PECVD设备及其所用的PECVD镀膜方法与流程

本发明涉及太阳能电池制造领域，特别涉及pecvd设备及其所用的pecvd镀膜方法。

背景技术：

薄膜/晶硅异质结太阳能电池(以下简称异质结太阳能电池，又可称hit或hjt或shj太阳能电池)属于第三代高效太阳能电池技术，它结合了晶体硅与硅薄膜的优势，具有转换效率高、温度系数低等特点，是高效晶体硅太阳能电池的重要发展方向之一。特别是双面的异质结太阳能电池转换效率可以达到26％以上，具有广阔的市场前景。

生产hit太阳能电池的核心设备是用于形成i型非晶硅薄膜、n型非晶硅薄膜、p型非晶硅薄膜的等离子增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition；简称pecvd)设备。市场上现有的hit太阳能电池用pecvd设备按传送承载硅片的托盘进入pecvd反应腔的方式大致可分为滚轮式pecvd设备和机械臂式pecvd设备。所述滚轮式pecvd设备通常在反应腔内部直接形成pecvd膜，具有传动速度快、设备简单、成本低等优点，但存在着等离子体不稳定、成膜膜质不好、难清洗、成品效率略低等缺点。

机械臂式pecvd设备按反应腔的构造可再分为只有一个反应腔的单腔机械臂式pecvd设备和具有内外两个腔的腔中腔(box-in-box)机械臂式pecvd设备。单腔机械臂式pecvd设备可在反应腔内直接成膜，具有设备比较成熟的优点，但存在着设备成本高、速度慢、效率低、不适合制造hit太阳能电池等缺点。目前腔中腔pecvd设备具有产品效率高和成膜质量好的优点，特别是其成膜质量已经得到业界一致认可，但却存在着设备成本高和速度不够快等缺点。

因此，如何提供一种pecvd设备及其所用的pecvd镀膜方法以便能利用腔中腔pecvd设备带来的成膜质量高的优势，同时又能利用滚轮传送的高速度的优势，已成为业内亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种pecvd设备，其包括：外腔；内腔上盖，其设置在所述外腔内；滚轮模块，其设置在所述外腔内并位于所述内腔上盖下方，所述滚轮模块包括用于支撑或驱动托盘的多个滚轮组、用于驱动多个滚轮组升降以在托盘接送位和托盘封闭位之间移动的第一驱动模块、以及用于驱动多个滚轮组转动从而驱动托盘水平移动的第二驱动模块；以及控制模块，其配置成控制所述第二驱动模块驱动所述多个滚轮组在托盘接送位接收水平送入外腔的托盘并将其水平传送到位，并在所述托盘水平传送到位后控制所述第一驱动模块向上驱动所述多个滚轮组使其进入托盘封闭位，进入托盘封闭位的所述多个滚轮组顶推其所支撑的托盘在托盘边缘处与所述内腔上盖的末端相压靠，从而形成由所述内腔上盖和所述托盘构成的、用于进行pecvd成膜工艺的内腔。

在一实施例中，所述pecvd设备还包括射频电源，所述射频电源包括正极和与地电性连接的负极；所述内腔上盖包括底壁以及围绕底壁设置的侧壁，所述底壁中设置有电加热模块，所述底壁贯通开设有用于通入pecvd成膜工艺气体的供气通路，由所述侧壁和底壁围成的盖腔中设置有用于连接射频电源正极的上极板，所述侧壁的末端设置有封闭圈，所述封闭圈压靠由进入所述托盘封闭位上的所述多个滚轮组顶推的所述托盘的边缘。

在一实施例中，所述pecvd设备包括围绕所述多个滚轮组设置的、呈框状的下压板，所述控制模块控制第一驱动模块驱动所述下压板在最低位及托盘封闭位之间移动，所述下压板在最低位时其上表面低于位于托盘接送位的所述多个滚轮组的滚轮传送面，所述下压板在托盘封闭位时其上表面与位于托盘封闭位的所述多个滚轮组的滚轮传送面持平，并共同将所述托盘的边缘压靠在所述封闭圈上。

在一实施例中，所述内腔上盖、位于所述托盘封闭位上的所述多个滚轮组、下压板及其支撑的所述托盘均与地电性连接，所述控制模块控制工艺气体源经由所述供气通路向所述内腔供应pecvd成膜工艺气体，并控制所述射频电源提供射频电能而将pecvd成膜工艺气体激发成等离子体，使得所述等离子体沉积在由所述托盘承载的硅片上。

在一实施例中，所述pecvd设备还包括设置在所述外腔中的红外加热器组和反射板，所述红外加热器组设置在所述多个滚轮组下方，所述反射板设置在所述红外加热器下方且通过反射阻挡红外线穿过，所述控制模块在所述内腔进行pecvd成膜工艺时通过控制电加热模块和红外加热器组将所述内腔的温度控制在150～300摄氏度。

在一实施例中，所述pecvd设备还包括设置在所述外腔内且位于所述多个滚轮组下方的限位件，所述控制模块控制所述第一驱动模块同时驱动所述多个滚轮组和下压板从托盘封闭位下降至所述托盘接送位，所述限位件阻挡位于所述托盘接送位中的所述多个滚轮组继续下降，所述控制模块在所述下压板下降至所述托盘接送位后，继续控制所述第一驱动模块驱动所述下压板下降至其最低位。

本发明还公开一种用于上述任一实施例所述的pecvd设备的pecvd镀膜方法，所述方法包括以下步骤：(a).由滚轮模块的第二驱动模块驱动所述多个滚轮组在托盘接送位接收水平送入外腔的托盘并将其水平传送到位；(b).在所述托盘水平传送到位后，由滚轮模块的第一驱动模块将支撑有托盘的所述多个滚轮组从托盘接送位向上驱动到托盘封闭位；(c).所述多个滚轮组进入托盘封闭位，并顶推其所支撑的托盘在托盘边缘处与内腔上盖的末端相压靠，从而形成由所述内腔上盖和所述托盘构成的、用于进行pecvd成膜工艺的内腔；(d).将外腔和内腔抽真空成预设压力，将所述内腔的温度控制成预设成膜温度，并将pecvd成膜工艺气体通入所述内腔，通过射频电源提供的射频能量将所述pecvd成膜工艺气体激发成等离子体，使得所述等离子体沉积在由所述托盘承载的硅片上；(e).在沉积结束后，由所述第一驱动模块将支撑有所述托盘的所述多个滚轮组从托盘封闭位向下驱动到托盘接送位；以及(f).由所述第二驱动模块驱动位于托盘接送位上的多个滚轮组转动，从而将所述多个滚轮组承载的托盘水平传送出所述外腔。

在一实施例中，所述步骤(b)还包括由所述第一驱动模块将围绕所述多个滚轮组设置的、呈框状的下压板从其最低位向上驱动到托盘封闭位，其中所述下压板在最低位时其上表面低于位于托盘接送位的所述多个滚轮组的滚轮传送面。

在一实施例中，所述步骤(d)中的通过内腔上盖底壁中贯通开设的供气通路将pecvd成膜工艺气体通入所述内腔。

在一实施例中，所述步骤(d)中的预设成膜温度为150～300摄氏度，所述步骤(d)中通过设置在多个滚轮组下方的红外加热器组配合设置于内腔上盖底壁中的电加热模块将所述内腔加热到150～300摄氏度。

在一实施例中，所述步骤(e)包括以下步骤：(e0).在沉积结束后，由所述第一驱动模块将所述多个滚轮组和下压板从托盘封闭位向下驱动到托盘接送位，由位于所述多个滚轮组下方的限位件阻挡所述托盘接送位中的所述多个滚轮组继续下降；(e1).所述第一驱动模块驱动所述下压板下降至所述托盘接送位后，继续驱动所述下压板下降至其最低位。

在一实施例中，所述步骤(c)还包括以下步骤：(c0).所述下压板与所述多个滚轮组同时进入所述托盘封闭位，所述下压板的上表面与所述多个滚轮组的滚轮传送面持平，两者共同将所述托盘的边缘压靠在所述内腔上盖上；(c1).使所述内腔上盖、位于所述托盘封闭位上的所述多个滚轮组、下压板及其支撑的所述托盘均与地电性连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明的pecvd设备在其外腔内设置有内腔上盖，位于所述内腔上盖下方的滚轮模块的多个滚轮组除了由第二驱动模块驱动转动从而驱动托盘水平移动以外，滚轮模块还具有驱动多个滚轮组升降以在托盘接送位和托盘封闭位之间移动的第一驱动模块，进入托盘封闭位的所述多个滚轮组顶推其所支撑的托盘在托盘边缘处与所述内腔上盖的末端相压靠，从而形成由所述内腔上盖和所述托盘构成的、用于进行pecvd成膜工艺的内腔，使得本发明既能利用滚轮传送速度快的优势，又能充分利用腔中腔pecvd设备具有的成膜质量高的优势。

第二，本发明的pecvd设备由多个滚轮组支撑和传送托盘，从而能取代现有技术中用于支撑托盘的承载板，并能够去除现有技术中托盘进出用的弹簧门,从而能有效降低设备故障率和设备成本，并能有效提高托盘传送速度。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1为本发明的pecvd设备实施例的组成结构主视示意图。

图2为图1的pecvd设备处于托盘封闭位时的组成结构主视示意图。

图3为本发明的pecvd设备实施例的组成结构俯视示意图。

图4为本发明的用于pecvd设备的pecvd镀膜方法实施例的流程示意图。

具体实施方案

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”和“所述”包括复数指代物。

参见图1至图3，图1和图2分别显示了pecvd设备实施例处于托盘接送位和托盘封闭位的组成结构主视示意图，图3显示了图1和图2的pecvd设备实施例的组成结构俯视示意图，pecvd设备1包括外腔10、射频电源11、内腔上盖12、上电极13、多个滚轮组14、下压板15、第一驱动模块16、第二驱动模块17、红外加热器组18、限位件19、反射板20和控制模块21。以下将对pecvd设备1的各构件进行详细说明。

外腔10可为长方体并能通过泵组抽真空到0.5至1毫巴。射频电源11包括正极和与地g电性连接的负极，射频电源11的工作频率为可为13.56mhz、27.12mhz、40.68mhz或其他业界常用的工作频率。内腔上盖12设置在外腔10内，包括底壁120以及围绕底壁120设置的侧壁122，侧壁122的末端设置有封闭圈124。侧壁122上可设置有对称的抽气系统，便于将反应后的尾气快速排出。

如图2中所示，封闭圈124可压靠由进入托盘封闭位a3上的多个滚轮组14顶推的托盘2的边缘。底壁120中设置有电加热模块126，底壁120中贯通开设有用于通入pecvd成膜工艺气体的供气通路(未图示)，供气通路可为设置在底壁120上的多个通孔。上极板13设置在由侧壁122和底壁120围成的盖腔中，上极板13用于连接射频电源11的正极。

多个滚轮组14、第一驱动模块16和第二驱动模块17构成滚轮模块，滚轮模块整体设置在外腔10内并位于内腔上盖12下方。多个滚轮组14用于支撑或驱动托盘，第一驱动模块16用于驱动多个滚轮组14升降以在托盘接送位a2和托盘封闭位a3之间移动，第二驱动模块17用于驱动多个滚轮组14转动从而驱动托盘水平移动。第一驱动模块16可为气缸或直线电机。第二驱动模块17可为步进电机，其通过皮带轮及相应的皮带或同步带轮及相应的同步带等带动多个滚轮组14。

红外加热器组18设置在多个滚轮组14下方，反射板20设置在红外加热器18下方通过反射从而阻挡红外线从其穿过。红外加热器组18包括多个杆状红外灯管。

控制模块21配置成控制第二驱动模块17驱动多个滚轮组14在托盘接送位a2接收水平送入外腔10的托盘2且将其水平传送到位，并在托盘2水平传送到位后控制第一驱动模块16向上驱动多个滚轮组14使其进入托盘封闭位a3，进入托盘封闭位a3的多个滚轮组14顶推其所支撑的托盘2在托盘边缘处与内腔上盖12的末端的封闭圈124相压靠，从而形成由内腔上盖12和托盘2构成的、用于进行pecvd成膜工艺的内腔10”。

下压板15呈框状，其围绕多个滚轮组14设置。控制模块21控制第一驱动模块16驱动下压板15在最低位a1及托盘封闭位a3之间移动，下压板15在最低位a1时其上表面低于位于托盘接送位a2的多个滚轮组14的滚轮传送面，使得多个滚轮组14能顺利传送托盘2。

下压板15在托盘封闭位a3时其上表面与位于托盘封闭位a3的所述多个滚轮组的滚轮传送面持平，并共同将托盘2的边缘压靠在所述封闭圈124上。

控制模块21在内腔10”进行pecvd成膜工艺时通过控制电加热模块126和红外加热器组18将内腔10”的温度控制在150～300摄氏度。限位件19设置在多个滚轮组14下方，并且可位于红外加热器组18和反射板20之间。控制模块21控制第一驱动模块16同时驱动多个滚轮组14和下压板15从托盘封闭位a3下降至托盘接送位a2，所述限位件19阻挡进入托盘接送位a2中的多个滚轮组14继续下降，具体地限位件19通过阻挡多个滚轮组14的至少两侧的传动杆140的底端来阻止其继续下降；控制模块21在下压板15下降至所述托盘接送位a2后，继续控制第一驱动模块16驱动下压板15下降至其最低位a1。

内腔上盖12可直接接地g，如此位于托盘封闭位a3上的多个滚轮组14、下压板15及其支撑的托盘2与内腔上盖12接触，使得均与地g电性连接。控制模块21控制工艺气体源(未图示)经由供气通路向内腔10”供应pecvd成膜工艺气体，并控制射频电源11提供射频电能而将pecvd成膜工艺气体激发成等离子体，使得所述等离子体沉积在由所述托盘2承载的硅片上。

为进一步说明本发明的原理及特征，结合参见图1至图3，以下通过将托盘2传送进入pecvd设备1中进行pecvd成膜工艺为例进行说明：首先由设置在外腔10之外的外部滚轮组14”按箭头方向将托盘2水平传送至外腔10，控制模块21然后控制第二驱动模块17驱动多个滚轮组14在托盘接送位a2接收水平送入外腔10的托盘2且将其水平传送到位，在到位后控制第一驱动模块16向上驱动多个滚轮组14和下压板15使两者进入托盘封闭位a3，多个滚轮组14和下压板15顶推托盘2使得托盘边缘与内腔上盖12的封闭圈124相压靠，从而形成由内腔上盖12和托盘2构成的内腔10”。控制模块21接着控制电加热模块126和红外加热器组18将内腔10”的温度控制在150～300摄氏度，然后控制对应的泵组对外腔10和内腔10”抽真空且抽成0.5至1毫巴左右的压力，之后经由供气通路将pecvd成膜工艺气体通入内腔10”，并开启射频模块11且凭借其提供的射频能量将pecvd成膜工艺气体激发成等离子体，等离子体沉积在由托盘2承载的硅片上；沉积完成后，控制模块21控制第一驱动模块16同时驱动多个滚轮组14和下压板15从托盘封闭位a3下降至托盘接送位a2，多个滚轮组14在托盘接送位a2中时其被限位件19阻挡，在下压板15下降至托盘接送位a2后，控制模块21继续控制第一驱动模块16驱动下压板15下降至其最低位a1；然后由控制模块21控制第二驱动模块17驱动位于托盘接送位a2上的多个滚轮组14将完成沉积的托盘水平送出外腔10，并由外腔10外部的外部滚轮组14’接收和继续传送。

参见图4，其显示了本发明的用于图1至图3所示的pecvd设备的pecvd镀膜方法，结合参见图1至图3，所述方法40首先进行步骤s400，由滚轮模块的第二驱动模块17驱动所述多个滚轮组14在托盘接送位a2接收水平送入外腔10的托盘2并将其水平传送到位。步骤s400中水平送入外腔10的托盘2是由外部滚轮14”沿着如图1中的箭头方向送入外腔10中的，传送到位的托盘2在如图1所示的位置上。

方法40接着继续进行步骤s410，在所述托盘2水平传送到位后，由滚轮模块的第一驱动模块16将支撑有托盘2的多个滚轮组14从托盘接送位a2向上驱动到托盘封闭位a3，并同时将围绕多个滚轮组14设置的、呈框状的下压板15从其最低位a1向上驱动到托盘封闭位a3，其中下压板15在最低位a1时其上表面低于位于托盘接送位a2的多个滚轮组14的滚轮传送面。完成步骤s410后的pecvd设备如图2所示。

方法40接着继续进行步骤s420，多个滚轮组14和下压板15均进入托盘封闭位a3，两者共同将托盘2的边缘压靠在内腔上盖12上，从而形成由内腔上盖12和托盘2构成的内腔10”。参见图2，步骤s420中进入托盘封闭位a3的多个滚轮组14和下压板15均顶推其所支撑的托盘2，使得托盘2在其边缘处与内腔上盖12末端的封闭圈124相压靠，下压板15的上表面与多个滚轮组14的滚轮传送面持平，两者共同将托盘2的边缘压靠在所述内腔上盖12上。

方法40接着继续进行步骤s430，使内腔上盖12、位于托盘封闭位a3上的多个滚轮组14、下压板15及其支撑的所述托盘2均与地g电性连接。

方法40接着继续进行步骤s440，将外腔10和内腔10”抽真空成预设压力，将内腔10”的温度控制成预设成膜温度，并将pecvd成膜工艺气体通入所述内腔10”，通过射频电源11提供的射频能量将pecvd成膜工艺气体激发成等离子体，使得所述等离子体沉积在由托盘2承载的硅片上。在步骤s440中，通过内腔上盖12底壁120中贯通开设的供气通路将pecvd成膜工艺气体通入所述内腔10”，所述供体通路可为底壁120上贯通开设的多个通孔。在步骤s440中，预设压力为0.5至1毫巴，内腔10”与外腔10的为基本相隔离但不存在明显压差的空间，两者压力基本相同。

在步骤s440中，预设成膜温度为150～300摄氏度，通过设置在多个滚轮组14下方的红外加热器组18配合设置于内腔上盖12底壁120中的电加热模块126可将所述内腔10”加热到150～300摄氏度。

方法40接着继续进行步骤s450，在沉积结束后，由第一驱动模块16将多个滚轮组14和下压板15从托盘封闭位a3向下驱动到托盘接送位a2，所述多个滚轮组14进入所述托盘接送位a2且由所述限位件19阻挡限位。完成步骤s450，所述多个滚轮组14所处的状态如图1所示。

方法40接着继续进行步骤s460，第一驱动模块16在驱动所述下压板15下降至所述托盘接送位a2后，继续驱动下压板15下降至其最低位a1。完成步骤s460后，下压板15所处的状态如图1所示，下压板15的上表面低于多个滚轮组14的滚轮传送面，使得多个滚轮组14的滚轮传送面正常传送托盘2。

方法40接着继续进行步骤s470，由第二驱动模块17驱动位于托盘接送位a2上的多个滚轮组14转动，从而将多个滚轮组14承载的托盘2水平传送出外腔10。步骤s470中水平送出外腔10的托盘2是由外部滚轮14’接收并沿着如图1中的箭头方向继续传送。

本发明的pecvd设备及其pecvd镀膜方法首先由第二驱动模块驱动多个滚轮组在托盘接送位接收水平送入外腔的托盘并将其水平传送到位；然后由第一驱动模块将支撑有托盘的多个滚轮组从托盘接送位向上驱动到托盘封闭位；接着多个滚轮组进入托盘封闭位，并顶推其所支撑的托盘在托盘边缘处与内腔上盖的末端相压靠，从而形成由内腔上盖和托盘构成的内腔；之后将外腔和内腔抽真空成预设压力，将内腔的温度控制成预设成膜温度，并将pecvd成膜工艺气体通入所述内腔，通过射频电源提供的射频能量将所述pecvd成膜工艺气体激发成等离子体，并沉积在由所述托盘承载的硅片上；然后在沉积结束后，由第一驱动模块将支撑有托盘的多个滚轮组从托盘封闭位向下驱动到托盘接送位；最后由第二驱动模块驱动位于托盘接送位上的多个滚轮组转动，从而将所述多个滚轮组承载的托盘水平传送出所述外腔。本发明既能利用滚轮传送速度快的优势，又能充分利用腔中腔pecvd设备具有的成膜质量高的优势，且能有效降低设备故障率和设备成本。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。