[發明專利]PECVD法制備雙面異質結太陽能電池的團簇式設備和工藝

有效

• 申請號: 201110335191.3
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN103094402A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 郭群超;王凌云;柳琴;張愿成;張瀅清;李紅波
• 申請（專利權）人: 上海太陽能工程技術研究中心有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C23C16/44
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術領域

本發明涉及太陽能電池，特別涉及一種PECVD法制備雙面異質結太陽能電池的團簇式設備和工藝。

背景技術

薄膜硅/晶體硅異質結太陽電池是一種可以采用低成本實現的高效晶體硅太陽電池。這種太陽電池利用摻雜薄膜硅層在晶硅襯底上制作pn結。這層薄膜硅層通常只有十幾個納米厚，并且可以采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝在200℃以下沉積完成。因此，相比于傳統的靠擴散制備pn結的太陽電池，薄膜硅/晶體硅異質結太陽電池所需能量投入少，并具有較高的開路電壓，因而引起很大關注。

由于薄膜硅/晶體硅異質結太陽電池具有正反面對稱的結構，該結構的特殊性勢必對設備提出更高的要求。要實現HIT電池的雙面沉積，目前有兩種方法：一種是，基片沉積完一面后，移出真空室翻轉，然后再送入真空室繼續沉積另外一面；另一種是，翻轉機構位于腔內，由于翻轉機構所需空間較大，真空室必須有足夠預留空間或者單獨增加一個真空翻轉腔。這兩種辦法都有其局限性，第一種要破壞真空環境取出基片，延長了電池制備時間，而且制備好的一面容易被氧化或吸附空氣中雜質，最終影響電池性能；第二種增加了設備投資，而且如果翻轉過程中造成碎片，還需要拆開真空腔進行清理。

發明內容

本發明的目的，在于解決現有技術存在的上述問題，提供一種PECVD法制備雙面異質結太陽能電池的團簇式設備和工藝。

本發明的目的是這樣實現的：一種PECVD法制備雙面異質結太陽能電池的團簇式設備，包括沉積腔室、硅片承載架、氣路控制系統、電控系統及真空機組，沉積腔室分別與氣路控制系統、電控系統及真空機組連接，電控系統與氣路控制系統連接；硅片承載架用于承載硅片進出沉積腔室；其特點是：

所述的沉積腔室包括團簇式設置的進出片室、預熱和中央傳送室、本征層沉積室、p型沉積室和n型沉積室，預熱和中央傳送室設置在中間，進出片室、本征層沉積室、p型沉積室和n型沉積室分別連接在預熱和中央傳送室的四周；在本征層沉積室、p型沉積室和n型沉積室內分別設有上電極和下電極；在本征層沉積室的上電極和下電極上分別連接有進氣口；在p型沉積室的上電極上連接有進氣口；在n型沉積室的下電極上連接有進氣口；在預熱和中央傳送室內設有機械手傳送機構。

所述的本征層沉積室內設有上下移動機構，該上下移動機構與設置在本征層沉積室外的驅動機構連接，上下移動機構在驅動機構的驅動下作上下移動并可帶動硅片承載架上下移動。

一種PECVD法制備雙面異質結太陽能電池的工藝，采用PECVD法制備雙面異質結太陽能電池的團簇式設備實施，包括以下步驟：

A、將清洗后的硅片裝載在承載架上，放入進出片室，關上進出片室的活動門并抽真空；

B、待真空度達到一定數值后，將承載架傳送到預熱和中央傳送室，并設置溫度，進行預加熱；

C、預熱半個小時后，將承載架傳送到本征層沉積室，并抽高真空，然后將承載架移動到與下電極靠在一起，從上電極通入氣體源，啟動射頻電源，對硅片的正面進行本征層的沉積，完成對硅片正面的沉積后，將承載架移至與上電極靠在一起，從下電極通入氣體源，啟動射頻電源，對硅片的背面進行本征層沉積，完成對硅片背面的沉積；

D、完成雙面本征層沉積后，將承載架傳送到p型沉積室，并抽高真空，讓承載架與下電極靠在一起，從上電極通入氣體源，啟動射頻電源，對硅片正面進行p型非晶硅薄膜的沉積；

E、完成p型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到n型沉積室，并抽高真空，讓承載架與上電極靠在一起，從下電極通入氣體源，啟動射頻電源，對硅片背面進行n型非晶硅薄膜的沉積；

F、完成n型非晶硅薄膜的沉積后，將承載架傳送到進出片室，待溫度降至室溫后，取出硅片，關門抽真空；

G、后續分別利用磁控濺射設備在硅片上雙面制備ITO薄膜，并分別在其上蒸發銀柵線電極，完成雙面異質結太陽能電池的制備。

本發明PECVD法制備雙面異質結太陽能電池的團簇式設備和工藝能在同一腔室中完成對硅片的正、反兩面的本征層沉積，無需增加額外的腔室對硅片進行翻轉，有利于簡化光伏器件的生產過程，降低生產成本，也簡化了異質結太陽能電池的制造過程。

與常規HIT電池工藝路線相比，本發明工藝路線首先對硅片的正反兩面進行本征層沉積，一方面可以有效地避免先沉積單側硅片后，隨之沉積另一側時對已沉積的一面引入雜質的可能，不利于另一側的沉積；另一方面，近乎同時對硅片兩側進行沉積，可降低異質結界面態密度，從而提高HIT電池的質量。

附圖說明