一种PERC电池多层膜层制备设备的制作方法

一种perc电池多层膜层制备设备
技术领域
1.本实用新型属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种perc电池多层膜层制备设备。


背景技术：

2.目前的perc电池技术在湿法刻蚀之后，经退火工序制备正面氧化硅层，经perc工序制备背面氧化铝层，叠加背面氮化硅层，经pecvd工序制备正面氮化硅层，因此其三道工序需三套设备，工序之间需上料三次，下料三次。
3.然而由于目前的技术在电池正背表面镀多种膜层需经过三道工序，三套设备，同时中间工序需上料三次下料三次，其需要使用吸笔加机械手的方式抓取硅片，使得容易造成硅片脏污、隐裂、及碎片；同时硅片多次暴露在空气中导致硅片与膜层之间存在污染，使得降低perc电池的效率；同时硅片在设备与设备之间运输需要载具，agv小车进行搬运，使得增加工装设备而导致增加成本。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于提供一种perc电池多层膜层制备设备，旨在解决现有的问题。
5.本实用新型实施例是这样实现的，一种perc电池多层膜层制备设备，包括：
6.依次通过阀门进行通道连接的五个连接腔室、设于各个连接腔室内的滚轮组、及在所述滚轮组上进行移动的用于装载硅片的镂空载板，所述镂空载板及硅片作为制备设备的其中一个电极；
7.各个连接腔室分别设有抽气装置、进气装置、以及加热装置；
8.其中五个连接腔室依次包括进料腔室、第一沉积腔室、第二沉积腔室、第三沉积腔室、及出料腔室；
9.所述进料腔室用于进行抽真空和退火，所述第一沉积腔室用于对所述硅片的正面进行氧化硅层沉积，所述第二沉积腔室用于对所述硅片的背面进行氧化铝层及氮化硅层沉积，所述第三沉积腔室用于对所述硅片的正面进行氮化硅层沉积，所述出料腔室用于由真空过渡至常压、及由沉积温度过渡至室温。
10.更进一步的，所述镂空载板为石墨框，所述石墨框镂空出对应所述硅片大小的漏斗形的窗口，所述硅片的边缘装载在所述石墨框的镂空边缘之上时，所述硅片的上表面和下表面均露出在空气中。
11.更进一步的，所述石墨框的厚度为5
‑
200mm，长度为100
‑
2000mm，宽度为100
‑
2000mm。
12.更进一步的，所述第一沉积腔室的上顶面设有第一石墨板电极，所述第二沉积腔室的下底面设有第二石墨板电极，所述第三沉积腔室的上顶面设有第三石墨板电极。
13.更进一步的，所述第一石墨板电极、所述第二石墨板电极、及所述第三石墨板电极
与所述镂空载板之间的间距均为10
‑
300mm。
14.更进一步的，所述第一沉积腔室中的进气装置用于分别通入硅烷和笑气，所述第二沉积腔室中的进气装置用于分别通入三甲基铝、笑气、硅烷和氨气，所述第三沉积腔室中的进气装置用于分别通入硅烷和氨气。
15.更进一步的，所述滚轮组中设有驱动其转动的电机。
16.本实用新型实施例提供的perc电池多层膜层制备设备，通过设置的五个连接腔室依次通过阀门进行通道连接，且装载硅片的镂空载板通过滚轮组实现在各个连接腔室之间进行移动，同时镂空载板及硅片作为制备设备的其中一个电极，使得其硅片可在第一沉积腔室、第二沉积腔室、及第三沉积腔室进行对应的膜层沉积，从而使得将可将现有的多工序制备合成在一套设备内进行实现，从而减少了硅片在沉积膜层前暴露在空气中的次数和时长，减少了硅片和膜层之间的污染层，减少了硅片频繁上下料而造成的污染、划伤、隐裂和碎片的风险，解决了现有perc电池正背表面镀多种膜层时需要频繁上下料所导致的硅片污染、隐裂、碎片的问题。同时减少了硅片上下料的工装载具的使用，使得提升了镀膜的质量，提升了perc电池的效率，降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
17.图1是本实用新型一实施例提供的perc电池多层膜层制备设备的结构示意图。
具体实施方式
18.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
20.本实用新型通过设置的五个连接腔室依次通过阀门进行通道连接，且装载硅片的镂空载板通过滚轮组实现在各个连接腔室之间进行移动，同时镂空载板及硅片作为制备设备的其中一个电极，使得其硅片可在第一沉积腔室、第二沉积腔室、及第三沉积腔室进行对应的膜层沉积，从而使得将可将现有的多工序制备合成在一套设备内进行实现，从而减少了硅片在沉积膜层前暴露在空气中的次数和时长，减少了硅片和膜层之间的污染层，减少了硅片频繁上下料而造成的污染、划伤、隐裂和碎片的风险，解决了现有perc电池正背表面镀多种膜层时需要频繁上下料所导致的硅片污染、隐裂、碎片的问题。
21.实施例一
22.请参阅图1，是本实用新型实施例提供的perc电池多层膜层制备设备的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，本实用新型实施例提供的perc电池多层膜层制备设备包括：
23.依次通过阀门进行通道连接的五个连接腔室、设于各个连接腔室内的滚轮组8、及在滚轮组8上进行移动的用于装载硅片6的镂空载板7，镂空载板7及硅片6作为制备设备的其中一个电极；
24.各个连接腔室分别设有抽气装置、进气装置、以及加热装置；
25.其中五个连接腔室依次包括进料腔室1、第一沉积腔室2、第二沉积腔室3、第三沉积腔室4、及出料腔室5；
26.进料腔室1用于进行抽真空和退火，第一沉积腔室2用于对硅片6的正面进行氧化硅层沉积，第二沉积腔室3用于对硅片6的背面进行氧化铝层及氮化硅层沉积，第三沉积腔室4用于对硅片6的正面进行氮化硅层沉积，出料腔室5用于由真空过渡至常压、及由沉积温度过渡至室温。
27.其中，在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，各个连接腔室相连接处具有腔室连接通道9，且各个连接腔室之间相连的连接通道9上设有封口阀门(图未示)，使得通过将各个连接腔室两端的封口阀门进行打开或闭合可实现硅片6在各个连接腔室间的移动传输或在单独密闭的连接腔室内进行沉积生长出对应的膜层结构。
28.进一步的，在本实用新型的一个实施例中，参照图1所示，各个连接腔室之内均设有独立的抽气出口13和进气口14，其抽气出口13连接至抽气装置(图未示)，具体实施时，其抽气装置可采用真空泵等实现抽气的设备；其进气口14连接至进气装置(图未示)，其进气装置根据不同的连接腔室所需对硅片6进行沉积的膜层结构相应的设置不同。具体的，其第一沉积腔室2用于对硅片6正面进行氧化硅层沉积，由于pecvd法实现氧化硅层生长所用气体为硅烷和笑气，因此其第一沉积腔室2中的进气装置用于分别通入硅烷(sih4)和笑气(n2o)。其第二沉积腔室3用于对硅片6背面进行氧化铝层叠加氮化硅层沉积，由于pecvd法实现氧化铝层生长所用气体为三甲基铝(c3h9al)和笑气(n2o)、实现氮化硅层生长所用气体为硅烷和氨气(nh3)，因此其第二沉积腔室3中的进气装置用于分别通入三甲基铝、笑气、硅烷和氨气。其第三沉积腔室4用于对硅片6正面进行氮化硅层沉积，因此其第三沉积腔室4中的进气装置用于分别通入硅烷和氨气。进一步的，各个连接腔室设有加热装置(图未示)，用于实现加热至沉积反应时的沉积温度等，具体本实施例中，其加热装置为在连接腔室中所缠绕的电阻加热线圈(图未示)，可以理解的，在本实用新型的其他实施例中，其加热装置还可采用其他如ptc加热器等其他实现加热功能的装置。
29.进一步的，在本实用新型的一个实施例中，各个连接腔室内设有滚轮组8，且滚轮组8中设有驱动其转动的电机(图未示)，其电极驱动的滚轮组8用于传输设于其上端的镂空载板7，使得其镂空载板7可通过其下的由电机驱动的滚轮组8实现从一个连接腔室到另一个连接腔室的移动，进一步的，镂空载板7及装载在镂空载板7上的硅片6作为该perc电池多层膜层制备设备的其中一个电极，具体本实施例中，其采用pecvd(等离子增强化学气相沉积)法制备各个膜层，因此其镂空载板7及硅片6作为pecvd电极之一，其中pecvd电极中的另一个石墨板电极装在连接腔室的上顶面或者下底面中。具体的，本实施例中，其镂空载板7为石墨框，其石墨框镂空出对应硅片6大小的漏斗形的窗口，硅片6的边缘装载在石墨框的镂空边缘之上时，硅片6的上表面和下表面均露出在空气中。因此，其装载在石墨框上的硅片6进入至连接腔室进行反应沉积各种膜层结构时，由于石墨框的镂空设计，使得其硅片6的正背面需要进行沉积膜层时，其露出空气的部分均可直接进行反应沉积，此时只需在硅
片6的正背面沉积膜层时将另一个石墨板电极装在连接腔室的上顶面或者下底面中即可，而不需要像现有技术一样需将硅片6进行翻转。同时，其石墨框的厚度为5
‑
200mm，长度为100
‑
2000mm，宽度为100
‑
2000mm。在本实用新型的一个优选实施例中，其石墨框的厚度为100mm，长度为1500mm，宽度为1500mm。可以理解的，在本实用新型其他实施例中，其石墨框的厚度、长度及宽度还可以为其他，其根据实际使用需要进行设置，在此不做具体限定。
30.进一步的，在本实用新型的一个实施例中，其连接腔室依次包括进料腔室1、第一沉积腔室2、第二沉积腔室3、第三沉积腔室4、及出料腔室5。其中进料腔室1用于进行抽真空和退火，因此其主要通过抽气装置及加热装置进行工作，使得将进料腔室1抽至真空且加热至预设温度。
31.其中第一沉积腔室2用于对硅片6正面进行氧化硅层沉积，因此其第一沉积腔室2的上顶面设有第一石墨板电极10，使得装载有硅片6的镂空载板7进入至第一沉积腔室2时，其通过进气装置通入硅烷和笑气，通过加热装置加热至沉积温度，且通过硅片6和镂空载板7自身所充当的电极及设于第一沉积腔室2上顶面的第一石墨板电极10实现其硅片6正面的氧化硅层沉积。
32.其中第二沉积腔室3用于对硅片6背面进行氧化铝层及氮化硅层沉积，因此其第二沉积腔室3的下底面设有第二石墨板电极11，使得装载有硅片6的镂空载板7进入至第二沉积腔室3时，其通过进气装置通入三甲基铝和笑气，通过加热装置加热至沉积温度，且通过硅片6和镂空载板7自身所充当的电极及设于第二沉积腔室3下底面的第二石墨板电极11实现其硅片6背面的氧化铝层沉积。进一步的再通过进气装置通入硅烷和氨气，使得实现其硅片6背面的氮化硅层沉积。
33.其中第三沉积腔室4用于对硅片6正面进行氮化硅层沉积，因此其第三沉积腔室4的下底面设有第三石墨板电极12，使得装载有硅片6的镂空载板7进入至第三沉积腔室4时，其通过进气装置通入硅烷和氨气，通过加热装置加热至沉积温度，且通过硅片6和镂空载板7自身所充当的电极及设于第三沉积腔室4上顶面的第三石墨板电极12实现其硅片6正面的氮化硅层沉积。
34.其中出料腔室5用于由真空过渡至常压、及由沉积温度过渡至室温，因此其主要通过进气装置进行工作，使得将出料腔室5由真空过渡至常压、及由沉积温度过渡至室温。
35.进一步的，在本实用新型的一个实施例中，其第一石墨板电极10、第二石墨板电极11、及第三石墨板电极12与镂空载板7之间的间距均为10
‑
300mm，在本实用新型的一个优选实施例中，第一石墨板电极10、第二石墨板电极11与镂空载板7之间的间距均为12mm，第三石墨板电极12与镂空载板7之间的间距为15mm。可以理解的，在本实用新型其他实施例中，其第一石墨板电极10、第二石墨板电极11、及第三石墨板电极12与镂空载板7之间的间距还可以为其他，其根据实际使用需要进行设置，在此不做具体限定。
36.本实施例中，通过设置的五个连接腔室依次通过阀门进行通道连接，且装载硅片的镂空载板通过滚轮组实现在各个连接腔室之间进行移动，同时镂空载板及硅片作为制备设备的其中一个电极，使得其硅片可在第一沉积腔室、第二沉积腔室、及第三沉积腔室进行对应的膜层沉积，从而使得将可将现有的多工序制备合成在一套设备内进行实现，从而减少了硅片在沉积膜层前暴露在空气中的次数和时长，减少了硅片和膜层之间的污染层，减少了硅片频繁上下料而造成的污染、划伤、隐裂和碎片的风险，解决了现有perc电池正背表
面镀多种膜层时需要频繁上下料所导致的硅片污染、隐裂、碎片的问题。同时减少了硅片上下料的工装载具的使用，使得提升了镀膜的质量，提升了perc电池的效率，降低了生产成本，提高了生产效率。
37.实施例二
38.本实用新型第二实施例还提供一种perc电池多层膜层制备方法，该制备方法采用如前述实施例所述的perc电池多层膜层制备设备实现制备出perc电池多层膜层结构，具体的，该方法包括：
39.步骤s11，通过滚轮组将装载有硅片的镂空载板依次传输至通过阀门进行通道连接的进料腔室、第一沉积腔室、第二沉积腔室、第三沉积腔室、及出料腔室；
40.其中，在本实用新型的一个实施例中，该方法应用于前述实施例所述的perc电池多层膜层制备设备中，其中其滚轮组中设有驱动其转动的电机，此时装载有硅片的镂空载板通过其下的由电机驱动的滚轮组实现从一个连接腔室到另一个连接腔室的移动，具体的，其首先进入进料腔室，并依次移动至第一沉积腔室、第二沉积腔室、第三沉积腔室、最终由出料腔室移出。其中需要指出的是，其各个连接腔室相连接处具有腔室连接通道，且各个连接腔室之间相连的通道上设有封口阀门，使得其各个连接腔室两端的封口阀门可进行打开或闭合，例如，初始状态下，其各个连接腔室两端的封口阀门均处于闭合状态，使得各个连接腔室紧闭。当需要对装载在镂空载板上的硅片进行多膜层的制备时，其先打开进料腔室的封口阀门，将镂空载板装载硅片后放置于进料腔室中由电机驱动的滚轮组之上，此时关闭该封口阀门，以使其在进料腔室进行反应；当反应完成后，其打开进料腔室和第一沉积腔室之间通道上设有的封口阀门，并通过电机驱动的滚轮组将装载有硅片的镂空载板由进料腔室传输移动至第一沉积腔室，此时关闭该封口阀门，以使其在第一沉积腔室进行反应；依此上述，当装载在镂空载板上的硅片依次在第二沉积腔室、第三沉积腔室、直至出料腔室反应完成后，其打开出料腔室的封口阀门，使得可将制备有多膜层结构的硅片进行取出。其中，需要指出的是，当其装载在镂空载板上的硅片沉积完成或反应完成后进行下一连接腔室时，其需通过抽气装置将当前连接腔室内所残余的气体进行抽空，避免其残余气体逸散至其他连接腔室中。
41.步骤s21，在进料腔室进行抽真空及退火；
42.其中，在本实用新型的一个实施例中，上述在进料腔室进行抽真空及退火的步骤包括：
43.在进料腔室中通过抽气装置将气压抽至150
‑
350pa(帕)；
44.在进料腔室中通过加热装置将温度升温至350
‑
500℃(摄氏度)。
45.其中，在本实用新型的一个优选实施例中，其进料腔室中通过抽气装置将气压抽至250pa，通过加热装置将温度升温至450℃。
46.步骤s31，在第一沉积腔室对硅片的正面进行氧化硅层沉积；
47.其中，在本实用新型的一个实施例中，上述在第一沉积腔室对硅片的正面进行氧化硅层沉积的步骤包括：
48.在第一沉积腔室中通过由硅片和镂空载板所组成的电极和设于第一沉积腔室上顶面的第一石墨板电极实现对硅片的正面进行氧化硅层沉积，制备得到沉积厚度为2
‑
20nm、折射率为1.95
‑
2.3的氧化硅层。
49.具体的，硅片和镂空载板所组成的电极与第一石墨板电极之间的间距为10
‑
300mm，硅片和镂空载板所组成的电极与第三石墨板电极所组成的两个电极之间施加交变的电场，电场的占空比为5/30
‑
5/200，电场的电流强度为10
‑
100a，电压为180
‑
420v；进气装置所通入的沉积氧化硅层的沉积气体中硅烷流量为500
‑
1500sccm(standard cubic centimeter per minute，每分钟标准毫升)，笑气流量为5
‑
15slm(standard liter per minute，每分钟标准升)；加热装置所加热形成的沉积温度为350
‑
500℃。
50.其中，在本实用新型的一个优选实施例中，其沉积得到的正面氧化硅层的沉积厚度为10nm，硅片和镂空载板所组成的电极与第一石墨板电极之间的间距为12mm，电场的占空比为5/70，电场的电流强度为60a，电压为380v；进气装置所通入硅烷流量为1500sccm，笑气流量为15slm，加热装置所加热形成的沉积温度为450℃。
51.步骤s41，在第二沉积腔室对硅片的背面进行氧化铝层及氮化硅层沉积；
52.其中，在本实用新型的一个实施例中，上述在第二沉积腔室对硅片的背面进行氧化铝层及氮化硅层沉积的步骤包括：
53.在第二沉积腔室中通过由硅片和镂空载板所组成的电极和设于第二沉积腔室下底面的第二石墨板电极实现分别对硅片的背面进行氧化铝层及氮化硅层的沉积，制备得到沉积厚度为5
‑
25nm、折射率为1.95
‑
2.3的氧化铝层和沉积厚度为20
‑
90nm、折射率为1.95
‑
2.3的背面氮化硅层。
54.具体的，硅片和镂空载板所组成的电极与第二石墨板电极之间的间距为10
‑
300mm，硅片和镂空载板所组成的电极与第三石墨板电极所组成的两个电极之间施加交变的电场，电场的占空比为5/30
‑
5/200；电场的电流强度为10
‑
100a，电压为180
‑
420v；进气装置所通入的沉积氧化铝层的沉积气体中三甲基铝流量为0.5
‑
50slm，笑气流量为3
‑
20slm；进气装置所通入的沉积背面氮化硅层的沉积气体中硅烷流量为500
‑
4500sccm，氨气流量为5
‑
15slm；加热装置所加热形成的沉积温度为350
‑
500℃。
55.进一步的，其为先通过进气装置通入三甲基铝及笑气实现沉积背面氧化铝层，当在硅片上沉积背面氧化铝层完成后，通过抽气装置将所残余的三甲基铝及笑气进行抽气；然后在通过进气装置通入硅烷及氨气实现沉积背面氮化硅层。
56.其中，在本实用新型的一个优选实施例中，其沉积得到的背面氧化铝层的沉积厚度为15nm、背面氮化硅层的沉积厚度为50nm，硅片和镂空载板所组成的电极与第二石墨板电极之间的间距为12mm，电场的占空比为5/70，电场的电流强度为60a，电压为380v；进气装置所通入三甲基铝流量为10slm，笑气流量为6slm，硅烷流量为1500sccm，氨气流量为9slm，加热装置所加热形成的沉积温度为400℃。
57.步骤s51，在第三沉积腔室对硅片的正面进行氮化硅层沉积；
58.其中，在本实用新型的一个实施例中，上述在第三沉积腔室对所述硅片的正面进行氮化硅层沉积的步骤包括：
59.在第三沉积腔室中通过由硅片和镂空载板所组成的电极和设于第三沉积腔室上顶面的第三石墨板电极实现对硅片的正面进行氮化硅层的沉积，制备得到沉积厚度为50
‑
90nm、折射率为1.95
‑
2.3的正面氮化硅层。
60.具体的，硅片和镂空载板所组成的电极与第三石墨板电极之间的间距为10
‑
300mm，硅片和镂空载板所组成的电极与第三石墨板电极所组成的两个电极之间施加交变
的电场，电场的占空比为5/30
‑
5/200，电场的电流强度为10
‑
100a，电压为180
‑
420v；进气装置所通入的沉积正面氮化硅层的沉积气体中硅烷流量为500
‑
4500sccm，氨气流量为0.5
‑
50slm；加热装置所加热形成的沉积温度为350
‑
500℃。
61.其中，在本实用新型的一个优选实施例中，其沉积得到的正面氮化硅层的沉积厚度为50nm，硅片和镂空载板所组成的电极与第二石墨板电极之间的间距为12mm，电场的占空比为5/70，电场的电流强度为60a，电压为380v；进气装置所通入三甲基铝流量为10slm，笑气流量为6slm，硅烷流量为1500sccm，氨气流量为9slm，加热装置所加热形成的沉积温度为400℃。
62.步骤s61，在出料腔室由真空过渡至常压、及由沉积温度过渡至室温，以制备得到perc电池多层膜层结构；
63.其中，在本实用新型的一个优选实施例中，其装载在镂空载板上的硅片在第一沉积腔室、第二沉积腔室、及第三沉积腔室分别沉积完成实现制备多膜层结构后，其需要通过该出料腔室进行过渡，使得由先前的真空过渡至常压、及由先前的沉积温度过渡至室温，最终制备得到perc电池多层膜层结构，并可从镂空载板上将该硅片取出。
64.其中，本实用新型实施例中，通过设置在依次通过阀门进行通道连接的各个连接腔室之间进行移动的滚轮组，使得实现装载在镂空载板上的硅片可在各个连接腔室中进行反应，从而使得将可将现有的多工序制备合成在一套设备内进行实现，从而减少了硅片在沉积膜层前暴露在空气中的次数和时长，减少了硅片和膜层之间的污染层，减少了硅片频繁上下料而造成的污染、划伤、隐裂和碎片的风险，解决了现有perc电池正背表面镀多种膜层时需要频繁上下料所导致的硅片污染、隐裂、碎片的问题。同时减少了硅片上下料的工装载具的使用，使得提升了镀膜的质量，提升了perc电池的效率，降低了生产成本，提高了生产效率。
65.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。