一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112760621 A(43)申请公布日 2021.05.07

(21)申请号 202011450582.5(22)申请日 2020.12.09

(71)申请人 晋能光伏技术有限责任公司

地址 030600 山西省晋中市山西综改示范

区晋中开发区新能源汽车园区广安东街533号(72)发明人 白焱辉　杨立友　王继磊　冯乐　

黄金　郭磊　张永前　鲍少娟　杜凯　师海峰　杨文亮　孔青青　(74)专利代理机构 北京慕达星云知识产权代理

事务所(特殊普通合伙) 11465

代理人 符继超(51)Int.Cl.

C23C 16/509(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

C23C 16/458(2006.01)C23C 16/24(2006.01)H01L 31/20(2006.01)

CN 112760621 A()发明名称

一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备(57)摘要

本发明公开了一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，包括：预热腔、工艺腔和冷却腔，并依次相连通，硅片在预热腔预热后输送至所述工艺腔用于沉积非晶硅薄膜，并从所述工艺腔输送至所述冷却腔进行冷却；所述工艺腔的一个侧面设置有进气口，相对的侧面设置有尾气管路，且所述工艺腔的内部设置有至少两个电极板，所述电极板在竖直方向上平行设置，并通过绝缘块间隔相邻的两个所述电极板，相邻的两个所述电极板分别连接射频电源和零电势；所述尾气管路上至少设置有一个抽气孔；本发明为单腔多层非晶硅沉积设备，电极板在竖直方向上平行设置，形成多层结构，能够有效减小设备的占地面积，大幅度增加单台设备产能，解决了现有技术中存在的问题。

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权　利　要　求　书

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1.一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，包括：预热腔、工艺腔和冷却腔，并依次相连通，其特征在于，硅片在预热腔预热后输送至所述工艺腔用于沉积非晶硅薄膜，并从所述工艺腔输送至所述冷却腔进行冷却；

所述工艺腔的一个侧面设置有进气口，相对的侧面设置有尾气管路，且所述工艺腔的内部设置有至少两个电极板，所述电极板在竖直方向上平行设置，并通过绝缘块间隔相邻的两个所述电极板，相邻的两个所述电极板分别连接射频电源和零电势；所述尾气管路上至少设置有一个抽气孔；

所述硅片放置在相邻的两个所述电极板之间，所述电极板固定或可移动地设置在所述工艺腔内，当所述电极板固定设置时，除最顶端的一片所述电极板之外，每片所述电极板上均设置有一块可移动载板，所述硅片设置于所述可移动载板上，当所述电极板可移动地设置在所述工艺腔内时，所述硅片直接放置在相邻的两个所述电极板上；

其中，每两个相邻的所述电极板之间至少包括一片硅片。

2.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，相邻的两个所述电极板之间的距离为10mm‑50mm。

3.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，每两个相邻的所述电极板之间包括1‑200片硅片。

4.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，所述射频电源的频率为40kHz‑40MHz。

5.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，所述进气口处设置有匀气板，所述匀气板上设置有匀气孔。

6.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，所述工艺腔的腔体为立方体结构，且所述工艺腔的腔体与所述电极板之间绝缘，且腔壁上设置有加热板，将所述工艺腔的腔体内温度加热至150‑300℃。

7.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，所述电极板或所述可移动载板通过耐高温滚轮或皮带实现移动。

8.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，所述预热腔在工作状态时为密封结构，所述预热腔与所述工艺腔通过传输装置对应连接，且所述预热腔的内部结构与所述工艺腔内部结构相同，两个腔体内的电极板分别对应设置。

9.根据权利要求8所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，所述冷却腔在工作状态时为密封结构，所述工艺腔与所述冷却腔通过传输装置对应连接，且所述冷却腔的内部结构与所述工艺腔内部结构相同，两个腔体内的电极板分别对应设置。

10.根据权利要求1所述的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，其特征在于，所述预热腔、工艺腔和冷却腔的侧面均设置有开合结构，当处于工作状态时开合结构关闭，在传输硅片的过程中所述开合结构开启。

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一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备

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技术领域

[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的说是涉及一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备。

背景技术

[0002]随着太阳能电池技术的发展，高效电池的开发越来越受重视。其中用本征非晶硅层(a‑Si:H(i))钝化的HJT电池(硅基异质结太阳电池)是重点的研究方向之一。众所周知，硅基异质结太阳电池不仅有高的转化效率、高的开路电压，而且具有低的温度系数、无光致衰减(LID)、无电致衰减(PID)、低的制备工艺温度等优势。另外硅基异质结电池在保证高转化效率的同时，硅片厚度可减薄至100μm，有效减少了硅料耗量，并可用来制备可弯曲组件。[0003]对于HJT电池而言，非晶硅起到钝化、形成p‑n结的关键作用，对于HJT 电池的转换效率起到决定性作用，因此，制备性能优异的非晶硅薄膜是获得高效HJT电池的关键技术。目前HJT电池非晶硅沉积主要有板式PECVD， Cat‑CVD两种设备，此两种非晶硅沉积设备的主要包括问题：1.真空腔体大，导致设备价格昂贵；2.平板式载板，一个腔体放置一块载板，单台设备产能小； 3.设备尺寸大，厂务、自动化配套成本高，占地面积大。可见目前非晶硅沉积设备是HJT电池产品大规模量产的主要影响因素。[0004]因此，如何提供一种体积和占地面积更小的适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

[0005]有鉴于此，本发明提供了一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD 设备[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0007]一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，包括：预热腔、工艺腔和冷却腔，并依次相连通，硅片在预热腔预热后输送至所述工艺腔用于沉积非晶硅薄膜，并从所述工艺腔输送至所述冷却腔进行冷却；

[0008]所述工艺腔的一个侧面设置有进气口，相对的侧面设置有尾气管路，且所述工艺腔的内部设置有至少两个电极板，所述电极板在竖直方向上平行设置，并通过绝缘块间隔相邻的两个所述电极板，相邻的两个所述电极板分别连接射频电源和零电势；所述尾气管路上至少设置有一个抽气孔；

[0009]所述硅片放置在相邻的两个所述电极板之间，所述电极板固定或可移动地设置在所述工艺腔内，当所述电极板固定设置时，除最顶端的一片所述电极板之外，每片所述电极板上均设置有一块可移动载板，所述硅片设置于所述可移动载板上，当所述电极板可移动地设置在所述工艺腔内时，所述硅片直接放置在相邻的两个所述电极板上；[0010]其中，每两个相邻的所述电极板之间至少包括一片硅片。[0011]优选的，相邻的两个所述电极板之间的距离为10mm‑50mm。[0012]优选的，每两个相邻的所述电极板之间包括1‑200片硅片。

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优选的，所述射频电源的频率为40kHz‑40MHz。

[0014]优选的，所述进气口处设置有匀气板，所述匀气板上设置有匀气孔。[0015]优选的，所述工艺腔的腔体为立方体结构，且所述工艺腔的腔体与所述电极板之间绝缘，且腔壁上设置有加热板，将所述工艺腔的腔体内温度加热至150‑300℃。[0016]优选的，所述电极板或所述可移动载板通过耐高温滚轮或皮带实现移动。[0017]优选的，所述预热腔在工作状态时为密封结构，所述预热腔与所述工艺腔通过传输装置对应连接，且所述预热腔的内部结构与所述工艺腔内部结构相同，两个腔体内的电极板分别对应设置。[0018]优选的，所述冷却腔在工作状态时为密封结构，所述工艺腔与所述冷却腔通过传输装置对应连接，且所述冷却腔的内部结构与所述工艺腔内部结构相同，两个腔体内的电极板分别对应设置。[0019]优选的，所述预热腔、工艺腔和冷却腔的侧面均设置有开合结构，当处于工作状态时开合结构关闭，在传输硅片的过程中所述开合结构开启。[0020]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，该设备为单腔多层非晶硅沉积设备，电极板在竖直方向上平行设置，形成多层结构，能够有效减小设备的占地面积并减小设备本身的尺寸，解决了现有技术中存在的问题，并且该设备可以对电极片进行加热，相邻电极板分别连接射频电源和零电势，从而在通电及反应气体的环境下具有等离子体增强化学气相沉积的作用。附图说明

[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

[0022]图1附图为本发明提供的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD 设备中工艺腔结构示意图；

[0023]图2附图为本发明提供的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD 设备中可移动载板结构示意图；

[0024]图3附图为本发明提供的一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD 设备中匀气板结构示意图；[0025]其中，1‑匀气板、2‑进气口、3‑射频电源、4‑尾气管路、5‑绝缘块、6‑电极板或可移动载板、7‑匀气孔、8‑硅片槽。具体实施方式

[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027]本实施例公开了一种适用于HJT电池非晶硅沉积的多层PECVD设备，包括：预热腔、

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工艺腔和冷却腔，并依次相连通，硅片在预热腔预热后输送至工艺腔用于沉积非晶硅薄膜，并从工艺腔输送至冷却腔进行冷却；[0028]如图1所示，工艺腔的一个侧面设置有进气口2，相对的侧面设置有尾气管路4，且工艺腔的内部设置有至少两个电极板6，电极板6在竖直方向上平行设置，并通过5间隔相邻的两个电极板6，相邻的两个电极板6分别连接射频电源3和零电势；尾气管路4上至少设置有一个抽气孔；

[0029]硅片放置在相邻的两个电极板6之间，电极板6固定或可移动地设置在工艺腔内，当电极板6固定设置时，除最顶端的一片电极板6之外，每片电极板6上均设置有一块可移动载板6，硅片设置于可移动载板6上，当电极板 6可移动地设置在工艺腔内时，硅片直接放置在相邻的两个电极板6上；[0030]其中，每两个相邻的电极板6之间至少包括一片硅片。[0031]需要说明的是：反应气体通过进气口2进入工艺腔，进气口2通过匀气板1使气体均匀分布，尾气管路4设置多个抽气孔，能实现腔体内气流均衡，尾气均匀由真空泵抽出，工艺腔可抽到真空环境，其中的压强可控。

[0032]由于两个相邻的电极板6之间空间较小，不易直接放置硅片，因此则需要承载硅片的装置可移动到设备外进行，为了实现这一目的，本发明中通过设置可滑动电极板6或者设置可移动载板6两种实施方式，且可以通过使用耐高温皮带或滚轮来设置可移动的电极板6或者可移动载板6。且电极板 6由导电金属材料制作而成，如铝、不锈钢等，电极板6还具有加热功能，温度20‑300℃。

[0033]工艺腔在工作状态时为密闭结构。[0034]可移动载板6上设有1‑200个硅片槽8，如图2所示。[0035]为了进一步实施上述技术方案，相邻的两个电极板6之间的距离为 10mm‑50mm。[0036]为了进一步实施上述技术方案，每两个相邻的电极板6之间包括1‑200 片硅片。[0037]为了进一步实施上述技术方案，射频电源3的频率为40kHz‑40MHz。[0038]需要说明的是：连接时需选取对应的匹配器。[0039]为了进一步实施上述技术方案，匀气板1上设置有匀气进气口2处设置有匀气板1，孔7，如图3所示。

[0040]为了进一步实施上述技术方案，工艺腔的腔体为立方体结构，且工艺腔的腔体与电极板6之间绝缘，且腔壁上设置有加热板，将工艺腔的腔体内温度加热至150‑300℃。[0041]为了进一步实施上述技术方案，电极板6或可移动载板6通过耐高温滚轮或皮带实现移动。

[0042]为了进一步实施上述技术方案，预热腔在工作状态时为密封结构，预热腔与工艺腔通过传输装置对应连接，且预热腔的内部结构与工艺腔内部结构相同，两个腔体内的电极板6分别对应设置。

[0043]为了进一步实施上述技术方案，冷却腔在工作状态时为密封结构，工艺腔与冷却腔通过传输装置对应连接，且冷却腔的内部结构与工艺腔内部结构相同，两个腔体内的电极板6分别对应设置。

[0044]为了进一步实施上述技术方案，预热腔、工艺腔和冷却腔的侧面均设置有开合结构，当处于工作状态时开合结构关闭，在传输硅片的过程中开合结构开启。

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本发明的工作原理为：

[0046]预热腔的开合结构开启，硅片从外部结构中输送至预热腔内的可移动电极片或者可移动载板6上，在预热腔预热后，工艺腔的开合结构开启，可移动电极片或者可移动载板6，通过输送装置将硅片输送至工艺腔内的可移动电极片或者可移动载板6上用于沉积非晶硅薄膜，再从工艺腔输送至开合结构开启的冷却腔内进行冷却。[0047]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

[0048]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

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