一種pecvd系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種PECVD系統(tǒng),包括工藝鍍膜腔、傳輸腔、進(jìn)片/出片腔,所述PECVD系統(tǒng)還包括氮?dú)庀?,所述氮?dú)庀渲性O(shè)置有硅片裝載/卸載平臺(tái),所述硅片裝載/卸載平臺(tái)對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)片/出片腔并與其相連,所述PECVD系統(tǒng)用于異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池的制備,該系統(tǒng)能使得硅片在PECVD制程前后都處于氮?dú)獾谋Wo(hù)之中,防止環(huán)境中氧氣、水汽及雜質(zhì)污染對(duì)晶硅以及非晶硅表面的污染,同時(shí),本發(fā)明可以使得硅片的載板維持高溫傳輸,減少升溫和降溫帶來(lái)的時(shí)間浪費(fèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種PECVD系統(tǒng)[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池領(lǐng)域,尤其涉及一種用于制備該種電池的PECVD系統(tǒng)。
[0002]技術(shù)背景:薄膜/晶硅異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池屬于第三代高效太陽(yáng)能電池技術(shù),它結(jié)合了第一代單晶硅與第二代硅薄膜的優(yōu)勢(shì),具有轉(zhuǎn)換效率高、溫度系數(shù)低等特點(diǎn),有著廣闊的市場(chǎng)前景,將引領(lǐng)整個(gè)硅基太陽(yáng)能電池的發(fā)展方向。
[0003]不同于傳統(tǒng)晶硅電池所采用的擴(kuò)散方法制備PN結(jié),異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池的PN 結(jié)是在硅片表面制備,因此其對(duì)硅片表面的潔凈程度要求特別高,這就要求在異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)過(guò)程中,特別在某些相關(guān)的重要步驟中,如:在PECVD鈍化層I層制備之前、鈍化層I層與摻雜層N層或者P層的制備之間,所涉及的硅片表面需要嚴(yán)格保護(hù),防止外界環(huán)境中的氧、水汽或者其它雜質(zhì)污染對(duì)電池的發(fā)電效率造成波動(dòng)。
[0004]不同于傳統(tǒng)的非晶硅電池制備的本征層I層及摻雜層P或N層的約200-300nm厚度,異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池的非晶硅鈍化層I層、摻雜層N層或者P層的厚度非常薄,僅為 5-10nm左右,這使得制備薄膜的等離子體工藝時(shí)間非常短,而工業(yè)上為了降低成本,提高產(chǎn)能,勢(shì)必會(huì)相應(yīng)縮短其他步驟的時(shí)間來(lái)更好的匹配薄膜等離子體工藝時(shí)間,這些其他步驟的時(shí)間包括了:PECVD設(shè)備的抽真空、破真空、裝載卸載硅片、傳片以及硅片預(yù)熱的時(shí)間。同時(shí),由于異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池的一面I/N層和另一面I/P層的獨(dú)特結(jié)構(gòu),生產(chǎn)上為了防止工藝交叉污染,通常需要將I/P/N層的制備在不同的工藝鍍膜腔中進(jìn)行,此時(shí),如何實(shí)現(xiàn)最快的節(jié)拍時(shí)間成為人們關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題。
[0005]在現(xiàn)有的異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池的工業(yè)產(chǎn)線(xiàn)上,特別是PECVD工藝段上,硅片及其載板的進(jìn)出溫度都有著嚴(yán)格的要求:(1)出片前,載板及硅片需在出片腔(Loadlock out)中冷卻到一定溫度,才能打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)入大氣環(huán)境中;(2)進(jìn)片時(shí),也需在一定溫度以下,才可在載板上放置新鮮硅片。之所以要嚴(yán)格控制硅片及載板的溫度,主要是因?yàn)榫Ч杌蚍蔷Ч璞砻嬖诟邷叵乱资芡饨绛h(huán)境的干擾,從而對(duì)電池效率產(chǎn)生不利的影響。另外,冷卻的載板及硅片進(jìn)入PECVD工藝鍍膜腔室后,需要加熱到一定的溫度,才能進(jìn)行等離子鍍膜工藝。以上這些工業(yè)步驟中涉及反復(fù)的冷卻、加熱過(guò)程,耗費(fèi)了產(chǎn)線(xiàn)的工作時(shí)間,降低了生產(chǎn)節(jié)拍,不利于產(chǎn)能的增加和電池成本的降低。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種PECVD系統(tǒng),通過(guò)在該P(yáng)ECVD系統(tǒng)中設(shè)置氮?dú)庀涞姆绞?,使得硅片在PECVD制程前后都處于氮?dú)獾谋Wo(hù)之中,防止環(huán)境中氧氣、水汽及雜質(zhì)污染對(duì)晶硅以及非晶硅表面的污染,同時(shí),利用該氮?dú)庀涞谋Wo(hù),硅片的載板可以維持在高溫傳輸,減少了升溫和降溫帶來(lái)的時(shí)間浪費(fèi)。
[0007]為了達(dá)到以上目的,本發(fā)明提供了一種PECVD系統(tǒng),包括工藝鍍膜腔、傳輸腔、進(jìn)片/出片腔,所述PECVD系統(tǒng)還包括氮?dú)庀洌龅獨(dú)庀渲性O(shè)置有硅片裝載/卸載平臺(tái),所述硅片裝載/卸載平臺(tái)對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)片/出片腔并與其相連,所述PECVD系統(tǒng)用于異質(zhì)結(jié)娃基太陽(yáng)能電池的制備。
[0008]可選地,所述氮?dú)庀鋬?nèi)設(shè)置有加熱裝置,使得硅片在進(jìn)入所述進(jìn)片腔前溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度,所述預(yù)設(shè)溫度應(yīng)與所述工藝鍍膜腔內(nèi)的工藝溫度相匹配。
[0009]可選地,所述加熱裝置為多層結(jié)構(gòu),其層數(shù)應(yīng)大于等于所述加熱裝置對(duì)硅片進(jìn)行加熱的時(shí)間與所述工藝鍍膜腔內(nèi)鍍膜時(shí)間的比。
[0010]可選地,所述氮?dú)庀涑淙氲牡獨(dú)饧兌仍?9.99%以上。
[0011]可選地,所述氮?dú)庀涞臐穸柔?0%。
[0012]可選地,所述氮?dú)庀涞臏囟雀鶕?jù)工藝鍍膜腔溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:1,通過(guò)在該P(yáng)ECVD系統(tǒng)中設(shè)置氮?dú)庀涞姆绞?,使得硅片在PECVD工藝制程前后都處于氮?dú)獾谋Wo(hù)之中,能夠避免硅片在高溫時(shí)容易受到氧氣、水汽及雜質(zhì)的污染的問(wèn)題,同時(shí), 利用該氮?dú)庀涞谋Wo(hù),硅片的載板可以維持在高溫傳輸,減少了升溫和降溫帶來(lái)的時(shí)間浪費(fèi)。
[0014]2,在可選方案中,在氮?dú)庀渲性O(shè)置有加熱裝置,一方面能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中在 PECVD工藝鍍膜腔內(nèi)因?yàn)樽陨砑訜崴鸬墓杵砻鎿]發(fā)物易存于腔內(nèi)而無(wú)法去除干凈的問(wèn)題,另一方面也節(jié)省了硅片因在PECVD工藝鍍膜腔內(nèi)進(jìn)行加熱所消耗的時(shí)間,從而使硅片在工藝鍍膜腔內(nèi)能最大程度上地進(jìn)行等離子體的沉積工藝,提高設(shè)備產(chǎn)能。
[0015]3,在可選方案中,氮?dú)庀渲械募訜嵫b置為多層結(jié)構(gòu),使得鍍膜時(shí)間與加熱時(shí)間更好的匹配,優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的時(shí)間節(jié)拍,進(jìn)一步節(jié)省硅片的等待時(shí)間,提高設(shè)備產(chǎn)能,降低設(shè)備成本。
[0016]4,本發(fā)明中個(gè),當(dāng)?shù)獨(dú)庀渲谐淙氲牡獨(dú)鉃闊o(wú)油、無(wú)雜質(zhì)的氮?dú)?、純度?9.99%以上、濕度< 10%時(shí),硅片載板在氮?dú)庀渲械纳郎亟禍厮俣葧?huì)更加緩慢,更加有助于維持載板的高溫傳輸。
[0017]5,在可選方案中,氮?dú)庀涞臏囟瓤梢愿鶕?jù)工藝鍍膜腔的溫度調(diào)節(jié),從而能更好地保證托盤(pán)在穩(wěn)定的溫度下運(yùn)行。
[0018]【附圖說(shuō)明】:圖1是本發(fā)明中第一實(shí)施例的PECVD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明中第二實(shí)施例的PECVD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]【具體實(shí)施方式】:為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明,但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方法來(lái)實(shí)施,因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0022]第一實(shí)施例:圖1所示為本發(fā)明中第一實(shí)施例的PECVD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,該P(yáng)ECVD系統(tǒng)為一 U型結(jié)構(gòu),用于制備異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池。如圖1所示,硅片進(jìn)入進(jìn)片腔101后會(huì)按順序依次通過(guò)工藝鍍膜腔104、傳輸腔103、工藝鍍膜腔104和出片腔102,其中兩個(gè)工藝鍍膜腔104為雙開(kāi)口設(shè)計(jì),即從一端進(jìn)片從另一端出片,所述兩個(gè)工藝鍍膜腔104中進(jìn)行的工藝為PECVD鍍膜工藝,所沉積的薄膜可以為I層非晶硅、P層非晶硅、N層非晶硅中的任意一層,此處不做限制。所述PECVD系統(tǒng)還包括氮?dú)庀?05,且在所述氮?dú)庀?05中設(shè)置有硅片裝載平臺(tái) 115及硅片卸載平臺(tái)125,所述硅片裝載平臺(tái)115對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)片腔101并與其相連,所述硅片卸載平臺(tái)125對(duì)應(yīng)于所述出片腔102并與其相連。所述硅片裝載平臺(tái)115和硅片卸載平臺(tái)125可以通過(guò)安裝吸盤(pán)的方式自動(dòng)地在載板上放置和取回硅片,同時(shí)硅片裝載/卸載平臺(tái)還可用于存儲(chǔ)更多的硅片。
[0023]需要指出的,所述硅片裝載/卸載平臺(tái)與所述進(jìn)片/出片腔的連接端口一定位于氮?dú)庀鋬?nèi),這樣當(dāng)硅片從出片腔102取出至卸載平臺(tái)125時(shí),高溫的硅片因處于氮?dú)猸h(huán)境中可以直接取出而無(wú)需等待。而在現(xiàn)有技術(shù)中,所述硅片卸載平臺(tái)位于大氣環(huán)境中,由于硅片在高溫狀態(tài)下很容易被氧化及受到其它污染物的影響,所以硅片從出片腔中取出前必須先進(jìn)行冷卻,即必須等待一段時(shí)間直至溫度下降到一定程度后方可取出,這對(duì)于沉膜工藝時(shí)間非常短的異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池而言成為影響其產(chǎn)能的瓶頸。因此,本發(fā)明中,通過(guò)采用在PECVD系統(tǒng)中增加氮?dú)庀涞脑O(shè)計(jì)可以避免硅片在時(shí)間等待上的浪費(fèi),從而增加產(chǎn)能。同樣的道理,高溫硅片也可以直接從裝載平臺(tái)115進(jìn)入進(jìn)片腔101,而無(wú)需等到后續(xù)制程中再進(jìn)行升溫。綜合前述兩個(gè)裝載及卸載硅片的過(guò)程可以看出,由于在該P(yáng)ECVD系統(tǒng)中引入了氮?dú)庀洌梢允÷怨杵捌漭d板的升溫及降溫過(guò)程,同時(shí),當(dāng)一批硅片完成該工作循環(huán)而從載板取出后,載板也仍然保持了原來(lái)較高的溫度,可以更容易地進(jìn)入后續(xù)的循環(huán)工作,而不必重新開(kāi)始從低溫升至高溫,有效地節(jié)省了工作時(shí)間,提高設(shè)備產(chǎn)能。
[0024]在某些可選方案中,所述氮?dú)庀?05內(nèi)設(shè)置有加熱裝置135,具體可參見(jiàn)圖1所示, 使得硅片在進(jìn)行PECVD工藝制程前進(jìn)行能夠在氮?dú)庀鋬?nèi)完成預(yù)加熱,這樣做一方面能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中在PECVD工藝鍍膜腔內(nèi)因?yàn)樽陨砑訜崴鸬墓杵砻鎿]發(fā)物易存于腔內(nèi)而無(wú)法去除干凈的問(wèn)題,另一方面也節(jié)省了硅片因在PECVD工藝鍍膜腔內(nèi)進(jìn)行加熱所消耗的時(shí)間,從而使硅片在工藝鍍膜腔內(nèi)能最大程度上地進(jìn)行等離子體的沉積工藝,提高設(shè)備產(chǎn)能。
[0025]所述加熱裝置135加熱溫度的高低通常應(yīng)由硅片在進(jìn)入進(jìn)片腔前需達(dá)到的預(yù)設(shè)溫度所決定,所述預(yù)設(shè)溫度應(yīng)與所述工藝鍍膜腔內(nèi)的工藝溫度相匹配,舉例說(shuō)明:如工藝鍍膜腔內(nèi)的工藝溫度為220°C,而硅片在從進(jìn)入進(jìn)片腔到達(dá)工藝鍍膜腔的過(guò)程中會(huì)損失 40°C,則硅片在進(jìn)入進(jìn)片腔前的預(yù)設(shè)溫度應(yīng)為260°C,則加熱裝置135的加熱溫度就應(yīng)高于 260°C。其中,從進(jìn)片腔到達(dá)工藝鍍膜腔的過(guò)程中的損耗可以通過(guò)幾組實(shí)驗(yàn)測(cè)試得出。需要說(shuō)明的是,所述加熱裝置135的位置可以如圖1所示設(shè)置于裝載平臺(tái)與卸載平臺(tái)之間,也可以設(shè)置于裝載平臺(tái)的一端,所述加熱裝置135的加熱工作可以設(shè)置在裝載平臺(tái)的硅片裝載前完成,也可以設(shè)置在裝載平臺(tái)的硅片裝載后完成,另外,所述加熱裝置135還可以與裝載平臺(tái)合成一個(gè)整體,除此之外,所述加熱裝置135也可以有其他的設(shè)置方式,此處并不做限制,只要滿(mǎn)足加熱裝置設(shè)置于氮?dú)庀鋬?nèi),加熱溫度的設(shè)置能夠較好地匹配工藝鍍膜腔內(nèi)的工藝溫度即可。所述加熱裝置135與硅片裝載平臺(tái)之間的傳遞可以采用滾輪方式傳遞,也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中其他的一些傳遞方式,此處不再贅述。
[0026]所述加熱裝置135可以為一層或者多層結(jié)構(gòu),由于工藝鍍膜腔內(nèi)鍍膜時(shí)間通常小于加熱裝置對(duì)硅片進(jìn)行加熱的時(shí)間,所以,在優(yōu)選方案中,可以將加熱裝置135設(shè)置為多層結(jié)構(gòu),其層數(shù)應(yīng)大于等于所述加熱裝置對(duì)硅片進(jìn)行加熱的時(shí)間與所述工藝鍍膜腔內(nèi)鍍膜時(shí)間的比。舉例說(shuō)明:對(duì)于異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池而言,工藝鍍膜腔內(nèi)的PECVD工藝鍍膜時(shí)間通常為100-150秒,假若為了達(dá)到硅片在進(jìn)片腔前的預(yù)設(shè)溫度,所述加熱裝置135的加熱時(shí)間需要360秒,則所述加熱裝置的層數(shù)應(yīng)優(yōu)選為4層或者3層,這樣可以使得鍍膜時(shí)間與加熱時(shí)間更好的匹配,優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的時(shí)間節(jié)拍,進(jìn)一步節(jié)省硅片的等待時(shí)間,提高設(shè)備產(chǎn)能,降低設(shè)備成本。
[0027] 在本發(fā)明中,采用了導(dǎo)熱系數(shù)較低的氮?dú)庾鰹楸Wo(hù)氣,有助于維持載板高溫傳輸時(shí)的溫度穩(wěn)定性,更進(jìn)一步地,由于氮?dú)庀鋬?nèi)的氣體導(dǎo)熱系數(shù)與其含濕量、結(jié)構(gòu)和孔隙度都有一定關(guān)系,所以,當(dāng)所述氮?dú)庀?05中充入的氮?dú)鉃闊o(wú)油、無(wú)雜質(zhì)的氮?dú)?、純度?9.99% 以上、濕度< 10%時(shí),硅片載板在氮?dú)庀渲械纳郎亟禍厮俣葧?huì)更加緩慢,更加有助于維持載板的高溫傳輸。另外,氮?dú)庀鋬?nèi)具體溫度的設(shè)置可以跟隨工藝鍍膜腔的溫度靈活調(diào)節(jié),目的也是能更好的保證托盤(pán)在穩(wěn)定的溫度下運(yùn)行。
[0028]第二實(shí)施例:圖2所示為本發(fā)明中第二實(shí)施例的PECVD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,該P(yáng)ECVD系統(tǒng)為一團(tuán)簇式結(jié)構(gòu),用于制備異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池。傳輸腔103位于該P(yáng)ECVD系統(tǒng)的中央,其周?chē)B接有進(jìn)片腔101、出片腔102、工藝鍍膜腔104,其中工藝鍍膜腔104的個(gè)數(shù)可以為1-5個(gè),所述PECVD系統(tǒng)還包括氮?dú)庀?05,且在所述氮?dú)庀?05中設(shè)置有硅片裝載平臺(tái)115及硅片卸載平臺(tái)125,所述硅片裝載平臺(tái)115對(duì)應(yīng)于所述進(jìn)片腔101并與其相連,所述硅片卸載平臺(tái) 125對(duì)應(yīng)于所述出片腔102并與其相連。
[0029] 第二實(shí)施例的PECVD系統(tǒng)與第一實(shí)施例的區(qū)別主要在于PECVD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同, 一個(gè)為團(tuán)簇式結(jié)構(gòu),一個(gè)為U型結(jié)構(gòu),至于氮?dú)庀涞脑O(shè)置與作用在兩個(gè)實(shí)施例中基本相同, 此處不再一一贅述。
[0030] 在本發(fā)明中,對(duì)PECVD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不做限制,包括了工藝鍍膜腔的個(gè)數(shù)、具體工藝、工藝鍍膜腔內(nèi)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)置等。另外,除了充有氮?dú)獾牡獨(dú)庀湟酝猓渌鼩怏w,如氬氣、氦氣等惰性氣體也是合適的選擇,它們排除氧氣和水汽的能力都較強(qiáng),也能起到較好的技術(shù)效果,但從生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)價(jià)格上考慮,氮?dú)馐亲詈线m的選擇。
[0031] 應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案,說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn),本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體,各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0032] 上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明,它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PECVD系統(tǒng),包括工藝鍍膜腔、傳輸腔、進(jìn)片/出片腔,其特征在于:所述PECVD 系統(tǒng)還包括氮?dú)庀?,所述氮?dú)庀渲性O(shè)置有硅片裝載/卸載平臺(tái),所述硅片裝載/卸載平臺(tái)對(duì) 應(yīng)于所述進(jìn)片/出片腔并與其相連,所述PECVD系統(tǒng)用于異質(zhì)結(jié)硅基太陽(yáng)能電池的制備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PECVD系統(tǒng),其特征在于:所述氮?dú)庀鋬?nèi)設(shè)置有加熱裝 置,使得硅片在進(jìn)入所述進(jìn)片腔前溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度,所述預(yù)設(shè)溫度應(yīng)與所述工藝鍍膜腔 內(nèi)的工藝溫度相匹配。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PECVD系統(tǒng),其特征在于:所述加熱裝置為多層結(jié)構(gòu),其 層數(shù)應(yīng)大于等于所述加熱裝置對(duì)硅片進(jìn)行加熱的時(shí)間與所述工藝鍍膜腔內(nèi)鍍膜時(shí)間的比。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種PECVD系統(tǒng),其特征在于:所述氮?dú)庀涑淙?的氮?dú)饧兌仍?9.99%以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種PECVD系統(tǒng),其特征在于:所述氮?dú)庀涞臐?度< 10%〇6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種PECVD系統(tǒng),其特征在于:所述氮?dú)庀涞臏?度根據(jù)工藝鍍膜腔內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】C23C16/513GK105986251SQ201510070772
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日
【發(fā)明人】陳金元, 胡宏逵, 曹陽(yáng), 吳科俊, 譚曉華, 馬哲?chē)?guó), 徐思彪, 徐升東, 宋曉宏, 楊飛云
【申請(qǐng)人】上海理想萬(wàn)里暉薄膜設(shè)備有限公司, 理想能源設(shè)備(上海)有限公司