一种钝化镀膜系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种钝化镀膜系统。

背景技术：

目前电池端的抗pid技术主要集中在二氧化硅/氮化硅叠层技术上，这种复合膜的抗pid性能已经得到行业的高度认可。在二氧化硅/氮化硅叠层的制备上，二氧化硅层是重点，其直接影响到组件的抗pid性能，电池外观和转换效率。

二氧化硅层的制备有三种方法：一种是利用pecvd技术，对n2o/sih4电离沉积出二氧化硅层，但这种技术的二氧化硅层致密性差，对石墨舟和炉管损伤严重，还会降低电池的转换效率；第二种是在去psg设备中增加臭氧氧化装置，对硅片表面进行氧化，形成二氧化硅层，这种技术成本低，工艺简单；第三种是热氧法沉积二氧化硅，热氧法沉积二氧化硅薄膜的效果较好，但是一般需要高温下(600℃～1100℃)进行30min～60min，这样长时间的高温处理会引起少数载流子寿命的降低、磷的再次分布、金属杂质的扩散等问题，这些都将影响太阳能电池的转换效率。同时，目前市场上均要求电池片具有抗pid的性能，现在普遍的做法是在刻蚀后，再用单独的抗pid机台沉积氧化层，单独的抗pid设备不光会提高电池制造成本，同时也会降低电池片生产效率，并且独立抗pid设备完成钝化室(sio2)沉积后，很难避免和空气再次接触，再次接触空气，容易吸附空气中的水分，降低膜的质量。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种钝化镀膜系统，至少能够解决以下技术问题之一：(1)现有钝化镀膜系统沉积sio2钝化膜需要在600～1100℃的高温下进行，能耗高，钝化镀膜时间长；(2)钝化仓和pecvd工艺仓温差大，硅片从钝化仓进入pecvd工艺仓由于内部热应力，导致易于出现碎片；(3)独立抗pid设备需要单独购置，提高电池制造成本、电池片生产效率低；(4)独立抗pid设备完成钝化室(sio2)沉积后，膜再次接触空气，容易吸附空气中的水分，降低膜质量的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种钝化镀膜系统，沿着物料传输方向包括进料仓、用于沉积钝化膜的抗pid装置、pecvd工艺仓和出料仓；所述抗pid装置包括用于提供o2或压缩空气的气瓶、用于诱发o2产生o3的诱导装置和钝化仓；所述诱导装置设于所述钝化仓内，能够在常温下诱发o2产生o3。

在上述方案的基础上，本实用新型还做了如下改进：

在一种可能的设计中，所述pecvd工艺仓包括加热区、成膜工艺区和降温区。

在一种可能的设计中，所述加热区内设有电阻丝加热器。

在一种可能的设计中，所述进料仓、所述钝化仓、所述pecvd工艺仓和所述出料仓的仓门上均设有仓门密封圈。

在一种可能的设计中，所述进料仓、所述钝化仓、所述pecvd工艺仓和所述出料仓的仓门上均设有位置传感器，用于实现各个仓门的自动开启和关闭。

在一种可能的设计中，所述诱导装置包括紫外灯。

在一种可能的设计中，所述进料仓内设有红外加热器，用于预热物料。

在一种可能的设计中，所述钝化仓和所述pecvd工艺仓内设有压力传感器。

在一种可能的设计中，所述抗pid装置还包括流量控制器，所述流量控制器设于所述气瓶和所述钝化仓之间。

在一种可能的设计中，所述抗pid装置还包括控制阀，所述控制阀设于所述气瓶和所述钝化仓之间。

本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

(1)通过在钝化仓内设置用于诱发o2产生o3的诱导装置，无需加热至600～1100℃的高温，常温下即可以实现沉积二氧化硅膜，不仅降低能耗，而且缩短钝化镀膜时间。

(2)由于氮化硅膜工艺需要在300～450℃的温度中进行，而钝化镀膜在常温下进行，通过在进料仓内设置加热装置，并通过将硅片在进料仓内升温至300～450℃，即等于或接近沉积氮化硅膜工艺所需的温度，使得钝化仓与pecvd工艺仓的无温差或温差小于150℃(远低于现有技术的200～800℃)，从而使硅片在两个区之间传输时无温差或温差较小，避免了硅片由于温差过大产生的热震荡，减少了硅片弯曲的风险。

(3)抗pid装置和pecvd设备集成于同一系统内，物料从钝化仓直接进入pecvd工艺仓，不接触空气，不会吸附空气中的水分，不会降低膜的质量。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例集成抗pid装置的板式pecvd系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例集成抗pid装置的板式pecvd系统的钝化仓结构示意图；

图3为本实用新型实施例集成抗pid装置的板式pecvd系统的pecvd工艺仓结构示意图。

附图标记：

1-进料仓；2-抗pid装置；201-气瓶；202-流量控制器；203-控制阀；204-紫外灯；205-压力传感器；206-钝化仓；3-pecvd工艺仓；301-加热区；302-成膜工艺区；303-降温区；4-出料仓；5-传输装置；6-仓门。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例一

本实用新型的一个实施例，公开了一种集成抗pid装置的板式pecvd系统，如图1-3所示，沿着物料传输方向包括进料仓1、用于沉积钝化膜的抗pid装置2、pecvd工艺仓3和出料仓4。

抗pid装置包括用于提供o2的气瓶201、用于诱发o2产生o3的诱导装置和钝化仓206。诱导装置设于钝化仓内，能够在常温下诱发o2产生o3。

气瓶201和钝化仓206之间通过管路连接，进料仓1、钝化仓206、pecvd工艺仓3和出料仓4内均设有传输装置5。

实施时，物料首先进入进料仓1，之后进入抗pid装置的钝化仓206内，气瓶中的o2在诱导装置的诱发下产生o3，从而在物料表面形成钝化膜。之后进入pecvd工艺仓制备氮化硅膜，然后进入出料仓4。

与现有技术相比，本实施例提供的集成抗pid装置的板式pecvd系统，通过在钝化仓内设置用于诱发o2产生o3的诱导装置，无需加热至600～1100℃的高温，常温下即可以实现钝化镀膜，节省了将硅片从常温升至600～1100℃的高温所需要的时间，不仅降低能耗，而且缩短钝化镀膜时间。

示例性地，本实施例采用的诱导装置可以为紫外灯204，也可以为其他在常温下能够诱发o2产生o3的设备。

需要说明的是，本实施例气瓶201中的气体可以为纯o2，也可以为清洁干净的压缩空气(cda)，只要能够向钝化区提供o2，且不会引入影响镀膜质量的杂质即可。

考虑到虽然通过在钝化仓内设置用于诱发o2产生o3的诱导装置，常温下即可以实现钝化镀膜，即钝化仓内的温度为常温，而pecvd工艺仓的温度为300～450℃，硅片从常温迅速进入300～450℃的环境也会由于温差大，造成硅片内部出现热应力，易于出现碎片。

基于上述考虑，本实施例在进料仓内设置加热装置对硅片进行预热，一方面使得硅片温度达到或接近工艺腔的镀膜温度，达到工艺腔要求；另一方面使得钝化仓与pecvd工艺仓的温差较小，硅片在两个区之间传输时无大温差，避免了硅片由于温差产生的热震荡，减少了硅片弯曲、碎片的风险。

示例性地，本实施例中所采用的加热装置为红外加热器。这是因为，红外加热器加热迅速，能够在较短的时间内升高硅片的温度。除此之外，进料仓内的加热装置也可以为其他加热装置，只要能够在短时间内升高硅片的温度即可。

考虑到如果气瓶内的气体进入钝化仓过多，会使钝化仓内的压力过大，超过设备的承受极限，给生产带来安全隐患。如果气瓶内的气体进入钝化仓过少，不利于钝化镀膜，降低生产效率，因此，本实施例在钝化仓内设有压力传感器205，用于实时显示钝化仓206的压力。根据钝化仓206内的压力即时调整气瓶内的气体流量。

并且，在气瓶201和钝化仓之206间的管路上设有流量控制器202和控制阀203。当钝化仓内的压力过大时，通过流量控制器减少进入钝化仓的气体；当钝化仓内的压力过小时，通过流量控制器增加进入钝化仓的气体。通过上述设计，既能保证生产安全进行，又不会使钝化镀膜的效率太低，保证较高的生产效率。

需要说明的是，本实施例的pecvd工艺仓分为加热区301、成膜工艺区302和降温区303。硅片在加热区301被预热至达到成膜的工艺要求后，才进入成膜工艺区沉积氮化硅膜，从而有利于沉积的氮化硅膜均匀、稳定。

需要说明的是，加热区所使用的加热设备是电阻丝加热器，而不是如进料仓那样使用红外加热器。这是因为，虽然红外加热器的加热速度快，但是加热不均匀。而电阻丝加热器虽然加热速度不如红外加热器，但加热均匀，使硅片整体温差小，从而有利于沉积的氮化硅膜均匀、稳定，提高氮化硅膜的整体性能。

为了及时获知预热温度，本实施例在进料仓和pecvd工艺仓的加热区内均设有温度传感器。

需要说明的是，由于人为控制各仓门6的开启和关闭，一方面会导致外界空气进入各仓内，破坏真空环境，影响镀膜的进行；另一方面，会导致膜再次接触空气，容易吸附空气中的水分，降低膜质量。因此，本实施例在每个仓门上均设有位置传感器，通过位置传感器自动实现各个仓门的开启和关闭。

具体来说，只要载有硅片的石墨框到达位置传感器位置，位置传感器感受到被测量的信息就会给仓门发出信号，仓门就自动打开；直到石墨框完全越过位置传感器，位置传感器感知不到被测量的信息了，仓门自动关闭。

为了提高整个系统与外界环境，以及系统中各个腔室之间的密封性，本实施例对各个仓门均进行了密封设计，如每个仓门上均设有仓门密封圈。

需要说明的是，仓门打开的瞬间可能会有少量空气进入进料仓，但仓门关闭后，进料仓下面的泵会将处于大气状态的进料仓抽真空至工艺要求，带入的少量空气也会被泵抽走，不会影响到第二个腔(抗pid装置)和第三个腔(pecvd工艺仓)的状态。

实施例二

本实用新型的另一个实施例，公开了一种钝化镀膜方法，该实施例的钝化镀膜方法采用实施例一的集成抗pid装置的板式pecvd系统，包括如下步骤：

步骤1：硅片进入进料仓进行第一次预热，预热至300～450℃；

步骤2：预热后的物料进入钝化仓；

步骤3：向钝化仓内通入氧气，打开紫外灯，硅片表面形成sio2钝化膜；

步骤4：表面形成sio2钝化膜的硅片进入pecvd工艺仓，在加热区内对物料进行第二次预热，预热至300～450℃；

步骤5：经过第二次预热的硅片依次经过成膜工艺区和降温区。

步骤6：硅片进入出料仓，充入气体，出料仓末端仓门打开，硅片转运进入下一工序。

上述钝化镀膜方法的步骤6中，出料仓4内充入气体的目的是使出料仓内的气压与设备外部大气压力一致，便于打开仓门6。因此，可以充入空气、氮气或氩气等，只要能增大出料仓4内的压力即可。但考虑到如果充入空气可能引入其他杂质，影响镀膜的质量；而如果充入氩气，则增加生产成本，因此，本实施例选择向出料仓4内充入氮气，来增大出料仓4内的压力，使出料仓内的气压与设备外部大气压力一致，从而便于打开仓门。

需要说明的是，本实施例采用的是板式pecvd工艺，其沉积氮化硅膜的原理如下：在低压真空下，通过微波先将氨气离化，再轰击硅烷，发生化学发应，产生氮化硅，沉积到硅表面。

具体来说，沉积氮化硅膜的过程中主要参数为：单管氨气的气体流量为0～1000sccm，单管硅烷的气体流量为0～300sccm，工艺腔内的气体压力为0.1～0.4mpa，微波功率为2000～5000w。

实施例三

本实施例公开了改进的钝化镀膜方法，具体包括如下步骤：

步骤1：硅片经过湿刻工序后，进料仓1的最前端仓门6打开，硅片放置于石墨框上，石墨框通过传输装置5进入进料仓1，进料仓1的最前端仓门6关闭；

步骤2：进料仓进行抽真空处理，同时，进料仓中的红外加热器对硅片进行第一步预热，将硅片温度控制在300℃～450℃；

步骤3：经过预热后，进料仓1与钝化仓206之间的仓门6打开，硅片通过传输装置5进入pid装置2中的钝化仓206，硅片进入后，进料仓1与钝化仓206之间的仓门6关闭；

步骤4：通入cda或是纯o2，cda中的o2或纯o2在紫外灯204的照射下产生o3，o3和硅片表面接触形成一层sio2钝化膜；

步骤5：钝化工艺结束后，钝化仓206与pecvd工艺仓3之间的仓门6打开，硅片通过传输装置5进入到pecvd工艺仓3的加热区301后，钝化仓206与pecvd工艺仓3之间的仓门6关闭；

步骤6：加热区301内的电阻丝加热器对硅片进行二次预热，预热温度为300℃～450℃；

步骤7：预热完成后，硅片通过传输装置5进入成膜工艺区302，进行pecvd氮化硅膜的制备，沉积温度为300～450℃，沉积结束后，硅片通过传输装置5进入降温区303；

步骤8：硅片冷却后pecvd工艺仓3与出料仓4之间的仓门6打开，硅片通过传输装置5进入出料仓4，pecvd工艺仓3与出料仓4之间的仓门6关闭；

步骤9：出料仓中冲入氮气，使得仓内气压与设备外部大气压力一致，此时，出料仓4末端仓门6打开，硅片转运进入下一工序。

该实施例实现了在常温下沉积二氧化硅膜，无需加热至600～1100℃的高温，节省了将硅片从常温升至600～1100℃的高温所需要的时间，不仅降低能耗，而且缩短钝化镀膜时间。并通过将硅片在进料仓内升温至等于或接近沉积氮化硅膜工艺所需的温度，使得钝化仓与pecvd工艺仓无温差或温差较小，从而使硅片在两个区之间传输时无温差或温差较小，避免了硅片由于温差产生的热震荡，减少了硅片弯曲的风险。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。