專利名稱：一種制備硅基薄膜太陽電池的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種制備硅基薄膜太陽電池的裝置，特別適用于制備非晶/微晶疊層硅基薄膜太陽電池的設備。
背景技術：
目前制備硅基薄膜太陽能電池的裝置多為單室系統(tǒng)，這種系統(tǒng)雖然結構簡單，但交叉污染較嚴重，不適合作非晶/微晶疊層電池，且太陽能電池的硅基材料部分與導電電極部分不在同一系統(tǒng)中完成，當硅基材料制造完成后，需要將材料取出，再放入另一裝置制備透明導電電極與金屬電極，容易引起材料表面氧化及空氣中的雜質滲入，導致電池的光電轉換效率降低，所以有待改進。發(fā)明內容本實用新型的目的在于克服背景技術的不足，提供一種制備硅基薄膜太陽電池的裝置，將不同的沉積系統(tǒng)包括等離子體輔助化學汽相沉積室、金屬有機化學汽相沉積室、磁控濺射室有機的集成在一起，各種材料在不同的腔室中完成，減少了交叉污染與空氣污染。同時，可以根據(jù)需要加大沉積室的數(shù)量，方便擴大產(chǎn)能。該系統(tǒng)采用先進的機電設計與自動控制，可以通過計算機自動控制沉積的全過程，大大減少了沉積時的人為因素的影響，因而重復性很好，使用更為安全和可靠，可連續(xù)沉積多層薄膜。采用受計算機控制的機械手進行進出樣和取片，對樣品放置位置的定位準確度高。各沉積室為獨立沉積系統(tǒng)， 在其中某一沉積室出現(xiàn)故障的情況下，沉積仍然可以進行。在太陽能電池的沉積中，可以根據(jù)需要改變膜層的沉積順序，及改變電池結構的膜層數(shù)目(如從單結電池改變到雙結或三結電池)。因此，該系統(tǒng)幾乎集中了多室系統(tǒng)與單室系統(tǒng)所有的優(yōu)點，可以用于制造高效率的太陽能電池。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種制備硅基薄膜太陽電池的裝置，由7個以上的化學汽相沉積室、一個濺射室、一個中央傳輸室、一個進出樣室、一個加熱室和控制抽真空系統(tǒng)、供氣、供電系統(tǒng)的總控制室組成，其特征在于中央傳輸室連接的10個室為一矩形真空室，室與室之間設有密閉開閉的閘板閥，中間設有軌道，軌道上安裝有可進行升降、收縮、旋轉運動的真空機械手，中央傳輸室前部為進/出樣室和加熱室，8個沉積室分列于中央傳輸室兩邊，其中4-9室是等離子體輔助化學汽相沉積室，室內設有射頻，射頻功率由高頻發(fā)生器提供，射頻電源的頻率為13. 56MHz，最大功率為2KW，等離子體輔助化學汽相沉積4_9室 6個腔室可同時放電制備硅基薄膜，中央傳輸室的后左右側分別設有制備太陽能電池前電極與背電極透明導電薄膜的金屬有機化學汽相沉積室和制備氧化鋅摻鋁&ιΟ:αι薄膜的磁控濺射室，進/出樣室腔室內設有基座，基座上有支撐玻璃基板的4排支撐柱，腔室對角設置有壓縮空氣控制的玻璃對齊對準器，加熱室腔室中設有玻璃基板加熱燈絲，一共采用10 根燈絲，每根燈絲功率為1. 5KW，燈絲上部設有支撐玻璃基板的金屬網(wǎng)格基板，等離子體輔助化學汽相沉積4-9室其中4室為ρ室，用于制備ρ型硅基薄膜，5-8室為i室，用于制備i 型硅基薄膜，9室為η室，用于制備η型硅基薄膜，4-9室設有上、下極板，上極板用于射頻電源的饋入，下極板用于支撐玻璃基板，可升降，設有基板溫度加熱器，金屬有機化學汽相沉積室中也設有上下兩個極板，其中上極板稱噴淋式極板用于反應氣體的導入，下極板用于支撐玻璃基板，可升降，并在底部設有基板溫度加熱器，上下兩個極板之間的距離可調節(jié)， 玻璃基板放在下極板上，在玻璃基板上制備透明導電氧化物薄膜，在裝置的一側設有總控制室，總控制室包括連接抽真空、供氣、供電系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)由機械泵、羅茨泵、真空管道組成，并通過氣動閥門與各個真空室相連接，供氣系統(tǒng)包括氣源、氣體管道、控制氣體流量的質量流量計、及各個閥門，供電系統(tǒng)包括工頻、高頻及裝置電源。本實用新型達到了預期的設計目的，本實用新型將不同的沉積系統(tǒng)，如等離子體輔助化學汽相沉積室、金屬有機化學汽相沉積室、磁控濺射室有機的集成在一起加以改進， 各種材料在不同的腔室中完成，減少了交叉污染與空氣污染。同時，可以根據(jù)需要加大沉積室的數(shù)量，方便擴大產(chǎn)能。該系統(tǒng)采用先進的機電設計與自動控制，可以通過計算機自動控制沉積的全過程，大大減少了沉積時的人為因素的影響，因而重復性很好，使用更為安全和可靠，可連續(xù)沉積多層薄膜。采用受計算機控制的機械手進行進出樣和取片，對樣品放置位置的定位準確度高。各沉積室為獨立沉積系統(tǒng)，在其中某一沉積室出現(xiàn)故障的情況下，沉積仍然可以進行。在太陽能電池的沉積中，可以根據(jù)需要改變膜層的沉積順序，及改變電池結構的膜層數(shù)目(如從單結電池改變到雙結或三結電池)。因此，該裝置創(chuàng)新了了多室系統(tǒng)與單室系統(tǒng)所有的優(yōu)點，可以用于制造高效率的太陽能電池。


結合附圖進一步描述圖1是一種制備硅基薄膜太陽電池的裝置外形結構示意圖圖2是一種制備硅基薄膜太陽電池的裝中央傳輸室傳動結構圖圖3是一種制備硅基薄膜太陽電池的裝置的支撐玻璃基板的基座結構圖圖4噴淋式極板結構圖圖5上下兩個極板結構示意圖圖中1、中央傳輸室2、進/出樣室3、加熱室10、金屬有機化學汽相沉積室11、磁控濺射室12、軌道13、小車14、真空機械手15、基座16、支撐柱17、噴淋式極板18、上極板19、下極板20、噴淋孔21、閘板閥22、總控制室
具體實施方式
根據(jù)本實用新型設計方案，專利權人實施例首選實施在一種非晶硅薄膜太陽電池裝置中，首先大氣機械手將洗凈、并經(jīng)過激光劃線的玻璃基板從大氣搬入進/出樣室0)， 進/出樣室⑵與大氣連通的閘板閥門隨即關閉，抽真空，到達10_3托后，中央傳輸室⑴中的真空機械手(14)將玻璃基板從進/出樣室( 送入到加熱室(3)中進行加熱。當玻璃基板加熱到一定溫度后，真空機械手(14)將玻璃基板從加熱室C3)送入4室，4室發(fā)生等離子體放電，沉積P型硅基薄膜，P型非晶碳化硅，沉積結束后，中央傳輸室(1)的真空機械手 (14)將玻璃基板從4室送入到5-8室中，5-8室發(fā)生等離子體放電，沉積I型非晶硅，沉積結束后，真空機械手(14)將玻璃基板取出，送入9室中，用于沉積N型硅基薄膜，沉積的是N 型非晶硅，沉積結束后，中央傳輸室(1)的真空機械手(14)將玻璃基板從9室中取出，送入室(10)，在室(10)中通過金屬有機汽相沉積法制備背電極透明導電氧化物薄膜，沉積結束后，真空機械手(14)將玻璃基板從室(10)送入到磁控濺射室(11)中，在磁控濺射室(11) 中沉積氧化鋅摻鋁薄膜，沉積結束后，真空機械手(14)將玻璃基板送入進/出樣室( 。進/出樣室( 與機械泵之間的閥門關閉，充氣閥打開，給進/出樣室( 充入壓縮空氣，進 /出樣室( 達到大氣狀態(tài)后，大氣機械手將玻璃基板取出，完成整個制備過程。在上述制作過程中，通過中央傳輸室(1)的真空機械手(14)將玻璃基板從一個腔室轉移到另一個腔室，所有過程同時操作，可以提高生產(chǎn)效率。在硅基薄膜的P，i，η三層中，i層最厚，因此，采用了 5個腔室來制備，以達到各個沉積室在速率上的一致性。另外， 可根據(jù)需要擴展沉積腔室的數(shù)目，方便擴大產(chǎn)能。因此，該系統(tǒng)具有很好的靈活性。由于各個沉積室分別列于中央傳輸室兩邊，相對獨立，方便維護，且避免交叉污染。因此，該裝置適合制作高效率的太陽能電池。利用該裝置，在1. : X 1. Im玻璃基底上可制備效率超過9%的硅基薄膜太陽能電池，效率高于單室系統(tǒng)的20 50%，單臺設備的產(chǎn)能達到15MW/年。
權利要求1. 一種制備硅基薄膜太陽電池的裝置，由7個以上的化學汽相沉積室、一個濺射室、一個中央傳輸室、一個進出樣室、一個加熱室和控制抽真空系統(tǒng)、供氣、供電系統(tǒng)的總控制室組成，其特征在于中央傳輸室(1)連接的10個室為一矩形真空室，室與室之間設有密閉開閉的閘板閥01)，中間設有軌道(12)，軌道(12)上安裝有可進行升降、收縮、旋轉運動的真空機械手(14)，中央傳輸室(1)前部為進/出樣室( 和加熱室(3)，8個沉積室分列于中央傳輸室(1)兩邊，其中4-9室是等離子體輔助化學汽相沉積室，室內設有射頻，射頻功率由高頻發(fā)生器提供，射頻電源的頻率為13. 56MHz，最大功率為2KW，等離子體輔助化學汽相沉積4-9室6個腔室可同時放電制備硅基薄膜，中央傳輸室(1)的后左右側分別設有制備太陽能電池前電極與背電極透明導電薄膜的金屬有機化學汽相沉積室(10)和制備氧化鋅摻鋁&ι0:Α1薄膜的磁控濺射室(11)，進/出樣室( 腔室內設有基座(15)，基座(15)上有支撐玻璃基板的4排支撐柱(16)，腔室對角設置有壓縮空氣控制的玻璃對齊對準器，加熱室(3)腔室中設有玻璃基板加熱燈絲，一共采用10根燈絲，每根燈絲功率為1.5KW，燈絲上部設有支撐玻璃基板的金屬網(wǎng)格基板，等離子體輔助化學汽相沉積4-9室其中4室為ρ 室，用于制備P型硅基薄膜，5-8室為i室，用于制備i型硅基薄膜，9室為η室，用于制備η 型硅基薄膜，4-9室設有上、下極板(18、19)，上極板(18)用于射頻電源的饋入，下極板(19) 用于支撐玻璃基板，可升降，設有基板溫度加熱器，金屬有機化學汽相沉積室(10)中也設有上下兩個極板，其中上極板稱噴淋式極板(17)用于反應氣體的導入，下極板(19)用于支撐玻璃基板，可升降，并在底部設有基板溫度加熱器，上下兩個極板之間的距離可調節(jié)，玻璃基板放在下極板(19)上，在玻璃基板上制備透明導電氧化物薄膜，在裝置的一側設有總控制室(22)，總控制室02)包括連接抽真空、供氣、供電系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)由機械泵、羅茨泵、真空管道組成，并通過氣動閥門與各個真空室相連接，供氣系統(tǒng)包括氣源、氣體管道、控制氣體流量的質量流量計、及各個閥門，供電系統(tǒng)包括工頻、高頻及裝置電源。
專利摘要本實用新型公開了一種用于制備硅基薄膜太陽能電池的裝置。利用該裝置，該裝置由7個以上的化學汽相沉積室、1個濺射室、一個中央傳輸室、一個進出樣室、一個加熱室、總控制室、抽真空系統(tǒng)、供機電氣(汽)系統(tǒng)組成。特點在于7個沉積室中，1個為金屬有機化學汽相沉積室，用于制備硅基薄膜太陽能電池的透明導電電極，6個為等離子體輔助化學汽相沉積室，用于制備p，i，n型硅基薄膜。所有的沉積室、加熱室、進出樣室可以同時工作，各個p，i，n型材料、透明導電薄膜在不同的腔室中制備而成，避免交叉污染。本實用新型可以制備包括非晶硅單結、微晶硅單結、及非晶/微晶硅雙結的太陽能電池，大批量、連續(xù)化生產(chǎn)，有效提高硅基太陽能電池效率、提高產(chǎn)能。
文檔編號C23C28/00GK202178284SQ20112003864
公開日2012年3月28日 申請日期2011年2月15日 優(yōu)先權日2011年2月15日
發(fā)明者安會靜, 張金娟, 李順軍, 薛俊明, 雷青松 申請人:河北漢盛光電科技有限公司