阅读说明：本技术 一种n型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备及其沉积方法 (N-type single crystal heterojunction solar cell thin film deposition equipment and deposition method thereof ) 是由 宋银海 姚飞 贾银海 钱锋 埃尔詹·英马兹 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备及其沉积方法,它包括：沉积组件,所述沉积组件包括依次连接的第一L/L腔室、第一本征I层沉积腔室、P型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室、第一转换腔室、第二本征I层沉积腔室、N型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室、第二转换腔室、PVD腔室以及第二L/L腔室,各腔体之间采用真空锁结构连接；输料组件,所述输料组件用于硅片的进料和出料,包括安装在所述沉积组件两端以及其各腔体内的输料单元。通过在沉积组件的两端以及其各腔体内安装输料单元,能够实现硅片的自动化进料和出料,从而提高了其自动化程度和生产效率。(The invention relates to a deposition device and a deposition method for an N-type single crystal heterojunction solar cell thin film, which comprises the following steps: the deposition assembly comprises a first L/L chamber, a first intrinsic I layer deposition chamber, a P-type doped amorphous silicon thin film deposition chamber, a first conversion chamber, a second intrinsic I layer deposition chamber, an N-type doped amorphous silicon thin film deposition chamber, a second conversion chamber, a PVD chamber and a second L/L chamber which are connected in sequence, and the chambers are connected by adopting a vacuum lock structure; the material conveying assembly is used for feeding and discharging the silicon wafers and comprises material conveying units which are arranged at two ends of the deposition assembly and in each cavity of the deposition assembly. Through installing defeated material unit in the both ends of depositing subassembly and each cavity thereof, can realize the automatic feeding and the ejection of compact of silicon chip to its degree of automation and production efficiency have been improved.)

一种N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备及其沉积方法

技术领域

本发明属于气相沉积装备领域，涉及一种薄膜沉积装备，具体涉及一种N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备。

背景技术

HIT太阳能电池是一种利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池，它是采用HIT结构的硅太阳能电池；所谓HIT(Hetero-junction with IntrinsicThinlayer)结构就是在P型氢化非晶硅和N型氢化非晶硅与N型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜，采取该工艺措施后，改变了PN结的性能。

非晶薄膜的制备成为HIT太阳能电池最关键的工艺步骤，但是HIT电池非晶薄膜的制备与传统的非晶薄膜太阳能电池相比较具有较高难度，理由如下：(1)HIT太阳能电池非晶制备薄膜厚度比较薄，I层厚度为4～8nm，N层厚度为5nm～8nm，P层厚度约为4～8nm；(2)在工业化生产中，要求快速沉积非晶薄膜层，同时要求薄膜的均匀性要求要高，均匀性优于6nm±3％，这对制备非晶薄膜层的设备PECVD要求非常高，不但要求设备的射频电场设计科学合理，在大面积电容耦合射频场中，电场均匀性达到±1％。对VHF电源要求也极其苛刻，在0.5S内建立稳定的等离子体场，等离子体浓度达到要求的同时，辉光稳定。如果能够设计新颖的非晶硅薄膜沉积装备在能代替上述的PECVD设备的同时可以降低对部件的要求并有效提高沉积效率，显然具有现实的意义。

申请号为201821326561.0的中国实用新型公开了一种太阳电池制造用立式HWCVD-PVD一体化设备，它包括本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体I、过渡腔体I、本征非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、掺杂非晶硅薄膜沉积的HWCVD腔体II、过渡腔体II、TCO薄膜沉积的PVD腔体等，各腔体之间依次采用真空锁结构连接；所用载板采用双载板设计，在装载硅片的位置采用镂空设计。该实用新型中公开了可使晶体硅异质结太阳电池两面非晶硅和TCO沉积的全过程封闭，减少了氧化和污染；然而该专利并未公开双载板位置对调的具体结构，也未公开自动上、下料的结构，不能满足日益提高的HIT太阳能电池非晶薄膜制备的市场要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备，它包括：

沉积组件，所述沉积组件包括依次连接的第一L/L腔室、第一本征I层沉积腔室、P型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室、第一转换腔室、第二本征I层沉积腔室、N型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室、第二转换腔室、PVD腔室以及第二L/L腔室，各腔体之间采用真空锁结构连接；

输料组件，所述输料组件用于硅片的进料和出料，包括安装在所述沉积组件两端以及其各腔体内的输料单元。

优化地，它还包括支撑架体以及安装在所述支撑架体下方的电控箱体，所述沉积组件安装在所述支撑架体上。

优化地，所述P型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室和所述N型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室内相互独立地安装有至少一组用于进行CVD沉积的热丝，所述输料单元包括可移动地设置在所述热丝两侧用于承载硅片的两列托盘。

优化地，定义第一转换腔室内的输料单元为第一输料单元，所述第二转换腔室内的输料单元为第二输料单元，其它腔体内的输料单元为第三输料单元；所述第一输料单元用于将两列托盘按序进行位置调换，所述第二输料单元用于将两列托盘排成一列。

进一步地，所述第一输料单元、第二输料单元和第三输料单元相互独立地包括传动支撑框体组、安装在所述传动支撑框体组上的传动杆、安装在所述传动杆外端的磁流体以及通过减速机与所述磁流体相连接的电机，所述托盘可输送地设置在所述传动支撑框体组内。

进一步地，每组所述传动支撑框体组包括间隔设置的两组传动支撑框体、套设在所述传动杆上且设置于每组所述传动支撑框体内的齿轮以及安装在每组所述传动支撑框体内的支撑座；所述托盘可滑动地安装在所述支撑座上且顶部带有齿条的托盘，所述托盘竖直设置且所述齿条与所述齿轮相啮合；每组所述传动支撑框体组还包括安装在每组所述传动支撑框体内且与所述托盘相配合的防跑偏导向套以及安装在所述托盘上侧面且支撑在所述支撑座上的滚轮。

进一步地，所述第一转换腔室和第二转换腔室中还相互独立地安装有与所述输料单元相配合的切换组件，所述切换组件包括内腔室、形成在所述内腔室内顶壁且与所述第一输料单元相配合的多道切换导轨、安装在所述内腔室外壁上且与所述切换导轨对应设置的左右切换机构、安装在所述左右切换机构上且与所述传动支撑框体组相连接的第一平移机构以及安装在所述内腔室外壁上用于与所述第一平移机构相配合的第二平移机构。

更进一步地，所述左右切换机构包括安装在所述内腔室外侧的固定板、安装在所述固定板和所述内腔室之间的导向杆、可滑动地安装在所述导向杆上的移动板、一端与所述内腔室相连接且贯穿所述移动板的滚珠丝杠以及安装在所述滚珠丝杠端部的左右切换电机。

更进一步地，所述第一平移机构包括一端与所述传动杆相连接且穿过所述移动板的多根水平移动传动杆、连接多根所述水平移动传动杆的皮带轮以及安装在任一所述水平移动传动杆端部的水平移动电机。

本发明的又一目的在于提供一种N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积方法，它使用上述N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备，它包括以下步骤：

(a)将输料组件承载的两列硅片导入L/L腔室进行预处理；

(b)将两列所述硅片导入第一本征I层沉积腔室使得热丝位于两列所述硅片之间，采用热丝CVD对两列所述硅片相向侧面进行镀膜；

(c)将两列所述硅片继续导入P型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室，对两列所述硅片相向侧面再镀膜；

(d)将两列所述硅片导入第一转换腔室，调换所述硅片的位置使已镀膜面相背设置；

(e)将两列所述硅片再依次导入第二本征I层沉积腔室使得热丝位于两列所述硅片之间，采用热丝CVD对两列所述硅片相向侧面进行镀膜；

(f)将两列所述硅片继续导入N型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室，对两列所述硅片相向侧面再镀膜；

(g)将两列所述硅片导入第二转换腔室，使得两列所述硅片合并为一列；

(h)将一列所述硅片导入PVD腔室以在其两面镀TCO薄膜，经L/L腔室后出片；所述PVD腔室在所述硅片两侧设置溅射阴极。

由于采用上述技术方案，本发明达到以下有益效果：本发明太阳能电池非晶硅薄膜沉积装备，通过在沉积组件的两端以及其各腔体内安装输料单元，能够实现硅片的自动化进料和出料，从而提高了其自动化程度和生产效率。

附图说明

图1为本发明N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备的结构示意图；

图2为本发明N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备输料组件的结构示意图；

图3为本发明N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备第二输料单元的侧视图；

图4为本发明N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备切换组件的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚准确的界定。

如图1所示的N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备，它主要包括相配合的沉积组件1和输料组件4等。

其中，沉积组件1包括依次连接的第一L/L腔室11(使用A100L多级罗茨干泵-L/L干泵，该干泵应用于半导体L/L腔和Transfer腔的粗抽和保压；下同)、第一本征I层沉积腔室12、P型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室13、第一转换腔室14、第二本征I层沉积腔室15、N型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室16、第二转换腔室17、PVD腔室18以及第二L/L腔室19，各腔体之间采用真空锁结构连接；沉积组件1还可以根据沉积工艺的需要增加或减少所需的腔室。输料组件4包括安装在沉积组件1两端以及其各腔体内的输料单元，各输料单元之间相互配合而实现两列硅片的进料和出料。上述N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备还包括支撑架体2以及安装在支撑架体2下方的电控箱体3，沉积组件1安装在支撑架体2上；电控箱体3用于实现对上述组件的自动化控制(包括电路、气路等)，可以根据需要增加设有控制按钮的控制操作台。

可以将前述的输料单元进行区分：定义第一转换腔室14内的输料单元为第一输料单元、第二转换腔室17内的输料单元为第二输料单元、其它腔体内的输料单元为第三输料单元(其它腔体内的输料单元通常为一组；而第一转换腔室14和第二转换腔室17内的输料单元通常是输料方向上前后设置的两组，如图4所示)。第一输料单元、第二输料单元和第三输料单元相互独立地包括传动支撑框体组41、安装在传动支撑框体组上的传动杆42、安装在传动杆外端的磁流体43以及通过减速机44与磁流体43相连接的电机45，托盘46可输送地设置在传动支撑框体组内。

具体地：第三输料单元包括至少两组传动支撑框体组41(为常规的结构，有多块框体组装而成，它安装在各腔室内壁的顶部；本申请中为间隔设置的两组)、贯穿每组传动支撑框体组41的传动杆42、安装在任一根传动杆42外端的磁流体43、通过减速机44与磁流体43相连接的电机45以及可输送地设置在所述传动支撑框体组内的多个托盘46；而上述的每组传动支撑框体组41包括间隔设置的两组传动支撑框体411、套设在传动杆42上且设置在每组传动支撑框体411内的齿轮412以及安装在每组传动支撑框体411内的支撑座416；托盘46可滑动地安装在支撑座416上且顶部带有齿条413(托盘46上可以放置多块硅片)，托盘46竖直设置使得齿条413与两组传动支撑框体组41对应的齿轮412相啮合；每组传动支撑框体组41还包括安装在每组传动支撑框体411内且与托盘46相配合的防跑偏导向套414以及安装在托盘46上侧面(即侧面上部)且支撑在支撑座416上的滚轮417；这样可以通过电机45带动传动杆42的转动，进而带动齿轮412的转动，通过齿条413以同步带动托盘46向下游输送(如图2和图3所示)；还可以在支撑架体2下方增设必要的支撑结构(类似于前述的传动支撑框体组41)，与其它输料单元配合使得托盘46在输料过程中形成循环的输料回路。两组第一输料单元中的一组第一输料单元(与下游工艺腔体相近的)，可以与第三输料单元结构相同，也可以根据实际需要略作调整：传动杆42为间隔设置的两根，使得第一输料单元分割为左右对称、独立工作的两个小单元；另一组第一输料单元(与上游工艺腔体相近的，定义为切换输料单元40)为前述一组第一输料单元的一半结构。两组第二输料单元中的一组第二输料单元(与上游工艺腔体相近的)与前述第一输料单元中的另一组第一输料单元(切换输料单元40)结构相同或类似；另一组第二输料单元(与下游工艺腔体相近的)则与前述独立工作小单元的结构相同或类似。这是因为第一转换腔室14内需要将两列托盘按序进行位置调换，第二转换腔室17内需要将两列托盘排成一列。为了实现两组硅片进行位置调换、排成一列，第一转换腔室14和第二转换腔室17中还相互独立地安装有与前述切换输料单元40、前述一组第二输料单元(与上游工艺腔体相近的)相配合的切换组件5，该切换组件5包括内腔室51、形成在内腔室51内顶壁且与切换输料单元40或一组第二输料单元相配合的多道切换导轨52(切换导轨52的延伸方向与物料的输送方向相垂直，即切换导轨52垂直于齿条413)、安装在内腔室51外壁上且与切换导轨52对应设置的左右切换机构53、安装在左右切换机构53上且与切换输料单元40或一组第二输料单元(此处的切换输料单元40或一组第二输料单元通过现有滑块&滑槽的方式可滑动地安装在切换导轨52上)相连接的第一平移机构54以及安装在内腔室51外壁上用于与第一平移机构54相配合的第二平移机构55(第二平移机构55的结构与第一平移机构54的结构基本一致)；具体地：左右切换机构53包括安装在内腔室51外侧的固定板531、安装在固定板531和内腔室51之间的导向杆532、可滑动地安装在导向杆532上的移动板533、一端与内腔室51相连接且贯穿移动板533的滚珠丝杠534以及安装在滚珠丝杠534端部的左右切换电机535；第一平移机构54包括一端与传动杆(切换输料单元40的)相连接且穿过移动板533的多根水平移动传动杆541、连接多根水平移动传动杆541的皮带轮543以及安装在任一水平移动传动杆541端部的水平移动电机542。

在使用时，先将切换输料单元40与上游腔室的传动支撑框体组41相对应以承接其输送的一个托盘，随后左右切换电机535驱动滚珠丝杠534转动而带动移动板533在导向杆532上移动，使得切换输料单元40与下游的一个小单元相对应(该小单元与托盘输入位置是错开设置的；启动水平移动电机542，从而带动水平移动传动杆541的转动，使得托盘继续向下游输送至第一输料单元的小单元中；随后切换输料单元40继续承接另一个托盘，反方向平移后与下游第一输料单元的另一小单元相对应；同步启动第二平移机构55使得第一输料单元中的托盘向下游输送；如此重复(第二输料单元与切换组件5的配合原理与前述的类似)。

N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积方法，它使用上述的N型单晶异质结太阳能电池薄膜沉积装备，具体包括以下步骤：

(a)将输料组件承载的两列硅片导入L/L腔室进行抽真空和加热等预处理；

(b)将两列所述硅片导入第一本征I层沉积腔室使得热丝位于两列所述硅片之间，采用热丝CVD对两列所述硅片相向侧面进行镀膜；

(c)将两列所述硅片继续导入P型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室，对两列所述硅片相向侧面再镀膜；

(d)将两列所述硅片导入第一转换腔室，调换所述硅片的位置使已镀膜面相背设置；

(e)将两列所述硅片再依次导入第二本征I层沉积腔室使得热丝位于两列所述硅片之间，采用热丝CVD对两列所述硅片相向侧面进行镀膜；

(f)将两列所述硅片继续导入N型掺杂非晶硅薄膜沉积腔室，对两列所述硅片相向侧面再镀膜；

(g)将两列所述硅片导入第二转换腔室，使得两列所述硅片合并为一列；

(h)将一列所述硅片导入PVD腔室以在其两面镀TCO薄膜，经L/L腔室后出片；所述PVD腔室在所述硅片两侧设置溅射阴极。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。