一种太阳能电池片离子注入的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池片离子注入机，属于光伏用半导体器件制造领域。所述离子注入机包括用于产生所需掺杂注入离子的等离子体的扩张源离子源，用于将离子源产生的离子引出得到具有一定能量的离子束的引出系统，通过质荷比分析筛选出所需离子并将发散型束矫正为宽带平行束的质量分析器，以及用于装夹晶片的靶盘；所述质量分析器具有供离子穿过的离子通道；所述靶盘设置在离子通道的出口处，所述引出系统设置在离子通道的入口处；所述引出系统设置在离子源与离子通道的入口处之间。本发明不仅满足了太阳能电池制造工艺对注入工艺的要求，还缩减了工艺步骤，减小了设备的复杂度，降低了设备实现难度和实现成本，提高了设备有效性和实用性。
【专利说明】—种太阳能电池片离子注入机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能电池片离子注入机，属于太阳能电池片制造领域。
【背景技术】
[0002]太阳能离子注入机是在半导体离子注入机的技术基础上发展而来的，通过掺杂离子注入到太阳能硅片完成电池表面p-n结的制作，与传统的扩散掺杂技术相比离子注入技术不但可以降低生产差异，减少等离子刻蚀以及二次清洗等一系列繁琐的工艺步骤，减少电池的破损率和制作周期，同时也能提高电池效率，使得单位面积的输出功率也相应变大，降低组件制造成本，减少发电系统开支，提高发电功率，是发展高效电池片的一种关键装备。基于离子注入的优势，国内外一些电池片制造厂商已经开始将离子注入机技术引入到了太阳能电池的制造上，并相继推出了一些适合于太阳能光伏行业的离子注入机。经大生产验证表明，离子注入技术的引入不仅使得光伏电池的效率获得了提升，还降低了生产成本、缩减了工艺环节以及减少了环境污染等，很好地推动了太阳能电池生产技术的发展。
[0003]光伏用离子注入机不仅需具有半导体制造用离子注入机的基本特点，而且还应该具有低能(lOkeV)、大束流(P+ ^ 50mA)等特点，以实现低能大剂量注入。经研究分析，传统离子注入机光路结构无法同时具有这两个特征:低能离子束传输时由于空间电荷影响使得束发散严重，从而导致束传输效率降低，在大束流时此问题尤其明显。为了满足离子束流密度大、能量低等特点，使最终的束流大小和品质达到工艺使用要求，光伏用离子注入机需要设计一种优秀的低能大束流离子光学系统。
[0004]然而，现有光伏用离子注入机涉及到的低能大束流传输光路系统大多较复杂，并没有一种光路系统简单而高效的太阳能离子注入机。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种太阳能电池片离子注入机，该离子注入机可以有效解决采用现有技术的低能大离子束流传输方法的太阳能离子注入机设备结构相对较复杂，实现较难、成本较高的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
一种太阳能电池片离子注入机，包括用于产生所需掺杂注入离子的等离子体的扩张源离子源，用于将离子源产生的离子引出得到具有一定能量的离子束的引出系统，通过质荷比分析筛选出所需离子并将发散型束矫正为宽带平行束的质量分析器，以及用于装夹晶片的靶盘；所述质量分析器具有供离子穿过的离子通道；所述靶盘设置在离子通道的出口处，所述引出系统设置在离子通道的入口处；所述引出系统设置在离子源与离子通道的入口处之间。
[0007]本发明的光路采用束分析后直接注入靶盘，大大缩短了离子束传输路径，提高了离子束传输效率。很大程度上简化了光路结构，降低了设备复杂程度和生产成本
以下为本发明的进一步改进的技术方案: 优选地，所述扩张源离子源为弧状发散束贝纳斯离子源，可产生均匀性好、束流大且密度高等优点的所需注入离子。
[0008]所述质量分析器为非均匀场设计质量分析器，以筛选所需注入离子并将发散型束矫正为宽带平行束，所述质量分析器的离子通道为弧形通道。由此，可高效地引出离子源产生的离子，并且满足不同引出能量下获得最佳引出束流。
[0009]所述靶盘上通过静电吸盘固定有多片晶片。
[0010]每个靶盘上固定有六片晶片，优选地，晶片在靶台上采取2X3阵列的排列方式，晶片注入满足多片同时且连续可控。
[0011]所述的质量分析器，主要通过对其入射面注入的离子进行质荷比分析实现离子筛选功能，并且在垂直方向通过磁极面的距离合理设计对离子束有较好的聚焦作用，水平方向非均匀磁场强度差异化设计，实现由引出的张角束到水平宽带束大的转变，保证离子束传输效率。
[0012]藉由上述结构，本发明通过分析当前主流低能大束流离子注入机技术特点和优缺点，以当前和未来工艺技术对低能大剂量离子注入工艺的要求为基点，从光路原理寻找突破，结合有限元分析工具行光学特性分析和优化，设计出了一种简化光路系统的低能大束流光伏用离子注入机。该离子注入机采用简洁、紧凑的弧状发散束离子束传输光路系统，高效、高质量地控制低能大离子束流传输，在保证生成效率、以及束流大小和品质达到工艺使用要求的同时，降低设备复杂度和生产成本，提高设备可靠性、实用性和性价比。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1.采用弧状发散束贝纳斯离子源，避免了采用宽带束离子源而出现束流小、易发生离散、均匀性差等问题，便于后续光路优化设计。
[0014]2.采用的质量分析器建立在非均匀场设计基础上，有效地提高了大束流离子束的分辨能力以及聚焦性能，达到各光学单元的相互匹配，其作用是筛选所需注入离子的和将发散型束矫正为宽带平行束.有效提高了离子束的通过率以及传输效率。
[0015]3、所述的光路采用束分析后直接注入靶盘，大大缩短了离子束传输路径，提高了离子束传输效率。避免了传输过程中出现的束流发散问题，减少了能量污染。很大程度上简化了光路结构，降低了设备复杂程度和生产成本；。
[0016]4、均匀性调节主要在靶室部分实现，进而简化了光路复杂程度，在既能保证离子注入的均匀性的同时，又降低了设备实现难度，节省了成本。
[0017]5.采用六相静电吸盘，通过更换靶台上的静电吸盘可以实现125X 125和156X156晶片的兼容，晶片注入可以多片同时进行且连续可控，便于电池片大生产要求。
[0018]
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明一个实施例的光学原理图；
图2是本发明所述靶台上装设晶片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]一种太阳能电池片离子注入机，如图1所示，包括弧状发散束离子源1、引出系统
2、质量分析器3、靶盘4。其中:弧状发散束离子源1，用于产生所需掺杂注入离子的等离子体；引出系统2，用于将离子源产生的离子引出得到具有一定能量的离子束；质量分析器3，通过质荷比分析筛选出所需要的离子，其中理论设计质量分辨率为92%，保证了注入离子的纯度，并且它还对传输的离子束起一定的聚焦作用，提高了离子束的传输效率；靶盘4，采用六相静电吸附靶盘，每个靶盘可同时注入6片晶片5，方便电池片大生产要求，并且更换靶台上的静电吸盘可实现两种不同型号晶片5的兼容。
[0021]太阳能注入机采用这种简单有效的光路结构，不仅缩短了离子束传输的路程，提高了所需注入离子的纯度，解决了注入工艺离子种类污染要求。同时，较大程度降低了光路系统的复杂度，在确保效率的同时，降低了设备实现难度和实现成本，提高了设备的市场竞争能力。其中，采用弧状发散束贝纳斯离子源，用来产生具有束流大、密度高且均匀性好等优点的离子束，解决了宽带离子束因均匀性不够好、聚焦性不高等缘故而需加速、聚焦、均匀性和平行度校正等一系列步骤的麻烦，便于后续光路简化以减小设备复杂度，降低实现难度；引出系统采用三膜片结构，离子源引出面板固定，调节抑制电极和地电极，以提高引出电极的工作状态，消除设计、安装误差对引出缝对中特性的影响，并且满足不同引出能量下获得最佳的引出束流。
[0022]质量分析器采用非均匀场设计，使得离子束在分析缝处具有更高的聚集特性，提高了离子束分析的分辨能力以及聚焦能力，有效提高了离子束的通过率以及传输效率，确保了所需注入离子的纯度。光路中采用分析后直接注入的方式，缩短了离子束的传输路径，降低了离子束在传输过程中带来的离子种类和能量被污染的机率，提高了注入离子的纯度以及能量精度。
[0023]同时，确保出口束流宽度大、聚焦角度适当，且在剖面分布的离散性小，保证了注入角度的精确性和一致性；靶盘采用六相静电吸附靶盘，每个靶盘安放6片晶片5。晶片5在靶台上采取2X3阵列的排列方式。通过更换靶台上的静电吸盘可以实现125X 125和156X156晶片5的兼容。
[0024]综上所述，本发明公开的一种简化光路的太阳能离子注入机可实现太阳能离子注入机的低能大束流离子光学系统的要求，很好地简化了太阳能离子注入机的光路系统，不仅满足了太阳能电池制造工艺对注入工艺的要求，还缩减了工艺步骤，减小了设备的复杂度，降低了设备实现难度和实现成本，提高了设备有效性和实用性。
[0025]上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
【权利要求】
1.一种太阳能电池片离子注入机，其特征在于，包括用于产生所需掺杂注入离子的等离子体的扩张源离子源(1),用于将离子源产生的离子引出得到具有一定能量的离子束的引出系统(2),通过质荷比分析筛选出所需离子并将发散型束矫正为宽带平行束的质量分析器(3),以及用于装夹晶片的靶盘(4)；所述质量分析器(3)具有供离子穿过的离子通道；所述靶盘(4)设置在离子通道的出口处，所述引出系统(2)设置在离子通道的入口处；所述引出系统(2)设置在离子源(1)与离子通道的入口处之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片离子注入机，其特征在于，所述扩张源离子源(1)为弧状发散束贝纳斯离子源。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片离子注入机，其特征在于，所述质量分析器(3)为非均匀场设计质量分析器，以筛选所需注入离子并将发散型束矫正为宽带平行束，所述质量分析器(3)的离子通道为弧形通道。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片离子注入机，其特征在于，所述靶盘(4)上通过静电吸盘固定有多片晶片(巧)。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池片离子注入机，其特征在于，每个靶盘(4)上固定有六片晶片(巧)。
【文档编号】H01L31/18GK104393106SQ201410573361
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】孙雪平, 周波, 彭立波, 袁卫华, 易文杰 申请人:中国电子科技集团公司第四十八研究所