專利名稱：太陽能電池活動夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開一種太陽能電池技術(shù)，確切的說一種硅基薄膜太陽能電池可推入
真空室的活動夾具。
背景技術(shù)：
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(shù)(PECVD)獲取 單結(jié)或多結(jié)的光電轉(zhuǎn)換P-I-N膜層，在薄膜太陽能電池制造行業(yè)通用這種射頻電容耦合 平行電極板反應(yīng)室。由電極板組件構(gòu)成電極板陣列在反應(yīng)室內(nèi)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(yīng)室廣泛應(yīng)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(yè)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(yè)的核心技術(shù)之一。13. 56MHz射頻廣泛應(yīng)用 于非晶硅基薄膜材料的高速制備，生產(chǎn)效率高、工藝成本低。隨著太陽能市場對硅基薄膜技 術(shù)要求不斷提高，微晶、納米晶硅基薄膜材料受到行業(yè)高度關(guān)注。但是在微晶工藝環(huán)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(zhì)含量高，光電學性能差，嚴重影響產(chǎn)品品質(zhì)性能。如何高速 沉積成為晶化硅基薄膜技術(shù)能夠成功服務(wù)于產(chǎn)業(yè)的關(guān)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(yè)內(nèi)，應(yīng)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(fā)的駐波效 應(yīng)和趨膚效應(yīng)非常明顯，而且隨著驅(qū)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(yīng)做了深入研究。研究結(jié)果表明，甚高頻PECVD沉積均 勻薄膜的臨界條件在于激發(fā)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(fā)頻率下， 入^ X，δ η。因此在此激發(fā)頻率下，趨膚和駐波效應(yīng)非常明顯，導致Im2電極板上放 電極不均勻。所以如何實現(xiàn)甚高頻驅(qū)動的均勻大面積放電是晶化硅基薄膜技術(shù)亟待解決的 技術(shù)難題之一。這引起了行業(yè)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(shè)計，通過甚高頻信號的不同 饋入形式，獲得均勻電場。但現(xiàn)存在的問題是1)VHF-PECVD反應(yīng)室電極設(shè)計結(jié)構(gòu)復雜；2) 仍需要繼續(xù)改進的理由是生產(chǎn)中經(jīng)常對反應(yīng)室及電極不斷的裝卸和清洗，都會造成異形電 極變形。3)現(xiàn)有專利中的多點饋入結(jié)構(gòu)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(xiàn)有效放電。這些結(jié)構(gòu)設(shè)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(chǎn)中拆洗等實際需求。因此在行業(yè)設(shè)備中，單點饋入為主流結(jié)構(gòu)設(shè)計，但是由 于駐波和趨膚效應(yīng)，單點饋入結(jié)構(gòu)不能滿足饋入高頻頻率提升的要求。為此，需要對現(xiàn)有沉 積夾具和電極朝實用性方面作進一步開發(fā)和改進，面對當前市場需求，使質(zhì)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(fā)展趨勢。因此，對于能滿足大批量生產(chǎn)，采用有效甚高頻饋入模式的工業(yè)化產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要 的實際意義。

實用新型內(nèi)容本實用新型通過以上對現(xiàn)有晶化硅基薄膜亟待解決的技術(shù)難題的分析，旨在解 決甚高頻電源驅(qū)動的高速沉積膜層的均勻性和一致性問題。本實用新型所提出的技術(shù)解決方案是提供一種太陽能電池活動夾具，包括至少 一個腔室、由平行電極板和信號饋入組件構(gòu)成的電極板組件，其特征在于所說的腔室是帶 接地裝置和絕緣屏蔽裝置的活動式腔體，多個腔室與電極板組件構(gòu)成腔室陣列；所述信號 饋入組件是一個彎曲的導電體，其一端面呈三角形，該端面與電極板的饋入口面接觸連接， 所述饋入口位于電極板平面中心區(qū)域下凹的三角形內(nèi)；所述絕緣屏蔽裝置包括饋入射頻或 甚高頻功率電源信號的電極板的屏蔽層，該屏蔽層接地。所述活動式腔室的底部裝有滑動裝置，該腔室內(nèi)安裝有由電極板組件構(gòu)成的夾 具，所述的腔室陣列之間設(shè)有防干擾的屏蔽裝置。所述屏蔽層安裝在電極板的陰極板上，該屏蔽層是一個開有通孔的金屬外殼屏蔽罩。所述金屬外殼屏蔽罩與陰極板的背面之間設(shè)有絕緣材料層。所說信號饋入組件設(shè)有屏蔽絕緣層，該屏蔽絕緣層包括外表金屬屏蔽層和金屬饋 入芯的絕緣層。所說陰極板與其屏蔽罩之間設(shè)有陶瓷絕緣層，所述屏蔽罩覆蓋整個陰極板背面和 側(cè)面。所說的腔室陣列包括由多套電極板組件及腔室的組配形成的具有一定間距放電 的電極陣列或由該電極陣列形成的腔室陣列。所說的信號饋入組件包括金屬饋入芯，該饋入芯是由射頻或甚高頻饋線構(gòu)成的導 電體，其腰部有陶瓷絕緣層。所說信號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。本實用新型實施的積極效果主要是區(qū)別于插槽式陰極板側(cè)面饋入方式，能夠獲得 更大放電面積、更高均勻度的穩(wěn)定放電，接入電容小，夾具之間射頻干擾小，駐波和趨膚效 應(yīng)小。本實用新型適用于27. 12MHz 200MHz區(qū)間任何法定頻率的甚高頻電源的大面積均 勻放電，提高了生產(chǎn)率，降低了電池成本?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)多點饋入結(jié)構(gòu)接觸面積較小，要求各個饋入點路徑對稱，本實用 新型的面饋入實現(xiàn)了完全隔離屏蔽，避免了饋入信號的連接導體與陰極板之間不能有接 觸。只有各放電體和信號饋入組件帶完全隔離屏蔽，防止信號干擾完全隔離屏蔽才能實現(xiàn) 有效放電。雖然，在行業(yè)設(shè)備中，單點饋入為主流結(jié)構(gòu)設(shè)計，但是由于駐波和趨膚效應(yīng)，單點 饋入結(jié)構(gòu)不能滿足饋入高頻頻率提升的要求。對于多點式饋入，因這些結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際要 求比較苛刻，決定放電均勻程度的因素太多，難以滿足生產(chǎn)中拆洗等實際需求。


[0018]圖1、是本實用新型的活動夾具原理的剖視圖。圖2、是圓柱體信號饋入組件(以下簡稱饋入組件或饋入帶)201結(jié)構(gòu)示意圖。圖3、是陰極板203結(jié)構(gòu)示意圖。圖4、陰極板屏蔽罩204結(jié)構(gòu)示意圖。圖5、是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6、是本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7、是本實用新型實施例2腔室陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-7中，真空室01，氣體系統(tǒng)接入口 101，真空系統(tǒng)接入口 105，軌道104，氣體腔 214，氣體腔蓋213，側(cè)框架216，下底板221，活動輪218，陽極板208，陰極板203，陰極板屏 蔽罩204，絕緣條207，接地金屬導槽209，饋入帶201，饋入口 203-1，饋入面201-1，陶瓷絕 緣層202，基片206。本實用新型的面饋入的夾具設(shè)計實現(xiàn)了以上提出的實用新型任務(wù)?？朔爽F(xiàn)有 多點饋入對晶化硅基薄膜VHF-PECVD沉積技術(shù)難以克服的諸多問題，如反應(yīng)室電極結(jié)構(gòu)復 雜；電極易變形、接觸面積較??；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夾具設(shè)計不存在這些問題，尤其高效利用陽極板雙工作面，能獲取均 勻電場大面積腔室放電等問題，同時，對于處理或沉積多片玻璃的CVD夾具體系，采用有效 甚高頻面饋入模式，取得了工業(yè)化生產(chǎn)可操作工藝，能夠滿足硅基薄膜太陽能電池大批量 生產(chǎn)的需要。本實用新型貢獻還在于基本解決了甚高頻電源驅(qū)動的高速沉積膜層的均勻性和 一致性問題。夾具放置在真空室01內(nèi)，夾具包括平行電極板和屏蔽裝置，平行電極板的陰 極板203和陽極板208，饋入口 203-1是三角形，信號饋入組件201的一端面201-1是三角 形，饋入組件201呈階梯狀包括腰部圓柱體和一端面201-1是三角形與饋入口 203-1位于 具有屏蔽罩204的陰極板203中間區(qū)域下凹的三角面對應(yīng)，腰部采用圓柱體結(jié)構(gòu)便于屏蔽。 另一個頭是201-3連接射頻/甚高頻功率電源負極和功率匹配器(未畫出)，呈階梯狀，其 一端面呈三角形與電極板面接觸連接的饋入口構(gòu)成電極板組件在接地裝置的活動式腔體 內(nèi)，均具有有絕緣屏蔽保護裝置(未畫出)。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖1-6進一步說明本實用新型夾具的工作原理。夾具由活動腔室及電 極板組件構(gòu)成，活動腔室包括下后門板，上后門板，前門板，在側(cè)框架216下部安裝活動輪 218，下底板221，氣體腔214等構(gòu)成的立方體。電極板組件包括陽極板208，陰極板203與 陰極板屏蔽罩204之間有絕緣條207，陰極板203的背面有甚高頻饋入口 203-1，該饋入口 203-1與饋入帶201的饋入面201-1面接觸，饋入帶201腰部帶有陶瓷絕緣層202。所說夾 具放置在真空室01內(nèi)，真空室01上有氣體系統(tǒng)接入口 101，電源系統(tǒng)接入口，真空系統(tǒng)接入 口 105，真空室01前面安裝有可以打開的活動門，真空室01內(nèi)安裝有軌道104。實施例1 電極板為立式，陰極板饋入口為三角形，饋入組件為圓柱體。
以下結(jié)合附圖1-5進一步說明本實用新型的具體實施方式
。本實用新型薄膜太陽能電池的活動夾具，使用甚高頻功率電源，工作頻率 (27. 12 100MHz)。真空室01用來實現(xiàn)真空狀態(tài)，其上有氣體系統(tǒng)接入口 101，電源系統(tǒng)接入口，真空系統(tǒng)接入口 105，真空室01前面安裝有可以打開的活動門。夾具是在真空環(huán)境 下放電，基片206在大面積均勻電場腔室內(nèi)，沉積p-i-n異質(zhì)結(jié)疊層膜，形成薄膜太陽能電 池芯板或稱芯片，適合投入大批量生產(chǎn)。夾具上固定的氣體管道220上入口與真空室01上 的氣體系統(tǒng)接入口 101伸入真空室01內(nèi)部的管口對接，電源線一端與夾具的電源接頭205 相連，另一端電源線接甚高頻電源系統(tǒng)的接入口。陰極板203與陰極板屏蔽罩204之間有 絕緣條207，饋入帶201的頭部三角形饋入面201-1與陰極板203背面饋入口 203-1面接 觸連接，饋入射頻/甚高頻功率電源信號，饋入帶另一端上的通孔201-3與電源接頭205相 連接，饋入帶201腰部外殼是陶瓷絕緣層202，以防與陰極板屏蔽罩204接觸。陰極板屏蔽 罩204上對應(yīng)位于陰極板的饋入口 203-1開有通孔204-1，使得饋入帶201從陰極板203引 出時不與陰極板屏蔽罩204接觸，饋入帶201為導電性良好的金屬片銅，陰極板屏蔽罩204 和陽極板208接地。將前工序鍍制的基片206放置在夾具的腔室內(nèi)，將夾具沿軌道104推 入真空室01內(nèi)，關(guān)好真空室01上的活動門，通過真空系統(tǒng)先抽真空到理想狀態(tài)，通入氬 氣，當腔內(nèi)壓力達到60Pa時，打開甚高頻電源，放電清洗腔室，關(guān)閉電源。之后抽高真空至 5. 0X10_4pa左右，通入氬氣清洗腔室。按照5slpm通入工藝氣體，進行沉積工藝，完成氣相 沉積鍍膜。本實施例采用立式沉積室，由6個陽極板208與12個陰極板203組成12對電極， 兩個陰極板203共用一個陽極板208?？赏瑫r鍍膜24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)放置 于夾具中的24個基片位置，膜面朝外，玻璃面朝電極板。b)打開真空室的活動門，將夾具沿軌道104推入真空室01內(nèi)，關(guān)好活動門。c)真空抽到5. OX ICT4Pa之后，通入氬氣，當腔內(nèi)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(guān)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(nèi)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(guān)閉電源，抽高真空。g)充入氮氣至大氣壓，打開真空室的活動門，推出夾具，在室溫中冷卻TCO玻璃。實施例2 使用夾具同實施例1。見圖7，本實施例采用6個夾具，可同時鍍24片基片。每個 夾具中2個陰極板203共用1個陽極板208組成2對電極，可同時鍍膜4片基片206。a)將24塊帶有600nm厚透明導電膜的玻璃基片206 (1640mmX 707mmX 3mm)放置 于6個夾具中的基片位置，膜面朝外，玻璃面朝電極板。b)打開真空室的活動門，將夾具沿軌道104推入真空室01內(nèi)，關(guān)好真空室活動門。c)真空抽到5. OX ICT4Pa之后，通入氬氣，當腔內(nèi)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(guān)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(nèi)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(guān)閉電源，抽高真空。[0050]g)充入氮氣至大氣壓，打開真空室活的動門，推出夾具，在室溫中冷卻TCO玻璃。以上結(jié)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(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)， 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(quán)利要求1.一種太陽能電池活動夾具，包括至少一個腔室、由平行電極板和信號饋入組件構(gòu)成 的電極板組件，其特征在于所說的腔室是帶接地裝置和絕緣屏蔽裝置的活動式腔體，多個 腔室與電極板組件構(gòu)成腔室陣列；所述信號饋入組件是一個彎曲的導電體，其一端面呈三 角形，該端面與電極板的饋入口面接觸連接，所述饋入口位于電極板平面中心區(qū)域下凹的 三角形內(nèi)；所述絕緣屏蔽裝置包括饋入射頻或甚高頻功率電源信號的電極板的屏蔽層，該 屏蔽層接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所述活動式腔室的底 部裝有滑動裝置，該腔室內(nèi)安裝有由電極板組件構(gòu)成的夾具，所述的腔室陣列之間設(shè)有防 干擾的屏蔽裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所述屏蔽層安裝在電 極板的陰極板上，該屏蔽層是一個開有通孔的金屬外殼屏蔽罩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所述金屬外殼屏蔽罩 與陰極板的背面之間設(shè)有絕緣材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所說信號饋入組件設(shè) 有屏蔽絕緣層，該屏蔽絕緣層包括外表金屬屏蔽層和金屬饋入芯的絕緣層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所說陰極板與其屏蔽 罩之間設(shè)有陶瓷絕緣層，所述屏蔽罩覆蓋整個陰極板背面和側(cè)面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所說的腔室陣列包 括由多套電極板組件及腔室的組配形成的具有一定間距放電的電極陣列或由該電極陣列 形成的腔室陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所說的信號饋入組件 包括金屬饋入芯，該饋入芯是由射頻或甚高頻饋線構(gòu)成的導電體，其腰部有陶瓷絕緣層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池活動夾具，其特征在于所說信號饋入組件的 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活動夾具，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。太陽能電池活動夾具包括至少一個腔室、由平行電極板和信號饋入組件構(gòu)成的電極板組件，腔室是帶接地裝置和絕緣屏蔽裝置的活動式腔體；所述信號饋入組件是一個彎曲的導電體，其一端面呈三角形，該端面與電極板的饋入口面接觸連接，饋入口位于電極板平面中心區(qū)域下凹的三角形內(nèi)。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，在射頻或甚高頻功率電源驅(qū)動下可獲得均勻電場大面積穩(wěn)定放電，有效的消除了甚高頻引發(fā)的駐波和趨膚效應(yīng)，能夠提高產(chǎn)率，降低成本。
文檔編號C23C16/505GK201780981SQ20102022357
公開日2011年3月30日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)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(chuàng)益科技發(fā)展有限公司