[發(fā)明專利]一種PECVD噴淋電極

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210514034.3
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102978589A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 刁宏偉;王文靜;趙雷;周春蘭;李海玲;陳靜偉;閆寶軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: C23C16/50
• 分類號: C23C16/50;C23C16/455
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種制備硅基薄膜類材料及硅基薄膜太陽能電池的設備，特別涉及一種采用PECVD法制備硅基薄膜類材料及硅基薄膜太陽能電池設備中的噴淋電極。

背景技術

目前，采用等離子增強化學氣相沉積法（PECVD）制備硅基薄膜材料已經得到廣泛應用。在太陽能電池制備過程中也都采用此法，包括薄膜電池、晶硅電池、異質結電池。在異質結電池制備過程中，因采用經過制絨后的硅片，且制備的硅基薄膜厚度很薄，對PECVD設備要求更高，即PECVD設備在制絨后的硅片上制備的硅基薄膜均勻性必須很好，換句話說也就是對電極結構提出了更高要求，首先是電極噴出的氣流均勻性必須好，其次是電極的電場分布必須均勻。

在真空系統(tǒng)中實現(xiàn)氣流均勻性，必須考慮到氣體流動時的流導，流導是指氣體在真空管道中的流通狀態(tài)，氣體的流動狀態(tài)可分為五種不同情況：湍流、湍-粘滯流、粘滯流、粘滯-分子流、分子流；湍流、湍-粘滯流一般只在真空形成初期存在，基本不用考慮對氣流的影響，粘滯流：當壓強和流速逐漸降低，氣流會變成具有不同速度的流動層，內摩擦力對氣流其主要作用；分子流：氣體分子間的碰撞很少，甚至可以忽略，在管道內氣體分子在密度的推動下，由高壓端流向低壓端；粘滯-分子流：是粘滯流和分子流之間的一種狀態(tài)。對氣流狀態(tài)的判斷可依據(jù)管道中平均壓強P與其幾何尺寸的乘積作為判據(jù)，當乘積大于1Pa.m為粘滯流，當乘積小于0.03Pa.m為分子流，當乘積位于兩者之間時為粘滯-分子流。

如圖6所示，中國專利CN2758969Y中的電極采用方形設計，雖能滿足空間成本低的要求，但其內部勻氣室的直角拐角處會使氣體在流動過程中產生渦流，渦流會使內部勻氣室內氣體壓強分布不均，影響到氣流均勻性；其外部方形表面也會影響氣流運動速度，造成電極空間區(qū)域內壓強的差異，影響所制備薄膜的均勻性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術會造成氣流不均勻的缺點，提出一種能使氣流更均勻的噴淋電極，進而改善所制備薄膜的均勻性。

本發(fā)明電極采用圓形設計方案，更有利于氣流的均勻，可提高采用此電極結構制備的硅基薄膜的均勻性，為太陽能電池效率提高做出貢獻。

本發(fā)明電極形狀為圓桶形，開口朝上，下部有底。電極的內部空間被帶有通孔的初級氣體勻氣板分成上下兩個空間。初級氣體勻氣板上的通孔孔徑相同、孔間距相等，通孔以陣列方式排列。電極內部的下部空間為初級氣體緩沖室，位于圓桶形電極的底和初級氣體勻氣板之間；電極內部的上部空間為二級氣體緩沖室，位于初級氣體勻氣板和電極上部的開口之間。初級氣體緩沖室的體積小于二級氣體緩沖室的體積，初級氣體緩沖室內有一用于調整初級氣體緩沖室體積的調整環(huán)，調整環(huán)位于電極底部及初級氣體勻氣板之間。所述的調整環(huán)的外徑與初級氣體緩沖室內徑相匹配，調整環(huán)內徑小于其自身外徑，調整環(huán)的下環(huán)形表面與電極的底完全接觸，調整環(huán)的上環(huán)形表面與初級氣體勻氣板完全接觸，通過調整調整環(huán)的內徑和高度，改變初級氣體緩沖室內壓強。電極上部開口有一帶有通孔的二級氣體勻氣板，用以封閉電極的開口。二級氣體勻氣板上的通孔以陣列方式排列，通孔直徑相同，通孔孔間距相等。電極底的中心位置開有一進氣口，進氣口連接進氣管，進氣管外壁有螺紋，螺紋用于將裝配好的電極、屏蔽層、絕緣層鎖緊。依使用環(huán)境情況，電極組成部件可選用316型不銹鋼或熱軋鋁；絕緣層包裹于電極外，材料為陶瓷；屏蔽層包裹于絕緣層外，依使用環(huán)境情況，材料可選316型不銹鋼或熱軋鋁。

本發(fā)明通過改變氣體流動時的流導比及氣流狀態(tài)實現(xiàn)氣體增壓噴淋，并依據(jù)流導及氣流狀態(tài)計算公式進行計算出所需實際尺寸，流導計算公式：U=Q/(P2P1)(Q-流量，P-壓強)，氣流狀態(tài)計算公式：P*S（P-平均壓強，S-幾何尺寸）。其特征為，電極的進氣口與初級氣體勻氣板流導比范圍為1:6~1:8，初級氣體勻氣板與二級氣體勻氣板流導比為2:1，初級氣體勻氣板的通孔孔徑大于二級氣體勻氣板孔徑。其原理，氣體從位于電極底的進氣口進入電極內的初級氣體緩沖室時，因初級氣體緩沖室直徑大于進氣口直徑，使得氣體流速下降；通過調整初級氣體緩沖室中調整環(huán)的高度和內徑，使初級氣體緩沖室中平均壓強P與其幾何尺寸的乘積大于1Pa.m，即在初級氣體緩沖室中流動的氣體應為粘滯流，氣流能夠緩慢上升并穿過初級氣體勻氣板到達二級氣體緩沖室中，氣流在二級氣體緩沖室中仍以粘滯流狀態(tài)上升，通過調整初級氣體勻氣板與二級氣體勻氣板流導比，即調整二級氣體勻氣板通孔孔徑及孔數(shù)，改變二級氣體勻氣板兩側壓差，實現(xiàn)氣體增壓效果。