專利名稱：太陽能電池的沉積盒的制作方法
技術領域：
本實用新型公開一種太陽能電池技術，確切的說一種由甚高頻電源(27. 12MHz 100MHz)驅動的硅基薄膜太陽能電池的沉積盒。
背景技術：
目前，硅基薄膜太陽能電池，采用等離子體增強化學氣相沉積技術(PECVD)獲取 單結或多結的光電轉換P-I-N膜層，在薄膜太陽能電池制造行業通用這種射頻電容耦合 平行電極板反應室。由電極板組件構成電極板陣列在反應室內進行等離子體化學氣相沉 積。射頻電容耦合平行板電極反應室廣泛應用于非晶硅、非晶硅鍺、碳化硅、氮化硅、氧化 硅等材料薄膜的大面積沉積。硅基薄膜太陽能電池是太陽能行業的一個重要分支，所采用 的平行電極板容性放電模式是太陽能電池行業的核心技術之一。13. 56MHz射頻廣泛應用 于非晶硅基薄膜材料的高速制備，生產效率高、工藝成本低。隨著太陽能市場對硅基薄膜技 術要求不斷提高，微晶、納米晶硅基薄膜材料受到行業高度關注。但是在微晶工藝環境下， 13. 56MHz射頻波衍生的等離子體濃度小，沉積速率低，沉積足夠厚度薄膜所需時間長，背景 污染大，從而制備出的薄膜雜質含量高，光電學性能差，嚴重影響產品品質性能。如何高速 沉積成為晶化硅基薄膜技術能夠成功服務于產業的關鍵。甚高頻指頻率為13. 56MHz的兩倍或者更高倍的合法射頻。在行業內，應用較多 的甚高頻一般為27. 12 200MHz的范圍。然而，在容性放電模式中，甚高頻引發的駐波效 應和趨膚效應非常明顯，而且隨著驅動頻率的增加而增強。美國加州大學Berkeley分校 的M. A. Lieberman教授對這兩種效應做了深入研究。研究結果表明，甚高頻PECVD沉積均 勻薄膜的臨界條件在于激發頻率的自由空間波長(Xtl)遠大于容性放電電極板腔室尺寸因 子(X)，趨膚深度(δ )遠大于容厚因子(η。)以放電面積Im2為例，60MHz的激發頻率下， 入^ X，δ η。因此在此激發頻率下，趨膚和駐波效應非常明顯，導致Im2電極板上放 電極不均勻。所以如何實現甚高頻驅動的均勻大面積放電是晶化硅基薄膜技術亟待解決 的技術難題之一，這引起了行業的極大興趣。2003年，美國專利2003/0150562Α1公開了平 板電容耦合放電中利用磁鏡改善甚高頻造成的電場不均勻性。中國專利200710150227. 4， 200710150228. 9,200710150229. 3，公開了甚高頻電極的三種設計，通過甚高頻信號的不同 饋入形式，獲得均勻電場。但現存在的問題是1)VHF-PECVD反應室電極設計結構復雜；2) 仍需要繼續改進的理由是生產中經常對反應室及電極不斷的清洗、裝卸都會造成異形電極 變形；3)現有專利中的多點饋入結構接觸面積較小，要求各個饋入點路徑對稱，饋入點之 間的連接導體與陰極板之間不能有接觸，準確的說連接導體需要與陰極板之間隔離屏蔽才 能實現有效放電。這些結構設計的實際要求比較苛刻，決定放電均勻程度的因素太多，而且 不能滿足生產中拆洗等實際需求。因此在行業設備中，單點饋入為主流結構設計，但是由于 駐波和趨膚效應，單點饋入結構不能滿足饋入高頻頻率提升的要求。為此，需要對現有沉 積夾具和電極朝實用性方面作進一步開發和改進，面對當前市場需求，使質量提高，成本降 低。同時，對于處理或沉積多片玻璃的CVD夾具體系，也是一個發展趨勢。因此，對于能滿足大批量生產，采用有效甚高頻饋入模式的工業化產品開發和設計，對產業發展具有重要 的實際意義。

實用新型內容本實用新型目的旨在解決甚高頻電源驅動的放電不均勻性問題，而提供一種可獲 得均勻電場的大面積VHF-PECVD沉積室使用一種全新概念設計的電極板組件構成的電極 陣列，以適用于產業化的大面積VHF-PECVD電極板多片陣列。本實用新型為實現以上任務提出沉積盒的技術解決方案提供一種太陽能電池的 沉積盒，包括電極板、信號饋入組件和腔室，其特征是還包括陰極板屏蔽罩，所述的腔室是 一個帶滾輪的活動式腔室，該腔室內安裝由電極板構成的電極陣列，并由此形成腔室陣列； 饋入口位于電極板的陰極板背面中心區域內的下凹的圓形面內；饋入組件的端面呈圓形， 與電極板的饋入口面接觸連接，所述饋入組件接射頻或甚頻功率電源信號的負極；陰極板 屏蔽罩上開有通孔，陰極板與屏蔽罩之間絕緣；所述的電極陣列包括至少一對陰極板和一 塊陽極板。所述的電極陣列的陽極板的兩個面分別朝向對稱放置的陰極板的有效放電工作面。所述的信號饋入組件包括銅質饋入芯體和絕緣層和外表屏蔽層。所述的陰極板是單面放電，陰極板的屏蔽罩包括陶瓷絕緣層、屏蔽層，屏蔽罩覆蓋 整個陰極板背面和側面。所述的電極陣列由多套帶屏蔽罩的陰極板與多套接地的陽極板構成，該電極陣列 安裝在多個活動式腔室內構成具有間距的放電腔室陣列。所述的陰極板屏蔽罩，還包括射頻或甚高頻功率電源信號饋入至陰極板背面的中 心位置及四周側面的屏蔽。信號饋入組件由腰部和頭部構成外形呈Z字形狀，腰部有陶瓷 絕緣層，金屬饋入芯是射頻或甚高頻饋線構成導電體。所述的饋入組件的另一端接射頻或甚高頻功率電源信號的陰極輸出口和功率電 源匹配器。本實用新型沉積盒所產生的積極有益效果，區別于插槽式陰極板側面饋入方式， 本實用新型能夠獲得更高均勻度和更大放電面積的穩定放電，接入電容小，實際放電功率 大，電極板陣列之間射頻干擾小。也區別于單室沉積系統的陰極板中心點式饋入，接入電容 小、駐波和趨膚效應小，可集成陣列式多室沉積，極大提高生產效率。因此，通過優化甚高頻 電源饋入形式、電極板的結構，解決射頻/甚高頻大面積放電均勻性問題，也是晶化硅基薄 膜高速高效制備技術的前提。本實用新型適用于任何功率、27. 12MHz 200MHz區間任何法 定頻率的甚高頻電源的大面積均勻放電。這種結構能夠適用于多片沉積系統，大大提高產 率和降低了電池成本。該實用新型突破常規電極設計技術的限制，有效的消除了甚高頻引 發的駐波和趨膚效應，達到適用于均勻放電的工業化應用水平。

圖1、是本實用新型沉積盒剖視圖。圖2、是本實用新型沉積盒腔室示意圖。[0015]圖3、圖1中信號饋入組件201結構示意圖。圖4、是本實用新型圖1中陰極板203結構示意圖。圖5、是圖1中陰極板屏蔽罩204結構示意圖。圖6、是本實用新型的結構示意圖。圖7、是本實用新型實施例1結構示意圖。圖8、是本實用新型實施例2結構示意圖。圖1-8中，真空室01，沉積盒02，氣體系統接入口 101，電源系統接入口 102，真 空室活動門103，軌道104，真空系統接入口 105，信號饋入組件201，絕緣屏蔽層202，陰極 板203，陰極板屏蔽罩204，基片206，絕緣條207，陽極板208，接地金屬導槽209，下后門 板211，上后門板212，氣體腔214，前門板215，側框架216，車輪218，氣體管道220，下底板 221。本實用新型貢獻還在于基本解決了甚高頻電源驅動的高速沉積膜層的均勻性和 一致性問題。
以下結合附圖進一步說明本實用新型內容沉積盒02放置在真空室01內，沉積盒02包括電極板、信號饋入組件、腔室和陰極 板屏蔽罩204。平行電極板的陰極板203和陽極板208，饋入口 203-1是圓形，信號饋入組件 201的一端面201-1是圓形，信號饋入組件201呈階梯狀包括腰部和一端面201-1是圓形與 饋入口 203-1位于具有屏蔽罩204的陰極板203中間區域下凹的圓面對應，其腰部扁平便 于安裝，信號饋入損耗少，另一個頭是201-3連接射頻/甚高頻功率電源負極和功率電源匹 配器(未畫出)，呈階梯狀，其一端面呈圓形與電極板面接觸連接的饋入口構成電極板組件 在接地裝置的沉積盒內，均具有絕緣屏蔽保護裝置(未畫出)?？朔爽F有多點饋入對晶化 硅基薄膜VHF-PECVD沉積技術難以克服的諸多問題，如反應室電極結構復雜；電極易變形、 接觸面積較小；各饋入點之間路徑距離要求完全對稱以及完全屏蔽等。而本實用新型的面 饋入沉積盒設計不存在這些問題，能獲取均勻電場大面積腔室放電等問題，尤其高效利用 陽極板雙工作面，同時，對于處理或沉積多片玻璃的CVD沉積盒體系，采用有效甚高頻面饋 入模式，取得了工業化生產可操作工藝，能夠滿足硅基薄膜太陽能電池大批量生產的需要。
具體實施方式
實施例1 電極板為立式，陰極板饋入口為圓形，信號饋入組件腰部扁平。結合圖1-6說明本實施例工作原理。沉積盒02中，兩個陰極板203共用一個陽極 板208。氣相沉積系統主要由氣相沉積室、氣體系統、電源系統、真空系統、加熱系統、控制系 統等組成，氣體系統主要是提供氣相沉積的各種所需氣體和氣體管路，電源系統主要是提 供沉積時所需要的電離成等離子體狀態的高頻或甚高頻電源，真空系統主要是提供沉積時 抽取真空狀態用設備及管路，加熱系統主要是給氣相沉積室加熱，控制系統主要是對沉積 過程及參數進行控制，而氣相沉積室是實現將氣體沉積在基片206上并完成鍍膜的裝置。 氣體沉積室主要由真空室01、沉積盒02，真空室01用來實現真空狀態，沉積盒02用來實現 等離子放電，將氣體沉積在基片206上。沉積盒02包括陰極板203、陰極板屏蔽罩204、絕 緣條207、陽極板208、信號饋入組件201、屏蔽層202、下底板221、氣體腔214、接地金屬導 槽209、前門板215、上后門板212、下后門板211、側框架216、車輪218、組成。側框架216由不銹鋼方通焊接成四邊形框架，在框架上固定有矩形掛耳216-4，將氣體腔214與下底板 221連接在側框架216上下兩邊成一整體，在氣體腔214與下底板221相對面上相對應位 置上連接有接地金屬導槽209，用來固定陽極板208和陰極板203、陰極板屏蔽罩204，陽極 板208直接插入金屬導槽209內并與槽接觸，使陰極板屏蔽罩204與金屬導槽209接觸，陰 極板203與陰極板屏蔽罩204之間加裝絕緣條207使其不能接觸。陽極板208和陰極板屏 蔽罩204通過與金屬導槽209接觸再與下底板221接觸實現接地。在陰極板203背部中心 區域有下凹的圓形饋入口 203-1，信號饋入組件201腰部和頭部構成外形呈Z字形狀，其頭 部圓形端面201-1與陰極板背部中心區域下凹的圓形饋入口 203-1面接觸連接饋入射頻/ 甚高頻電源信號至陰極板。在陰極板屏蔽罩204中間相應饋入口 203-1位置開有孔204-1， 使得電源饋入組件201從陰極板203引出時不與陰極板屏蔽罩204接觸，電源饋入組件201 另一端通過孔201-3與電源接頭205相連接，腰部有陶瓷絕緣層202，以防與陰極板屏蔽罩 204接觸，信號饋入組件201為導電性良好的銅，前門板215在將基片206裝入沉積盒02 內后，將其上邊的掛鉤215-2掛在側框架216上的掛耳216-1上，下邊插入Z形插片216-2 內，使得沉積盒02內部形成一個較為密閉的空間。將沉積盒02沿軌道104推入真空室01 內，使沉積盒02上固定的氣體管道220上入口與真空室01上的氣體系統接入口 101伸入 真空室01內部的管口對接，關好真空室01上的真空室活動門103，通過真空系統先抽真空 到理想狀態，再進行通氣沉積工藝，完成氣相沉積鍍膜。電極板為立式，陰極板饋入口為圓形，信號饋入組件腰部扁平，沉積盒之間設有防 干擾的屏蔽裝置(未畫出)。見圖7，本實施例采用2個沉積盒，可同時鍍膜8片基片206。每個沉積盒由一個 陽極板208與兩個陰極板203組成兩對電極，兩個陰極板203共用一個陽極板208，可同時 鍍膜4片基片206。具體步驟如下a)將8塊帶有600nm厚透明導電膜的玻璃基片206 (1640mmX 707mmX 3mm)分別放 置于兩個沉積盒02中的基片位置，膜面朝外，玻璃面朝電極板。b)打開真空室活動門103，將沉積盒02沿軌道104推入真空室01內，關好真空室 01的真空室活動門103。c)真空抽到5. OX ICT4Pa之后，通入氬氣，當腔內壓力達到60Pa時，打開40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電清洗腔室2分鐘，關閉電源。d)之后抽高真空至5. OX 10_4Pa左右，用氬氣清洗兩次。e)按照5slpm通入混和氣(硅烷加氫氣)，當腔內氣壓達到60Pa，打開40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電，沉積微晶硅本征層40分鐘。f)關閉電源，抽高真空。g)充入氮氣至大氣壓，打開真空室活動門103，推出沉積盒02，在室溫中冷卻TCO 玻璃。采用這種饋入形式，可以實現40. 68MHz甚高頻電源的均勻電場，在 1640mmX 707mm(長X寬)的TCO玻璃上能夠沉積膜厚不均勻度為5%左右的微晶硅薄膜， 微晶度可調。實施例2 電極板為立式，陰極板饋入口為圓形，信號饋入組件腰部扁平，沉積盒之間設有防干擾的屏蔽裝置(未畫出)。圖8使用沉積盒同實施例1。本實施例采用6個沉積盒，可同時鍍膜24片基片 206。每個沉積盒由一個陽極板208與兩個陰極板203組成兩對電極，兩個陰極板203共用 一個陽極板208，可同時鍍膜4片基片206。具體步驟如下a)將24塊帶有600nm厚透明導電膜的玻璃基片206 (1640mmX 707mmX 3mm)分別 放置于6個沉積盒02中的基片位置，膜面朝外，玻璃面朝電極板。b)打開真空室活動門103，將沉積盒02沿軌道104推入真空室01內，關好真空室 01的真空室活動門103。c)真空抽到5. OX ICT4Pa之后，通入氬氣，當腔內壓力達到60Pa時，打開40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電清洗腔室2分鐘，關閉電源。d)之后抽高真空至5. OX 10_4Pa左右，用氬氣清洗兩次。e)按照5slpm通入混和氣(硅烷加氫氣)，當腔內氣壓達到60Pa，打開40. 68MHz 甚高頻電源，以400W功率放電，沉積微晶硅本征層40分鐘。f)關閉電源，抽高真空。g)充入氮氣至大氣壓，打開真空室活動門103，推出沉積盒02，在室溫中冷卻TCO 玻璃。采用這種饋入形式，可以實現40. 68MHz甚高頻電源的均勻電場，在 1640mmX707mm(長X寬)的TCO玻璃上能夠沉積膜厚不均勻度為4. 8%左右的微晶硅薄膜。以上結合附圖對本實用新型的實施例作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上 述實施例，尤其是饋入組件及陰極板的形狀，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內， 還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。
權利要求一種太陽能電池的沉積盒，包括電極板、信號饋入組件和腔室，其特征在于還包括陰極板屏蔽罩，所述的腔室是一個帶滾輪的活動式腔室，該腔室內安裝由電極板構成的電極陣列，并由此形成腔室陣列；饋入口位于電極板的陰極板背面中心區域內的下凹的圓形面內；饋入組件的端面呈圓形，與電極板的饋入口面接觸連接，所述饋入組件接射頻或甚頻功率電源信號的負極；陰極板屏蔽罩上開有通孔，陰極板與屏蔽罩之間絕緣；所述的電極陣列包括至少一對陰極板和一塊陽極板。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池的沉積盒，其特征在于所述的電極陣列的陽極板 的兩個面分別朝向對稱放置的陰極板的有效放電工作面。
3.根據權利要求1所述的太陽能電池的沉積盒，其特征在于所述的信號饋入組件包括 銅質饋入芯體和絕緣層和外表屏蔽層。
4.根據權利要求1所述的太陽能電池的沉積盒，其特征在于所述的陰極板是單面放 電，陰極板的屏蔽罩包括陶瓷絕緣層、屏蔽層，屏蔽罩覆蓋整個陰極板背面和側面。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的太陽能電池的沉積盒，其特征在于所述的電極 陣列由多套帶屏蔽罩的陰極板與多套接地的陽極板構成，該電極陣列安裝在多個活動式腔 室內構成具有間距的放電腔室陣列。
6.根據權利要求5所述的太陽能電池的沉積盒，其特征在于所述的陰極板屏蔽罩，還 包括射頻或甚高頻功率電源信號饋入至陰極板背面的中心位置及四周側面的屏蔽。
7.根據權利要求5所述的太陽能電池的沉積盒，其特征在于所述的信號饋入組件由腰 部和頭部構成外形呈Z字形狀，腰部有陶瓷絕緣層，金屬饋入芯是射頻或甚高頻饋線構成 導電體。
8.根據權利要求1所述的太陽能電池的沉積盒，其特征在于所述的饋入組件的另一端 接射頻或甚高頻功率電源信號的陰極輸出口和功率電源匹配器。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能電池沉積盒，屬于太陽能電池技術領域。沉積盒包括陰極板屏蔽罩，所說的腔室是一個帶滾輪的活動式腔室，該腔室內安裝由電極板構成的電極陣列，該電極陣列包括至少一對陰極板和一塊陽極板；饋入口位于電極板的陰極板背面中心區域內的下凹的圓形面內；饋入組件的端面呈圓形，與電極板的饋入口面接觸連接，所述饋入組件接射頻或甚頻功率電源信號的負極；陰極板屏蔽罩上開有通孔，陰極板與屏蔽罩之間絕緣。積極效果是克服了一點或多點饋入因饋線距離造成的損耗，在射頻/甚高頻功率電源驅動下可獲得均勻電場大面積穩定放電，有效的消除了甚高頻引發的駐波和趨膚效應，能夠提高產率，降低成本。
文檔編號C23C16/509GK201756586SQ20102022360
公開日2011年3月9日 申請日期2010年6月11日 優先權日2010年6月11日
發明者何祝兵, 周建華, 李志堅, 李毅, 王春柱, 胡盛明 申請人:深圳市創益科技發展有限公司