一種高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置

技術(shù)領(lǐng)域

1.本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池生產(chǎn)設(shè)備，尤其涉及一種高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置。

背景技術(shù)：

2.目前高效太陽(yáng)能電池主要膜系材料為單質(zhì)硅，晶體結(jié)構(gòu)為非晶或微晶狀態(tài)。而且希望的是更多的微晶狀態(tài)的單質(zhì)硅材料。目前主要的生長(zhǎng)方式是采用平行平板式pecvd設(shè)備(ccp-cvd)，在一定真空度和溫度下，使用硅烷氣體分解得到，此方式由于產(chǎn)生的等離子體密度低，生成的單質(zhì)硅薄膜主要是非晶狀態(tài)且氫含量偏高。較好的方法是采用高密度等離子體放電技術(shù)比如電感耦合等離子體、微波等離子體放電等技術(shù)。電感耦合等離子體由于具有輻射小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電磁兼容性好等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體cvd設(shè)備中。但目前電感耦合pecvd設(shè)備(icp-cvd)產(chǎn)能很小，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片制造，滿(mǎn)足不了太陽(yáng)能電池行業(yè)需要大產(chǎn)能、低成本的要求。

3.現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：

4.1、對(duì)于鏈?zhǔn)狡叫衅桨錺ecvd設(shè)備：

5.(1)平面載板，提高產(chǎn)能的辦法是采用大的載板，大載板將會(huì)使設(shè)備體積增大、占地面積增大，成本增高；(2)對(duì)于大產(chǎn)能設(shè)備，由于載板面積變大，帶來(lái)放電均勻性、氣流均勻性等難控制的問(wèn)題。

6.2、對(duì)于管式平行平板pecvd設(shè)備：

7.(1)電極放在爐管中，電極板也是工件載板，還是平行極板之間放電。由于電極板間距不能太小，采用多層電極板的方式擴(kuò)大產(chǎn)能，將會(huì)使?fàn)t管直徑增大，而爐管壁強(qiáng)度有限不能太大，產(chǎn)能也會(huì)受限；(2)兩個(gè)電極板都在真空腔體中，電極的引入存在漏電風(fēng)險(xiǎn)；(3)氣流不能均勻噴在每對(duì)電極板之間，存在膜層不均勻的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致影響產(chǎn)品成品率。

8.3、對(duì)于電感耦合pecvd設(shè)備：等離子體在基片上方的腔體內(nèi)由電感放電產(chǎn)生，沉膜區(qū)域受到限制，導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)大產(chǎn)能沉膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

9.本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電感線(xiàn)圈設(shè)在反應(yīng)腔體外部，等離子體放電與載板無(wú)關(guān)，載板結(jié)構(gòu)和布局不再受限制，加熱爐管與反應(yīng)腔體、線(xiàn)圈組成的部件可采用上下多層布置，放在一個(gè)機(jī)架內(nèi)，占地面積小，單位面積內(nèi)的產(chǎn)能大，反應(yīng)腔體內(nèi)不需要設(shè)置電極從而不會(huì)出現(xiàn)電極引入處放電問(wèn)題，鍍膜均勻性好的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置。

10.為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

11.一種高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，包括反應(yīng)腔體、載板、電感線(xiàn)圈和加熱爐管，所述載板設(shè)置多個(gè)，多個(gè)載板在反應(yīng)腔體內(nèi)平行布置，兩兩之間相隔一定距離，載板的兩面均可裝載工件；所述電感線(xiàn)圈套在反應(yīng)腔體外部，與腔體同軸并與腔體之間

有一定間隙；所述加熱爐管套在電感線(xiàn)圈外部，與反應(yīng)腔體同軸。

12.作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電感線(xiàn)圈為可通入冷卻介質(zhì)的空心銅管。

13.作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電感線(xiàn)圈包括多個(gè)獨(dú)立的子線(xiàn)圈，每個(gè)子線(xiàn)圈的圈數(shù)設(shè)置至少三個(gè)。

14.作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，每個(gè)子線(xiàn)圈連接一個(gè)射頻匹配器。

15.作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱爐管由電阻加熱絲、爐體保溫棉和爐體外殼構(gòu)成的圓柱形管狀，所述電阻加熱絲嵌堪在爐體保溫棉內(nèi)，并與爐體保溫棉及爐體外殼形成一個(gè)整體。

16.作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改，所述加熱爐管套在電感線(xiàn)圈外部且二者同軸。

17.作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電感線(xiàn)圈的覆蓋的長(zhǎng)度不小于載板的長(zhǎng)度。

18.作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述反應(yīng)腔體設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口。

19.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

20.(1)本發(fā)明的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，電感線(xiàn)圈套在反應(yīng)腔體外部，電感線(xiàn)圈內(nèi)通入高頻電源，由于電磁場(chǎng)的作用，在反應(yīng)腔體內(nèi)發(fā)生輝光放電使工藝氣體電離形成等離子體，等離子體放電與載板形狀、位置等因素?zé)o關(guān)，載板結(jié)構(gòu)和布局不再受限制，可采用多層平行組裝，兩層載板的間距可以做的很小，同時(shí)電感線(xiàn)圈可做成幾段，保證電源的匹配性。理論上可使反應(yīng)腔體做的很長(zhǎng)，因而，顯著增大設(shè)備產(chǎn)能。另外，爐管式反應(yīng)腔體整體可采用上下多層布局，放在一個(gè)機(jī)架內(nèi)，向空中發(fā)展，占地面積小，使單位占地面積內(nèi)的產(chǎn)能大；再次，電感線(xiàn)圈位于反應(yīng)腔體外，反應(yīng)腔體內(nèi)不需要設(shè)置電極從而不會(huì)出現(xiàn)電極引入處放電問(wèn)題；電感線(xiàn)圈沿著反應(yīng)腔體長(zhǎng)度方向多段布置，反應(yīng)腔體全長(zhǎng)度上等離子體濃度均勻性調(diào)節(jié)靈活，進(jìn)而使鍍膜均勻性好，產(chǎn)品良率高。

21.(2)本發(fā)明的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，電感線(xiàn)圈為可通入冷卻介質(zhì)的銅管，由于電感線(xiàn)圈本身通電會(huì)導(dǎo)致溫度升高，再加上外圍加熱爐管的作用，導(dǎo)致電感線(xiàn)圈溫度很高。銅管內(nèi)通入冷卻水，可以降低電感線(xiàn)圈的溫度，防止線(xiàn)圈溫度過(guò)高導(dǎo)致內(nèi)部電流分布狀態(tài)改變，而且銅管也不易損壞。

附圖說(shuō)明

22.圖1是本發(fā)明的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

23.圖2是本發(fā)明的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置的剖視圖。

24.圖中各標(biāo)號(hào)表示：

25.1、反應(yīng)腔體；2、載板；3、電感線(xiàn)圈；31、子線(xiàn)圈；4、加熱爐管；5、射頻匹配器；6、進(jìn)氣口；7、排氣口。

具體實(shí)施方式

26.以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

27.如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，包括反應(yīng)腔體1、載板2、電感線(xiàn)圈3和加熱爐管4，載板2設(shè)置多個(gè)，多個(gè)載板2在反應(yīng)腔體1內(nèi)平行布置，兩兩之間相隔一定距離，載板2的兩面均可裝載工件；電感線(xiàn)圈3套在反應(yīng)腔體1外部，

與反應(yīng)腔體1同軸并與反應(yīng)腔體1之間有一定間隙；加熱爐管4套在電感線(xiàn)圈3外部，與反應(yīng)腔體1同軸。

28.本實(shí)施例以五個(gè)載板2為例，五個(gè)載板2平行分層布置，載板2用來(lái)放基片(電池片)。加熱爐管4用于對(duì)反應(yīng)腔體1進(jìn)行加熱，電感線(xiàn)圈3外接射頻匹配器5，通電后電感線(xiàn)圈放電，在反應(yīng)腔體1內(nèi)部產(chǎn)生等離子體，整個(gè)反應(yīng)腔體1內(nèi)充滿(mǎn)了等離子體，而載板2放在反應(yīng)腔體1內(nèi)，整個(gè)載板2疊層都處在等離子體區(qū)域中，保證了各載板2上的基片的均勻沉膜。

29.該icp-cvd裝置，首先，電感線(xiàn)圈3套在反應(yīng)腔體1外部，等離子體放電與載板2無(wú)關(guān)，載板2結(jié)構(gòu)和布局不再受限制，可采用多層平行組裝，兩層載板2的間距可以做小，不再受限。另外，爐管式反應(yīng)腔體整體可采用上下多層布局，放在一個(gè)機(jī)架內(nèi)，向空中發(fā)展，占地面積小，單位面積內(nèi)的產(chǎn)能大；其次，電感線(xiàn)圈3位于反應(yīng)腔體1外，反應(yīng)腔體1內(nèi)不需要設(shè)置電極從而不會(huì)出現(xiàn)電極引入處放電問(wèn)題；電感線(xiàn)圈3套在反應(yīng)腔體1外部，可以沿著反應(yīng)腔體1長(zhǎng)度方向布置，等離子體濃度均勻性調(diào)節(jié)靈活，進(jìn)而使鍍膜均勻性好，產(chǎn)品良率高。

30.本實(shí)施例中，電感線(xiàn)圈3的覆蓋的長(zhǎng)度不小于載板2的長(zhǎng)度，優(yōu)選為電感線(xiàn)圈3的覆蓋的長(zhǎng)度與載板2的長(zhǎng)度匹配，從而確保載板2上的基片覆蓋在電感線(xiàn)圈3內(nèi)，確?；耆诘入x子體區(qū)域中。

31.本實(shí)施例中，電感線(xiàn)圈3為可通入冷卻介質(zhì)的空心管，優(yōu)選為銅管繞制而成，冷卻介質(zhì)優(yōu)選為冷卻水，由于電感線(xiàn)圈3本身通電會(huì)導(dǎo)致溫度升高，再加上外圍加熱爐管4的作用，導(dǎo)致電感線(xiàn)圈3溫度很高，通過(guò)將其設(shè)計(jì)成銅管，通入冷卻水，可以降低電感線(xiàn)圈3的溫度，從而耐溫性好，不易損壞。

32.本實(shí)施例中，電感線(xiàn)圈3包括多個(gè)獨(dú)立的子線(xiàn)圈31。本實(shí)施例以三個(gè)為例，各個(gè)子線(xiàn)圈31的圈數(shù)分別為6、7和5圈。每個(gè)子線(xiàn)圈31連接一個(gè)射頻匹配器5，通過(guò)各線(xiàn)圈獨(dú)立控制射頻功率的方式，可以使得等離子體濃度均勻性調(diào)節(jié)更靈活，進(jìn)而使鍍膜均勻性更好。

33.本實(shí)施例中，加熱爐管4由電阻加熱絲、爐體保溫棉和爐體外殼構(gòu)成的圓柱形管狀。所述電阻加熱絲嵌堪在爐體保溫棉內(nèi)，并與爐體保溫棉及爐體外殼形成一個(gè)整體。加熱爐管4套在電感線(xiàn)圈3外部且二者同軸，電感線(xiàn)圈3套在反應(yīng)腔體1外部且二者同軸。

34.本實(shí)施例中，反應(yīng)腔體1設(shè)有進(jìn)氣口6和排氣口7，進(jìn)氣口6用于向反應(yīng)腔體1內(nèi)通入工藝氣體。

35.雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：包括反應(yīng)腔體(1)、載板(2)、電感線(xiàn)圈(3)和加熱爐管(4)，所述載板(2)設(shè)置多個(gè)，多個(gè)載板(2)在反應(yīng)腔體(1)內(nèi)平行布置，兩兩之間相隔一定距離，載板(2)的兩面均可裝載工件；所述電感線(xiàn)圈(3)套在反應(yīng)腔體(1)外部，與反應(yīng)腔體(1)同軸并與反應(yīng)腔體(1)之間有一定間隙；所述加熱爐管(4)套在電感線(xiàn)圈(3)外部，與反應(yīng)腔體(1)同軸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：所述電感線(xiàn)圈(3)為可通入冷卻介質(zhì)的空心銅管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：所述電感線(xiàn)圈(3)包括多個(gè)獨(dú)立的子線(xiàn)圈(31)，每個(gè)子線(xiàn)圈(31)的圈數(shù)設(shè)置至少三個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：每個(gè)子線(xiàn)圈(31)連接一個(gè)射頻匹配器(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：所述加熱爐管(4)為由電阻加熱絲、爐體保溫棉和爐體外殼構(gòu)成的圓柱形管狀。所述電阻加熱絲嵌堪在爐體保溫棉內(nèi)，并與爐體保溫棉及爐體外殼形成一個(gè)整體。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：所述加熱爐管(4)套在電感線(xiàn)圈(3)外部且二者同軸。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：所述電感線(xiàn)圈(3)的覆蓋的長(zhǎng)度不小于載板(2)的長(zhǎng)度。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式icp-cvd裝置，其特征在于：所述反應(yīng)腔體(1)設(shè)有進(jìn)氣口(6)和排氣口(7)。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了高效太陽(yáng)能電池用大產(chǎn)能爐管式ICP-CVD裝置，包括反應(yīng)腔體、載板、電感線(xiàn)圈和加熱爐管，多個(gè)載板在反應(yīng)腔體內(nèi)平行布置，兩兩之間相隔一定距離，載板兩面均可裝載工件；電感線(xiàn)圈套在反應(yīng)腔體外部，與腔體同軸并與腔體之間有一定間隙；加熱爐管套在電感線(xiàn)圈外，與電感線(xiàn)圈及反應(yīng)腔體同軸。本發(fā)明電感線(xiàn)圈內(nèi)通入高頻電源，激發(fā)反應(yīng)腔內(nèi)氣體形成等離子體。等離子體放電與載板形狀、位置等因素?zé)o關(guān)，載板結(jié)構(gòu)和布局不再受限制，可采用多個(gè)載板疊加，兩個(gè)載板的間距可以做的很小。反應(yīng)腔體及加熱爐管可上下多層布局，向空中發(fā)展，使整個(gè)設(shè)備占地面積小，單位占地面積內(nèi)的產(chǎn)能大；電感線(xiàn)圈位于反應(yīng)腔體外不會(huì)出現(xiàn)電極引入處放電問(wèn)題。處放電問(wèn)題。處放電問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：張威 陳特超 李建志 李斯 徐偉 羅彩文

受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南紅太陽(yáng)光電科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.31

技術(shù)公布日：2022/4/15