一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺及设备的制作方法

1.本发明涉及太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺及设备。


背景技术：

[0002][0003]
微晶硅薄膜太阳电池的稳定性好，同非晶硅薄膜太阳电池组成叠层电池将充分地利用太阳光谱，提高电池的光电转换效率。
[0004]
微晶膜层的制备常采用vhf电源或rf电源进行。使用rf电源时，由于rf电源本身的频率较低，并且微晶工艺需要较大的氢稀释比，因此在使用时需要刻意使用大功率的rf电源并且延长硅片的处理时间，该方法工期长，产率低。使用vhf电源在同等产能下能够降低电源功率的大小和缩短镀膜时长，但由于驻波效应的影响，使用vhf电源制备出的膜层会出现中间厚而边缘偏薄的情况，并且随着电源频率升高，等离子体中心越强而边缘越弱，不利于保证最终产品的一致性；而降低电源频率虽能减弱中间和边缘部分的差异，但同时也降低了产能，因此该问题极难通过工艺层面的调试来克服，极大限制了产能的提升。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于：针对目前vhf电源制备微晶硅薄膜存在的产品一致性差的问题，本技术采用一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺及设备，解决了vhf电源制备微晶硅薄膜存在的中间厚而边缘薄的问题，提升了产品的一致性。
[0006]
本发明的技术方案如下：一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，包括放置了太阳能电池片的薄膜制备腔室、vhf等离子体管道和rps等离子体管道，所述薄膜制备腔室设置有布气盒，所述布气盒包括彼此隔离的中部布气区域和边缘布气区域，所述中部布气区域连接有第一中部布气管道；所述边缘布气区域连接有第一边缘布气管道；所述rps等离子体管道通过第一中部布气管道和第一边缘布气管道与所述薄膜制备腔室连通。
[0007]
根据一种优选的实施方式，所述第一边缘布气管道和第一中部布气管道上分别设置有第一阀门和第二阀门，基于第一阀门和第二阀门的开闭能够控制在薄膜制备时要使用的气体通道。
[0008]
根据一种优选的实施方式所述中部布气区域与所述边缘布气区域的面积比例为：3:2。
[0009]
从而能够保证等离子体的均匀性，最大化提升vhf电源的功率，进而提升产能。
[0010]
根据一种优选的实施方式，所述中部布气区域还连接有第二中部布气管道；
所述边缘布气区域连接有第二边缘布气管道；所述vhf等离子体管道通过第二边缘布气管道和第二中部布气管道与所述薄膜制备腔室连通。
[0011]
根据一种优选的实施方式，所述第二边缘布气管道和所述第一边缘布气管道连接于所述布气盒的一条对角线上，从第二边缘布气管道和第一边缘布气管道输出的气体能够在布气盒的边缘布气区域均匀流出至薄膜制备腔室中。
[0012]
根据一种优选的实施方式，所述薄膜制备腔室相对所述布气盒的另一端还设置有排气管。
[0013]
本技术还提供一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺，使用如前所述的镀膜设备进行镀膜。
[0014]
根据一种优选的实施方式，所述制备工艺包括如下步骤：步骤1：放置太阳能电池片；步骤2：关闭第二阀门，调整制备参数；步骤3：开启电源，开始太阳能电池微晶硅膜层的制备。
[0015]
根据一种优选的实施方式，所述制备参数为硅烷气流量500sccm，vhf等离子体管道内的h2流量为12000sccm，rps等离子体管道内的h2流量为8000sccm，掺杂比为50%，vhf电源功率8000w，rps功率2000w。
[0016]
与现有的技术相比本发明的有益效果是：提升产品一致性和薄膜制备效率：通过对制备设备的改良，设置额外的边缘布气管道，改换布气方式，创新性使用rps等离子体管道辅助vhf电源进行布气，使得布气更加均匀，镀膜后产品的一致性能够得到稳步提升，提升薄膜制备合格率，进而提升薄膜制备效率。
附图说明
[0017]
图1为本技术的布气盒的俯视图；图2为本技术的制备设备的侧视图；图3为本技术的膜厚测试点的分布图。
[0018]
附图标记：100-布气盒，110-边缘布气区域，120-中部布气区域，111-第一边缘布气管道，112-第二边缘布气管道，121-第一中部布气管道，122-第二中部布气管道，200-rps等离子体管道，300-vhf等离子体管道，400-排气管道。
具体实施方式
[0019]
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0020]
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0021]
实施例1本实施例提供一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，包括放置了太阳能电池片的薄膜制备腔室，连通所述薄膜制备腔室的vhf等离子体管道300和rps等离子体管道200，如图1和图2所示，所述薄膜制备腔室内设置有布气盒100，所述布气盒100包括彼此隔离的中部布气区域120和边缘布气区域110，所述中部布气区域120连接有第一中部布气管道121；所述边缘布气区域110连接有第一边缘布气管道111；所述rps等离子体管道200通过第一中部布气管道121和第一边缘布气管道111与所述薄膜制备腔室连通。
[0022]
所述第一边缘布气管道111和第一中部布气管道121上分别设置有第一阀门和第二阀门，基于第一阀门和第二阀门的开闭能够控制在薄膜制备时要使用的气体通道。
[0023]
在实际使用时，当需要进行薄膜制备时，关闭第一中部布气管道121上的第二阀门，打开第一边缘布气管道111上的第一阀门，使得所述rps等离子体管道200仅通过第一边缘布气管道111与所述薄膜制备腔室连通，进行布气。从而，通过rps等离子体管道200对布气盒100的边缘部分进行针对性补充布气，能够弥补在vhf电源高功率情况下周围边缘的等离子体强度低的缺陷，提升边缘部分的等离子体强度，进而提升薄膜制备的厚度的均一性。
[0024]
当需要使用rps电源清洁腔室时，同时打开第一阀门和第二阀门，同时使用第一边缘布气管道111和第一中部布气管道121进行腔室清洁，能够使得nf3气体快速分布均匀，提升清洁效率，使得清洁更彻底。
[0025]
根据一种优选的实施方式，所述中部布气区域120与所述边缘布气区域110的面积比例为：3:2，这样的比例更有利于提升均匀性。
[0026]
根据一种优选的实施方式，所述中部布气区域120还连接有第二中部布气管道122；所述边缘布气区域110连接有第二边缘布气管道112；所述vhf等离子体管道300通过第二边缘布气管道112和第二中部布气管道122与所述薄膜制备腔室连通。
[0027]
通过设置第二边缘布气管道112和第二中部布气管道122对原本由单独的vhf等离子体管道300输送的气体进行分流，分流一部分通过第二边缘布气管道112对薄膜制备腔室的边缘进行补气，进而降低vhf电源功率提升后造成的等离子体分布不均匀的问题，配合rps等离子体管道200连接的第一边缘布气管道111即可使得中间区域和边缘区域的等离子体强度一致，进而使得制备的微晶硅膜层的厚度均匀。
[0028]
根据一种优选的实施方式，所述第二边缘布气管道112和所述第一边缘布气管道111连接于所述布气盒100的一条对角线上，从第二边缘布气管道112和第一边缘布气管道111输出的气体能够在布气盒100的边缘布气区域110均匀流出至薄膜制备腔室中。
[0029]
根据一种优选的实施方式，所述薄膜制备腔室相对所述布气盒100的另一端还设置有排气管道400。
[0030]
实施例2本实施例提供一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺，使用如前所述的制备设备
制备微晶硅膜层。
[0031]
根据一种优选的实施方式，所述制备工艺包括如下步骤：步骤1：放置太阳能电池片；步骤2：打开第一阀门，关闭第二阀门，调整制备参数；步骤3：开启电源，开始制备太阳能电池微晶硅膜层。
[0032]
根据一种优选的实施方式，所述制备参数为：硅烷气流量500sccm，vhf等离子体管道300内的h2流量为12000sccm，rps等离子体管道200内的h2流量为8000sccm，掺杂比为50%，vhf电源功率8000w，rps功率2000w。
[0033]
对比例1本实施例采用常规的vhf电源单独工作的方式进行镀膜。
[0034]
镀膜参数为：硅烷气流量500sccm，vhf等离子体管道300内的h2流量为20000sccm，掺杂比为50%，vhf电源功率8000w。
[0035]
使用本技术的制备工艺和使用常规的制备工艺进行薄膜制备后的膜层厚度一致性数据如表1所示，膜厚单位为nm：表 1 本技术的制备工艺和使用常规的制备工艺进行微晶硅膜层制备后的膜层厚度一致性数据表测试点的分布如图3所示。
[0036]
从上表可知，采用本技术的制备工艺能够显著提升膜层厚度的一致性。
[0037]
对比例2本实施例采用常规的rf电源单独工作的方式进行薄膜制备。
[0038]
制备参数为：硅烷气流量500sccm，rf等离子体管道内的h2流量为20000sccm，掺杂比为50%，rf电源功率8000w。
[0039]
使用本技术的制备工艺和使用常规的制备工艺进行微晶体硅膜层制备后的合格率数据如表2所示：表 2 使用本技术的制备工艺和使用常规的制备工艺进行薄膜制备后的合格率数据表从表2可以看出，采用本技术的制备工艺使得产品合格率提升了10%，在保障产量的同时，大大提升了微晶硅膜层的制备效率。
[0040]
以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本
申请的保护范围。

技术特征：
1.一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，其特征在于，包括放置了太阳能电池片的薄膜制备腔室，连通所述薄膜制备腔室的vhf等离子体管道(300)和rps等离子体管道(200)，所述薄膜制备腔室内设置有布气盒(100)，所述布气盒(100)包括彼此隔离的中部布气区域(120)和边缘布气区域(110)，所述中部布气区域(120)连接有第一中部布气管道(121)；所述边缘布气区域(110)连接有第一边缘布气管道(111)；所述rps等离子体管道(200)通过第一中部布气管道(121)和第一边缘布气管道(111)与所述薄膜制备腔室连通。2.根据权利要求1所述的一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，其特征在于，所述第一边缘布气管道(111)和第一中部布气管道(121)上分别设置有第一阀门和第二阀门。3.根据权利要求1所述的一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，其特征在于，所述中部布气区域(120)与所述边缘布气区域(110)的面积比例为：3:2。4.根据权利要求1所述的一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，其特征在于，所述中部布气区域(120)还连接有第二中部布气管道(122)；所述边缘布气区域(110)连接有第二边缘布气管道(112)；所述vhf等离子体管道(300)通过第二边缘布气管道(112)和第二中部布气管道(122)与所述薄膜制备腔室连通。5.根据权利要求4所述的一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，其特征在于，所述第二边缘布气管道(112)和所述第一边缘布气管道(111)连接于所述布气盒(100)的一条对角线上。6.根据权利要求1所述的一种制备太阳能电池微晶硅膜层的设备，其特征在于，所述薄膜制备腔室相对所述布气盒(100)的另一端还设置有排气管道（400）。7.一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺，其特征在于，使用如权利要求1-6任一项所述的制备太阳能电池微晶硅膜层的设备制备微晶硅膜层。8.根据权利要求7所述的一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：步骤1：放置太阳能电池片；步骤2：关闭第二阀门，调整制备参数；步骤3：开启电源，开始太阳能电池微晶硅膜层的制备。9.根据权利要求8所述的一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺，其特征在于，所述制备参数为：硅烷气流量500sccm，vhf等离子体管道(300)内的h2流量为12000sccm，rps等离子体管道(200)内的h2流量为8000sccm，掺杂比为50%，vhf电源功率8000w，rps功率2000w。

技术总结
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，提供了一种制备太阳能电池微晶硅膜层的工艺及设备，制备设备包括放置了太阳能电池片的薄膜制备腔室，连通所述薄膜制备腔室的VHF等离子体管道和RPS等离子体管道，所述薄膜制备腔室内通过第一中部布气管道和第一边缘布气管道与所述RPS等离子体管道连通。制备工艺中使用前述的制备设备进行薄膜制备，在薄膜制备时，使用RPS等离子体管道对镀膜腔室的边缘进行布气，辅助VHF等离子体管道进行薄膜制备，提升了制备的微晶硅膜层的一致性。制备的微晶硅膜层的一致性。制备的微晶硅膜层的一致性。


技术研发人员：王豫林 郭小勇 汤安民 杨文栋 唐旋
受保护的技术使用者：眉山琏升光伏科技有限公司
技术研发日：2023.09.05
技术公布日：2023/10/11