技术领域
[0001] 本
发明涉及
太阳能电池制造领域，特别涉及用于制造
异质结太阳能电池的PECVD设备及镀膜方法。
背景技术
[0002]
薄膜/晶
硅异质结太阳能电池(以下简称异质结太阳能电池，又可称HIT或SHJ太阳能电池)属于第三代高效太阳能电池技术，它结合了第一代晶硅与第二代硅薄膜的优势，具有转换效率高、
温度系数低等特点，特别是双面的异质结太阳能电池转换效率可以达到26％以上，具有广阔的市场前景。
[0003]
等离子体化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；简称PECVD)设备通常用于形成异质结太阳能电池中非常关键的本征非晶硅薄膜以及P型或N型非晶硅薄膜，其已成为异质结太阳能电池生产线上的核心设备，PECVD设备投资约占整个生产线投资的一半左右。因此，PECVD设备的产能对整个生产线的产能有着关键性的影响，但PECVD设备在开始PECVD镀膜工艺前需将对应
硅片加热到200-350℃的范围内，然后才能进行PECVD镀膜工艺，
现有技术中进入PECVD腔的硅片通常是常温的，若在PECVD工艺腔内对硅片进行预热，势必会延长硅片在工艺腔中的时间，从而会使得PECVD设备的产能较低并使得PECVD工艺腔成为整个设备的产能
瓶颈。
[0004] 因此，如何提供一种能提高设备运行
节拍及产能的PECVD设备及镀膜技术已成为业内亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005] 针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种用于制造异质结太阳能电池的PECVD设备，所述PECVD设备包括依次连接的加载台、加载腔、第一反应腔、第一传输腔、第二反应腔、卸载腔和卸载台；所述PECVD设备还包括预热腔以及第二传输腔，所述预热腔设置在所述加载腔与所述第一反应腔之间，用于在将异质结太阳能电池对应的硅片送入所述第一反应腔之前将所述硅片预热到预设温度，以便减少所述硅片在所述第一反应腔中的
停留时间；所述第二传输腔设置在所述预热腔和所述第一反应腔之间，用于将经所述预热腔预热的所述硅片传输至所述第一反应腔。
[0006] 在一
实施例中，所述预热腔中设置有预热模
块，所述预热模块包括红外加热器、热
电阻加热器和/或高频加热器，所述预热模块经过30-500秒范围内的预热时间将所述硅片预热到所述预设温度，所述预设温度在200-350℃的范围内，所述预热模块在所述预热腔中的加热方式为
接触式加热和/或
辐射式加热。
[0007] 在一实施例中，所述第一反应腔用于在进入其中的所述硅片上生长本征非晶硅薄膜，所述第二反应腔用于在所述硅片的所述本征非晶硅薄膜上生长P型或N型非晶硅薄膜，所述第一反应腔和所述第二反应腔在生长非晶硅薄膜时的生长温度在200-350℃的范围内。
[0008] 在一实施例中，所述PECVD设备包括
单层设备单元和多层设备单元，所述单层设备单元包括位于同一
水平层中且相互连接的所述加载台、所述加载腔、所述预热腔、所述第二传输腔、所述第一反应腔、所述第一传输腔、所述第二反应腔所述卸载腔和所述卸载台，所述PECVD设备包括多层设备单元，所述多层设备单元包括沿竖直方向对应层叠的多个单层设备单元。
[0009] 在一实施例中，所述多层设备单元包括分别对应一体构造成加载台竖列、加载腔竖列、预热腔竖列、第二传输腔竖列、第一反应腔竖列、第一传输腔竖列、第二反应腔竖列、卸载腔竖列、和卸载台竖列的多层加载台、多层加载腔、多层预热腔、多层第二传输腔、多层第一反应腔、多层第一传输腔、多层第二反应腔、多层卸载腔、多层卸载台。
[0010] 在一实施例中，所述加载腔、所述预热腔、所述第二传输腔、所述第一反应腔、所述第一传输腔、所述第二反应腔、所述卸载腔的操作压
力在0.01-5毫巴的范围内。
[0011] 在一实施例中，所述加载台、所述加载腔、所述预热腔、所述第二传输腔、所述第一反应腔、所述第一传输腔、所述第二反应腔、所述卸载腔以及所述卸载台沿着U字形依次排布，所述加载台与所述卸载台相对设置。
[0012] 本发明还提供一种用于制造异质结太阳能电池的成套PECVD设备，其特征在于，所述成套PECVD设备包括：第一PECVD设备，其为如上中任一所述的PECVD设备，所述第一PECVD设备用于在太能电池对应的硅片的第一面上沉积选自I/N型和I/P型非晶硅薄膜中的一种非晶硅薄膜；硅片翻面装置，其配置成接收来自所述第一PECVD设备且硅片的第一面已完成沉积并经下料的所述硅片，并将所述硅片进行翻面而使所述硅片的所述第一面和与之相对的第二面完成对调；以及第二PECVD设备，其为如上中任一所述的PECVD设备，所述第二PECVD设备用于在太能电池对应的硅片的所述第二面上沉积选自I/N型和I/P型非晶硅薄膜中的另一种非晶硅薄膜。
[0013] 本发明还提供一种用于制造异质结太阳能电池的PECVD设备的镀膜方法，所述方法包括以下步骤：(a).将加载台上承载有异质结太阳能电池对应的硅片的托盘传送至加载腔；(b).将承载有所述硅片的所述托盘从所述加载腔传送至预热腔，并将所述硅片在所述预热腔中预热到预设温度，以便减少所述硅片在第一反应腔中的停留时间；(c).将承载有完成预热的所述硅片的所述托盘从所述预热腔传送至所述第二传输腔；(d).将承载有所述硅片的所述托盘从所述第二传输腔传送至所述第一反应腔，并通过第一PECVD工艺在所述硅片上生长本征非晶硅薄膜；(e).将承载有完成所述第一PECVD工艺的所述硅片的所述托盘从所述第一反应腔传送至所述第一传输腔；(f).将承载有所述硅片的所述托盘从所述第一传输腔传送至所述第二反应腔，并通过第二PECVD工艺在所述硅片的所述本征非晶硅薄膜上生长P型或N型非晶硅薄膜；(g).将承载有完成所述第二PECVD工艺的所述硅片的所述托盘从所述第二反应腔传送至卸载腔；以及(h).将承载有所述硅片的所述托盘从所述卸载腔传送至卸载台以进行硅片卸载。
[0014] 在一实施例中，所述预热腔中设置有预热模块，所述预热模块包括红外加热器、热电阻加热器和/或高频加热器，在步骤(b)中，所述预热模块经过30-500秒范围内的预热时间将所述硅片预热到所述预设温度，所述预设温度在200-350℃的范围内，所述预热模块在所述预热腔中的预热方式为接触式加热和/或辐射式加热。
[0015] 在一实施例中，步骤(c)中的所述第一PECVD工艺和步骤(e)中的所述第二PECVD工艺用于生长非晶硅薄膜的生长温度均在200-350℃的温度范围内。
[0016] 在一实施例中，所述加载腔、所述预热腔、所述第二传输腔、所述第一反应腔、所述第一传输腔、所述第二反应腔、所述卸载腔的操作压力均在0.01-5毫巴的范围内。
[0017] 在一实施例中，所述加载台、所述加载腔、所述预热腔、所述第二传输腔、所述第一反应腔、所述第一传输腔、所述第二反应腔、所述卸载腔以及所述卸载台沿着U字形依次排布，所述加载台与所述卸载台相对设置，所述硅片在步骤(a)-(g)中沿着U字形路径行进。
[0018] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的PECVD设备通过其预热腔对硅片进行预热，可避免在第一PECVD腔中进行预热，从而有效缩短硅片在其中停留的时间，可有效提高PECVD设备的效率及产能；本发明的PECVD设备通过其第二传输腔使得每个PECVD腔都对应专用的传输腔，可避免两个PECVD腔共用一个传输腔所带来的需快速搬送承载有硅片的托盘所造成的传送压力；本发明的PECVD设备排布成U字形，可使布局紧凑，便于实现快节拍和高产能，并且便于所用托盘的传入、传出及回传的自动化。
附图说明
[0019] 在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0020] 图1为本发明的成套的用于制造异质结太阳能电池的PECVD设备的实施例的组成结构示意图；
[0021] 图2为本发明的用于制造异质结太阳能电池的PECVD设备的镀膜方法的实施例的
流程图。具体实施方案
[0022] 以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”和“所述”包括复数指代物。本
说明书以及
权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
[0023] 本说明书以及权利要求书中所使用的“I/P型非晶硅薄膜”、“I/N型非晶硅薄膜”并不表示“I型或P型非晶硅薄膜”、“I型或N型非晶硅薄膜”，而是表示“I型和P型非晶硅薄膜”、“I型和N型非晶硅薄膜”。
[0024] 参见图1，其显示了本发明的成套的用于制造异质结太阳能电池的PECVD设备的实施例的组成结构示意图，所述成套的PECVD设备包括第一PECVD设备1和第二PECVD设备3，为简化说明，以下先详述第一PECVD设备1的具体结构，然后再针对第二PECVD设备3与第一PECVD设备1的不同之处来具体说明第二PECVD设备3。
[0025] 第一PECVD设备1包括依次连接的加载台10、加载腔11、预热腔12、第二传输腔13、第一反应腔14、第一传输腔15、第二反应腔16、卸载腔17和卸载台18。加载腔11、预热腔12、第二传输腔13、第一反应腔14、第一传输腔15、第二反应腔16和卸载腔17分别具有将承载有硅片的托盘传进传出的传送装置110、120、130、140、150、160、170，传送装置110-170可为传送带或
机械臂中任一种或两者的结合或者为本领域的技术人员常用的其他传输手段。硅片在加载台10上可通过自动上料装置(未图示)将承载于花篮中的硅片转置到托盘(未图示)上，之后加载腔11的传送装置110会将承载有硅片的托盘送进加载腔11，并在合适的工序或节拍中将托盘送出加载腔11。
[0026] 预热腔12的传送装置120会将传送装置110传送来的托盘传送至预热腔12，预热腔12设置在加载腔11与第一反应腔14之间，用于在将异质结太阳能电池对应的硅片送入第一反应腔14之前将所述硅片预热到预设温度，以便减少硅片在第一反应腔14中的停留时间。
预热腔12中设置有预热模块(未图示)，所述预热模块经过30-500秒范围内的预热时间将所述硅片预热到所述预设温度，所述预设温度在200-350℃的范围内，所述预热模块包括红外加热器、热电阻加热器和/或高频加热器等，所述预热模块在所述预热腔中的加热方式为接触式加热和/或辐射式加热。预热腔12的设置能减小或者消除第一反应腔14中的预热时间，在某些实施例中，可将硅片在预热腔12、第一反应腔14、第二反应腔16中的停留时间设置的非常接近，例如，在该三个腔中各自停留时间的差异在10秒以内。
[0027] 第二传输腔13设置在预热腔12和第一反应腔之间，用于将经所述预热腔12预热的所述硅片传输至第一反应腔14。第一反应腔14用于在进入其中的所述硅片的一面上生长本征非晶硅薄膜，第二反应腔16用于在所述硅片的所述本征非晶硅薄膜上生长P型或N型非晶硅薄膜(即P型或N型掺杂的非晶硅薄膜)，所述第一反应腔14和所述第二反应腔16在生长非晶硅薄膜时的生长温度在200-350℃的范围内。对于本领域的技术人员来说，生长本征非晶硅薄膜、P型或N型非晶硅薄膜用到何种工艺气体、采用何种工艺时间均是通常所知的技术知识，在此不再为文赘述。
[0028] 加载腔11、预热腔12、第二传输腔13、第一反应腔14、第一传输腔15、第二反应腔16、卸载腔17的操作压力在0.01-5毫巴的范围内。具体的操作压力可根据具体的配套设备和工艺设置可在0.01-5毫巴内进行选择。
[0029] 如图1所示，加载台10、加载腔11、预热腔12、第二传输腔13、第一反应腔14、第一传输腔15、第二反应腔16、卸载腔17以及卸载台18沿着U字形依次排布，加载台10与卸载台18相对设置并分别设置在U字形的开口端两侧，已完成硅片卸载的托盘由回传装置19从卸载台18回传至加载台10。第二传输腔13、第一反应腔14、第一传输腔15设置在U字形的底端上，使得第二传输腔13和第一传输腔15各自对应的传送装置130、150之间具有90度的夹
角，从而避免了现有技术中两个反应腔共用一个传输腔所带来的传送压力。
[0030] 所述PECVD设备1可为单层设备单元，所述单层设备单元包括位于同一水平层中且相互连接的加载台10、加载腔11、预热腔12、第二传输腔13、第一反应腔14、第一传输腔15、第二反应腔16、卸载腔17以及卸载台18。所述PECVD设备11也可为多层设备单元，所述多层设备单元包括沿竖直方向对应层叠的多个单层设备单元，所述多层设备单元包括多层加载台10、多层加载腔11、多层预热腔12、多层第二传输腔13、多层第一反应腔14、多层第一传输腔15、多层第二反应腔16、多层卸载腔17以及多层卸载台18。多层加载台10、多层加载腔11、多层预热腔12、多层第二传输腔13、多层第一反应腔14、多层第一传输腔15、多层第二反应腔16、多层卸载腔17以及多层卸载台18可分别对应一体构造成加载台竖列、加载腔竖列、预热腔竖列、第二传输腔竖列、第一反应腔竖列、第一传输腔竖列、第二反应腔竖列、卸载腔竖列以及卸载台竖列。
[0031] 第一PECVD设备1完成硅片一面(例如第一面)上的I/N层或者I/P层非晶硅薄膜中的一种非晶硅薄膜覆膜之后，自动翻片装置2配置成接收来自所述第一PECVD设备1且硅片的第一面已完成沉积并经下料的所述硅片，并将所述硅片进行翻面而使所述硅片的所述第一面和与之相对的第二面完成对调，自动翻片装置2通过本领域技术人员通常所知的翻片技术将硅片的正
反面进行翻转使得已生成了非晶硅薄膜的第一面朝下，而未生成非晶硅薄膜的第二面朝上，硅片以翻转后的状态被传送到第二台PECVD设备3。第二PECVD设备3通过翻片装置2与第一PECVD设备1相连接，第二PECVD设备3包括依次连接的加载台30、加载腔31、预热腔32、第二传输腔33、第一反应腔34、第一传输腔35、第二反应腔36、卸载腔37和卸载台38。其各部件可参照第一PECVD设备1的对应部件进行理解。
[0032] 第二PECVD设备3与第一PECVD设备1的不同之处在于，第一PECVD设备1的第二反应腔16生长P型或N型非晶硅薄膜中的一种，而第二PECVD设备3的第二反应腔36生长P型或N型非晶硅薄膜中的另一种。在一实施例中，第二反应腔16生长P型非晶硅薄膜，第二反应腔36生长N型非晶硅薄膜。在另一实施例中，第二反应腔16生长N型非晶硅薄膜，第二反应腔36生长P型非晶硅薄膜。
[0033] 参见图2，结合参见图1，图2示出了本发明的用于制造异质结太阳能电池的PECVD设备的镀膜方法的实施例的流程图。所述PECVD设备可为如图1所示的第一PECVD设备1或第二PECVD设备3。图2所示的方法40包括步骤S410，将加载台10或30上承载有异质结太阳能电池对应的硅片的托盘传送至加载腔11或31。在一实施例中，步骤S410可由图1所示的可为传送带或机械臂中任一种或两者的结合或者为本领域的技术人员常用的其他传输手段的传送装置110传送到加载腔11或31。
[0034] 所述方法40还包括步骤S420，将承载有硅片的托盘从所述加载腔11或31传送至预热腔12或32，并将所述硅片在所述预热腔12或32中预热到预设温度，以便减少硅片在第一反应腔14或34中的停留时间。如上所述的，所述预热腔12中设置有预热模块(未图示)，所述预热模块包括红外加热器、热电阻加热器和/或高频加热器以及本领域的技术人员所知的其他加热手段。步骤S420可通过如图1所示的传送装置110和120配合完成。在步骤S420中，所述预热模块经过30-500秒范围内的预热时间将所述硅片预热到所述预设温度，所述预设温度在200-350℃的范围内，所述预热模块在所述预热腔中的预热方式为接触式加热和/或辐射式加热。在一实施例中，预热模块的预热方式为接触式加热和辐射式加热的组合。
[0035] 所述方法40还包括步骤S430，将承载有完成预热的硅片的托盘从预热腔12或32传送至第二传输腔13或33。步骤S430中的第二传输腔13或33可为完成预热的硅片提供暂存空间，即第二传输腔13或33中可容纳多个承载有完成预热的硅片的托盘。步骤S430可通过如图1所示的传送装置120和130配合完成。
[0036] 所述方法40还包括步骤S440，将承载有硅片的托盘从第二传输腔13或33传送至第一反应腔14或34，并通过第一PECVD工艺在所述硅片上生长本征非晶硅薄膜。步骤S440中的传送可通过如图1所示的传送装置130和140配合完成。在一实施例中，步骤S440中的第一PECVD工艺用于生长非晶硅薄膜的生长温度在200-350℃的温度范围内。在其他实施例中，步骤S440中的第一PECVD工艺的生长温度具体在250-300℃的温度范围内，更具体地例如为280℃。
[0037] 所述方法40还包括步骤S450，将承载有完成第一PECVD工艺的硅片的托盘从第一反应腔14或34传送至第一传输腔15或35。步骤S450中的第一传输腔15或35与第二传输腔13或33类似的，可以用于缓存完成第一PECVD工艺即生成本征非晶硅薄膜的硅片。步骤S450可通过如图1所示的传送装置140和150配合完成。
[0038] 所述方法40还包括步骤S460，将承载有硅片的托盘从第一传输腔15或35传送至第二反应腔16或36，并通过第二PECVD工艺在所述硅片的本征非晶硅薄膜上生长P型或N型非晶硅薄膜。在一实施例中，步骤S460中第二PECVD工艺用于生长非晶硅薄膜的生长温度均在200-350℃的温度范围内。在其他实施例中，步骤S460中的第一PECVD工艺的生长温度具体在250-300℃的温度范围内，更具体地例如为280℃。步骤S460中的传送可通过如图1所示的传送装置150和160配合完成。
[0039] 所述方法40还包括步骤S470，将承载有硅片的托盘从第二反应腔16或36传送至卸载腔17或37。步骤S470可通过如图1所示的传送装置160和170配合完成。
[0040] 所述方法40还包括步骤S480，将承载有硅片的托盘从卸载腔17或37传送至卸载台18或38以进行硅片卸载。在卸载台18或38上，可通过本领域通常使用的硅片下料装置来卸载硅片，即将放置在托盘中的硅片转置到花篮中，以便进行后续工艺，而空托盘由回传装置
19或39回传到装载台10或30继续装载硅片。
[0041] 步骤S410至S480中的加载腔11或31、预热腔12或32、第二传输腔13或33、第一反应腔14或34、第一传输腔15或35、第二反应腔16或36、卸载腔17或37的操作压力均在0.01-5毫巴的范围内。如图1所示的，加载台10或30、加载腔11或31、预热腔12或32、第二传输腔13或33、第一反应腔14或34、第一传输腔15或35、第二反应腔16或36、卸载腔17或37以及卸载台
18或38沿着U字形依次排布，加载台10或30与卸载台18或38相对设置，所述硅片在步骤S410至S480中沿着U字形路径行进，并且通过回传装置19或39将卸载完硅片的空托盘回传至加载台10以进行下一个镀膜工艺。
[0042] 本发明的PECVD设备通过其预热腔对硅片进行预热，可避免在第一PECVD腔中进行预热，从而有效缩短硅片在其中停留的时间，可有效提高PECVD设备的效率及产能；本发明的PECVD设备通过其第二传输腔使得每个PECVD腔都对应专用的传输腔，可避免两个PECVD腔共用一个传输腔所带来的需快速搬送承载有硅片的托盘的传送压力；本发明的PECVD设备排布成U字形，可使布局紧凑，便于实现快节拍和高产能，并且便于所用托盘的传入、传出及回传的自动化。
[0043] 上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种
修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
