沉積膜的厚度不均勻 性十分明顯，這對硅薄膜材料的物理及電學參數(shù)影響很大，進一步影響太陽能電池的電性 能及外觀質(zhì)量。另一方面，可移式等離子箱多采用的是12個激發(fā)電極并聯(lián)?？梢剖降入x子箱中電 極的大小略高于基板的大小，例如要制備635 X 1245mm的硅薄膜太陽電池，電極的大小一 般大于650 X 1270mm。可移式等離子箱主要使用不銹鋼材料，這樣一個可移式等離子箱的重 量可達到500Kg以上，由于自身過重，對于非自動連續(xù)生產(chǎn)，要靠手動操作，這使得可移式 等離子箱在移進、移出時工人操作不方便、并存在安全隱患。鑒于上述PECVD系統(tǒng)存在的問題，我們在單個真空室內(nèi)，加上數(shù)個內(nèi)加熱器，厚度 為10 30mm，將單真空室內(nèi)腔變1為2或3個，但仍為同一集成真空室，一個真空室內(nèi)腔裝 一個可移式等離子箱，所以整個真空室可裝2個或3個可移式等離子箱，而1個可移式等離 子箱可以裝5 10個電極，即每1個可移式等離子箱可裝20 40片基片，那么如裝兩個 等離子箱，整個真空室一次可裝40 80片基片，如裝3個等離子箱，整個真空室一次可裝 60 120片基片。專門為低成本硅基薄膜太陽電池的可靠高質(zhì)量生產(chǎn)而設計的新型PECVD 系統(tǒng)實現(xiàn)了大面積、高產(chǎn)量、高質(zhì)量、降低了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，易操作，工作 穩(wěn)定，效率、質(zhì)量高的可用于生產(chǎn)大面積硅基薄膜太陽能電池制作的帶有內(nèi)加熱器的PECVD 系統(tǒng)。為此，本發(fā)明提供了一種帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，包括帶有進、出氣口的真空 室和置于真空室內(nèi)用于鍍膜的可移式等離子箱，所述真空室的外周四壁上設有用于給真空 室整體進行加熱的加熱板，其特征在于該系統(tǒng)中的可移式等離子箱至少為兩個，各可移式 等離子箱平行排列于真空室內(nèi)，各可移式等離子箱之間設有用于使真空室內(nèi)均勻受熱的內(nèi) 加熱器。其中，所述真空室內(nèi)底部設有軌道，所述可移式等離子箱底部裝有滑輪，可移式等 離子箱由滑輪承載并沿軌道移動。其中，所述內(nèi)加熱器包括兩個輻射板和夾在輻射板之間的加熱管，所述兩個輻射 板通過支撐部件與真空室內(nèi)上、下端固接，所述加熱管的端部穿過法蘭予以固定。其中，所述支撐部件由卡槽和支柱組成，所述兩個輻射板卡接在卡槽中，支柱與真 空室內(nèi)上、下端固接；所述法蘭的外周沿處套接有密封圈。其中，所述內(nèi)加熱器與可移式等離子箱的間距為5-12cm。其中，所述可移式等離子箱內(nèi)安裝有電極即交替放置的激發(fā)電極和接地電極，所 述最外側(cè)的兩個接地電極作為側(cè)板、其內(nèi)側(cè)承載一個基板，除了側(cè)板以外的其余電極均各 承載兩個基板，各相鄰的電極之間形成放電區(qū)，所述激發(fā)電極與所述可移式等離子箱的其 他部位絕緣，每個激發(fā)電極均獨立的由一電源和功率匹配器供能，所述電極的頂部設有一 公共的噴淋板、底部設有一公共的不銹鋼板，噴淋板和不銹鋼板上設有孔穴，所述噴淋板的 頂部設有一蓋板，蓋板上設有與真空室上端進氣口相連通的入氣口，所述可移式等離子箱 的底部裝有滑輪。其中，所述激發(fā)電極的個數(shù)為N個，所述接地電極的個數(shù)為N+1個，其中N為整數(shù) 且5彡N彡10。其中，所述電源采用外置的射頻電源，電源與激發(fā)電極的邊緣通過屏蔽電纜連接。其中，所述孔穴的孔徑Φ為1 4mm，孔距d為10 30mm。其中，所述基板面積為(381 1243) X (915 1778)mm，即基板寬度為381 1243mm、長度為 915 1778mm。本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝片、卸片、進爐、出爐易于操作，更提高了 產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量；2、本發(fā)明采用獨立的可移式等離子箱，避免相互之間的影響；3、本發(fā)明采用1個真空室，真空室可根據(jù)需要裝設多個可移式等離子箱，各相鄰 的等離子箱之間分別設有一個內(nèi)加熱器，本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)通過對結(jié)構(gòu)上的改進提高了 單室一次沉積的產(chǎn)品的數(shù)量，大大提高了單室沉積系統(tǒng)的產(chǎn)量，并保證整個系統(tǒng)中溫度分 布的均勻性，使真空室內(nèi)的大面積產(chǎn)品獲得高度均勻的加熱，從而提高了整個系統(tǒng)的性能。4、本發(fā)明在每兩個可移式等離子箱之間采用一內(nèi)加熱器，有利于保持可移式等離子箱內(nèi)部極板的溫度，使玻璃基板的溫度更恒定均勻，從而達到大面積鍍膜的均勻性，更提 高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性；


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中Chronar公司的Six-pack系統(tǒng)示意圖，其中，1_1_真空室；
1-2-加熱器；1-3-可移式等離子箱；1-4-激發(fā)電極；1-5-基板；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中EPV公司的一次沉積48片基板的PECVD系統(tǒng)的示意圖，其中，
2-1-真空室；2-2-可移式等離子箱；2-3-激發(fā)電極；2-4-基板；圖3a為本發(fā)明所述PEVCD系統(tǒng)實施例1的內(nèi)部示意圖(即采用兩個可移式等離 子箱、每個可移式等離子箱裝6個激發(fā)電極的PECVD系統(tǒng)的內(nèi)部示意圖)；圖3b為本發(fā)明所述PEVCD系統(tǒng)實施例2的內(nèi)部示意圖(即采用兩個可移式等離 子箱、每個可移式等離子箱裝8個激發(fā)電極的PECVD系統(tǒng)的內(nèi)部示意圖)；圖3c為本發(fā)明所述PEVCD系統(tǒng)實施例3的內(nèi)部示意圖(即采用三個可移式等離 子箱、每個可移式等離子箱裝6個激發(fā)電極的PECVD系統(tǒng)的內(nèi)部示意圖)；圖4為本發(fā)明所述PECVD系統(tǒng)中內(nèi)加熱器的分解示意圖；其中1_真空室；2-可移式等離子箱；3-內(nèi)加熱器；4-激發(fā)電極；5-加熱板；6_進 氣系統(tǒng)；7-出氣口 ；8-電源；9-輻射板；10-加熱管；11-支撐部件；Ila-卡槽，lib-支柱， 12-法蘭；13-接地電極；14-基板；15-電纜；16-噴淋板；17-蓋板；18-孔穴；19-不銹 鋼板；20-進氣口 ；21-波紋管；22-入氣口 ；23-絕緣塊；24-滑輪；25-放電區(qū)；26-軌道， 27-抽氣系統(tǒng)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)作進一步闡述。實施例1本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)采用計算機控制，如圖3a所示，該PECVD系統(tǒng)采用單個真空 室，所述真空室1為長方形不銹鋼外殼體，其上端設有進氣口 20、下端設有出氣口 7，真空室 的外周四壁上附有加熱板5，以采用現(xiàn)有技術(shù)公知的電加熱板為佳，所述加熱板5通過機械 緊固機構(gòu)(例如鉚釘或螺絲)與真空室的外周四壁緊密接觸，以獲得對真空室壁面的有效 熱傳遞，進而對真空室內(nèi)的可移式等離子箱2進行均勻加熱。所述進氣口 20用于和進氣系 統(tǒng)6連通以便向等離子箱中輸入工作氣體，所述出氣口 7用于和抽氣系統(tǒng)27連通以便將真 空室內(nèi)反應后的工作氣體抽走，所述進氣系統(tǒng)6和抽氣系統(tǒng)27均采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公 知的現(xiàn)有技術(shù)。真空室內(nèi)平行放置有兩個可移式等離子箱2，每個可移式等離子箱2的底部設有 六個滑輪24，在真空室底部裝有數(shù)個平行排列的軌道26，可移式等離子箱便由滑輪24承 載沿軌道26推進真空室內(nèi)。每個可移式等離子箱中交替安裝有六個激發(fā)電極4和七個 接地電極13，其中最外側(cè)的兩個接地電極作為等離子箱的側(cè)板、其內(nèi)側(cè)承載一個基板，除 了側(cè)板以外的其余電極均各承載兩個基板14，所以該例中的每個等離子箱中的電極可以 承載24片基板，整個系統(tǒng)可以裝48片基板，電極的大部分被基板覆蓋，本例的基板面積 635X1245mm。每個激發(fā)電極均獨立的由一個射頻電源8供能，屏蔽電纜15牢固的連接在激發(fā)電極的邊緣上，另一端與外部配套的帶有功率匹配器的射頻電源相連，這種單獨供電 結(jié)構(gòu)使激發(fā)電極之間具有容錯性即一個電路出現(xiàn)問題(例如短路或斷路)影響射頻放電 時，可移式等離子箱中其它電路仍能繼續(xù)工作。各相鄰電極之間形成放電區(qū)25，電極的頂部 裝有一個帶有孔穴18的公共噴淋板16，噴淋板16的頂部裝有一蓋板17，噴淋板16和蓋板 17組成半封閉的容器并通過蓋板17上設置的入氣口 22與真空室上端的進氣口 20通過波 紋管21相連通，電極的底部即等離子箱的底部裝有一帶有孔穴18的公共不銹鋼板19，通過 進氣系統(tǒng)充入的混合氣體經(jīng)波紋管21引入可移式等離子箱中，從噴淋板上諸多孔穴18流 下來，沿著放電區(qū)25流動，反應后的氣體經(jīng)過不銹鋼板19上的諸多孔穴18，流到可移式等 離子箱和真空室內(nèi)壁的空間中，并通過出氣口 7由抽氣系統(tǒng)27排出真空室。激發(fā)電極與噴 淋板16和不銹鋼板19之間均安裝有聚酯絕緣快23以實現(xiàn)激發(fā)電極與可移式等離子箱2 之間的絕緣。本發(fā)明的關(guān)鍵是應用了一個放置于真空室中任兩個可移式等離子箱中間的內(nèi)加 熱器3，其與真空室外部加熱板5共同實現(xiàn)對真空室內(nèi)的均勻加熱。本例中在兩個可移式等 離子箱2的中間安裝一內(nèi)加熱器3，其尺寸為1500X950X20mm，加熱功率3000瓦，所述等 離子箱2和內(nèi)加熱器3均垂直于真空室底部放置。如圖4所示，所述內(nèi)加熱器3主要由兩個輻射板9、位于輻射板之間的U型加熱管 10及支撐部件11構(gòu)成，所述支撐部件11由卡槽Ila和支柱lib組成，兩個輻射板卡接在卡 槽中，支柱與真空室的內(nèi)部上、下端固接。U型加熱管10通過圓形不銹鋼法蘭達到固定，法 蘭的外周沿處套設有密封圈12，通過法蘭和密封圈的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了 U型加熱管與真空室外部 供電裝置(220V)的連接，U型加熱管10的功率為3000W，通過熱輻射對兩邊加熱體進行均 勻加熱，并使真空室內(nèi)的大面積樣品獲得高度均勻的加熱。內(nèi)加熱器與可移式等離子箱的 距離要適中，不能太遠或太近，太遠必將影響真空室的利用率和加熱裝置的熱利用律，距離 一般在5 12cm范圍內(nèi)，最好為8cm或者9cm。這種加熱方式使得單室中通過增加可移式 等離子箱個數(shù)進而增加基片數(shù)量的情況下，不影響整個真空室溫度分布的均勻性和成膜質(zhì) 量。內(nèi)加熱器的使用實現(xiàn)了高產(chǎn)量、低設備成本的生產(chǎn)，降低了溫度分布的不均勻性又提高 了硅基薄膜器件的質(zhì)量。下面對本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)的操作過程說明如下第一步，激光刻化后的鍍有二氧化錫膜的玻璃基板，經(jīng)超聲清洗干燥后，裝入可移 式等離子箱中，由輸運車推入預熱爐預熱，用于沉積PIN薄膜前預熱玻璃基板，預熱爐烘烤 溫度可調(diào)，PID溫控調(diào)節(jié)，預熱溫度一般設置為160 260°C。第二步，將預熱到指定溫度的兩個可移式等離子箱2，由輸運車傳送到PECVD系統(tǒng) 的不銹鋼真空室1前，可移式等離子箱便由滑輪24承載沿軌道26推進真空室。將激發(fā)電 極4和屏蔽電纜15連接好，將可移式等離子箱上端的入氣口 22通過軟的波紋管21的快 速插頭和真空室上端的進氣口 20相連，關(guān)閉真空室的密閉門，擰緊密封手輪。利用抽氣系 統(tǒng)27進行抽氣，直到所有管路和真空室達到一定的真空度，同時，真空室外部加熱板5和內(nèi) 加熱器3同時工作，真空室各區(qū)域包括可移式等離子箱在很短時間內(nèi)將升到預定的加熱溫 度，一般為150 250°C。第三部，在等離子箱中通過沉積處理以形成太陽能電池的P、I及N光電層。首先 利用進氣系統(tǒng)6將混合氣體通入等離子箱內(nèi)，混合氣體在放電區(qū)25分解。沉積PIN層前，首先通入氬氣并放電，氬氣放電的目的主要有兩個，一是對真空室進行清洗，特別是對玻璃 基板，二是對玻璃基板的等離子轟擊使其表面形成活性層，有利于硅基薄膜沉積在上面。然 后依次通入制備P層、I層、N層的工藝氣體，在玻璃基板上依次沉積P、I、N層，在每層沉積 后，均用Ar氣對真空室進行多次清洗，借以防止殘留摻雜劑的交叉污染。第四步，在完成一個P、I、N光電層之后，如果有需要，可再進行一次或兩次PIN層 的沉積，分別形成雙結(jié)或三節(jié)疊層硅基薄膜太陽電池，此時第二或第三個結(jié)的本征層可做 成a-Si、a-SiGe、μ c_Si、poly-Si、nC_Si等，擴大硅基薄膜太陽電池的光譜吸收范圍，提高 電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。第二或第三結(jié)所用工藝氣體和工藝參數(shù)根據(jù)需要而改變，沉積時 重復第三步操作。第五步，鍍完膜后，再次用進氣系統(tǒng)對真空室內(nèi)充入Ar氣進行多次沖洗，然后再 沖入氮氣N2至一個大氣壓，開啟真空室的密封門，用輸送車將在軌道上放置的兩個可移式 等離子箱從真空室取出，自然冷卻到室溫，進入下一道工序。同時新預熱好的下一批基板進 入真空室重復執(zhí)行以上操作過程。實施例2本例所述的PECVD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作過程基本同實施例1，唯有不同的在于如圖3b所示，本例所述的PECVD系統(tǒng)采用單個真空室，真空室中平行放置兩個可 移式等離子箱，每個可移式等離子箱有8個激發(fā)電極，可以承載32片基板，整個系統(tǒng)可以裝 64片基板，基板面積381 X 1270mm,兩個可移式等離子箱的中間有一個內(nèi)加熱器，加熱裝置 的尺寸為1500 X 760 X 20mm，加熱功率3000瓦。實施例3本例所述的PECVD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作過程基本同實施例1，唯有不同的在于如圖3c所示，本例所述的PECVD系統(tǒng)采用單個真空室，真空室中平行放置三個可 移式等離子箱，每個可移式等離子箱裝6個激發(fā)電極，可以承載24片基板，整個系統(tǒng)可以裝 72片基板，基板面積635X 1245mm，任兩個可移式等離子箱的中間有一個內(nèi)加熱器，整個系 統(tǒng)中共兩個加熱器，加熱器的尺寸為1500 X 950 X 20mm,每個加熱裝置的加熱功率3000瓦。本發(fā)明的涉及到一個單室、多個可移式等離子箱并利用內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)， 可以提高單室產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、簡易操作、提高制造的硅基薄膜光伏電池的質(zhì)量。本發(fā)明的PECVD系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)有很大的區(qū)別。根據(jù)本發(fā)明的設計，使得PECVD 系統(tǒng)操作更簡單易行，真空室溫度分布均勻性大大提高，從而使大面積成膜速率更均勻，是 一種低成本的大型硅基薄膜太陽電池生產(chǎn)設備。這種高生產(chǎn)力和低維修率的制造設備可以 持續(xù)、可靠、簡單的制造低成本、高性能的硅基薄膜太陽能電池。這對于大規(guī)模提高硅基薄 膜光電器件(特別是非晶硅太陽能電池)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有重大的意義。應當指出，對于本發(fā)明來說，還可具有多種變換及改型的實施方案，并不局限于上 述實施方式的具體實施例。上述實施例僅僅作為本發(fā)明的說明，而不是對于本發(fā)明的限制。 總之，本發(fā)明的保護范圍應包括那些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代 以及改型。
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權(quán)利要求
一種帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括帶有進、出氣口(20、7)的真空室(1)和置于真空室內(nèi)可移式等離子箱(2)，所述真空室的外周四壁上設有加熱板(5)，其特征在于該系統(tǒng)中的可移式等離子箱(2)至少為兩個，各可移式等離子箱(2)平行排列于真空室內(nèi)，各可移式等離子箱之間設有用于使真空室內(nèi)均勻受熱的內(nèi)加熱器(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述真空室(1)內(nèi) 底部設有軌道(26)，所述可移式等離子箱(2)底部裝有滑輪(24)，可移式等離子箱由滑輪 承載并沿軌道移動。
3.如權(quán)利要求1所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)加熱器(3) 包括兩個輻射板(9)和夾在輻射板之間的加熱管(10)，所述兩個輻射板通過支撐部件(11) 與真空室(1)內(nèi)上、下端固接，所述加熱管(10)的端部穿過法蘭(12)予以固定。
4.如權(quán)利要求3所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述支撐部件(11) 由卡槽(Ila)和支柱(lib)組成，所述兩個輻射板卡接在卡槽中，支柱與真空室(1)內(nèi)上、 下端固接；所述法蘭的外周沿處套接有密封圈。
5.如權(quán)利要求1或3所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)加熱器 (3)與可移式等離子箱(2)的間距為5-12cm。
6.如權(quán)利要求1所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述可移式等離子 箱⑵內(nèi)安裝有電極即交替放置的激發(fā)電極⑷和接地電極(13)，所述最外側(cè)的兩個接 地電極作為側(cè)板、其內(nèi)側(cè)承載一個基板(14)，除了側(cè)板以外的其余電極均各承載兩個基板 (14)，各相鄰的電極之間形成放電區(qū)(25)，所述激發(fā)電極(4)與所述可移式等離子箱的其 他部位絕緣，每個激發(fā)電極均獨立的由一電源(8)和功率匹配器供能，所述電極的頂部設 有一公共的噴淋板(16)、底部設有一公共的不銹鋼板(19)，噴淋板和不銹鋼板上設有孔穴 (18)，所述噴淋板的頂部設有一蓋板(17)，蓋板上設有與真空室上端進氣口(20)相連通的 入氣口(22)，所述可移式等離子箱的底部裝有滑輪(24)。
7.如權(quán)利要求6所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述激發(fā)電極(4)的 個數(shù)為N個，所述接地電極的個數(shù)為N+1個，其中N為整數(shù)且5彡N彡10。
8.如權(quán)利要求6所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述電源(8)采用 外置的射頻電源(8)，電源與激發(fā)電極⑷的邊緣通過屏蔽電纜(15)連接。
9.如權(quán)利要求6所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述孔穴(18)的孔 徑Φ為1 4mm，孔距d為10 30mm。
10.如權(quán)利要求6所述的帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，其特征在于所述基板(14)面 積為(381 1243) X (915 1778)mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有內(nèi)加熱器的PECVD系統(tǒng)，包括真空室和置于真空室內(nèi)的可移式等離子箱，所述真空室的外周四壁上設有加熱板，所述可移式等離子箱至少為兩個，各可移式等離子箱平行排列于真空室內(nèi)，各可移式等離子箱之間設有用于使真空室內(nèi)均勻受熱的內(nèi)加熱器。此裝置大大提高了單室沉積系統(tǒng)的產(chǎn)量，又避免傳統(tǒng)加熱方式造成的溫度分布不均衡問題，本發(fā)明有效解決了在帶有TCO的玻璃襯底上沉積的硅基薄膜的厚度不均勻性，提高了大面積硅基薄膜太陽電池的性能，為研發(fā)大面積PECVD薄膜沉積系統(tǒng)奠定了基礎，有力推動硅薄膜電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號C23C16/24GK101962759SQ20091015820
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者劉麗娟, 吳文基, 鄭澤文 申請人:深圳市宇光高科新能源技術(shù)有限公司