太陽能電池鍍膜設備及太陽能電池鏈式生產設備的制作方法

本發明涉及太陽能電池生產技術領域，尤其是涉及一種太陽能電池鍍膜設備及太陽能電池鏈式生產設備。

背景技術：

在太陽能電池生產過程中，氧化硅鈍化層和非晶硅鍍膜層的形成對于提升電池轉化效率起著至關重要的作用。目前，傳統的生產工藝是分兩步進行，首先在700-900℃管式火爐里通入氧氣，在晶硅片表面慢慢生長出氧化硅鈍化層，然后再將晶硅片從管式火爐轉移到另一個化學氣相沉積腔室中進行沉積非晶硅鍍膜層。在將晶硅片在兩個設備之間轉移的過程中，需要對晶硅片多次上料和下料，操作繁瑣，不僅增加了晶硅片的污染程度和破碎率，同時也導致生產效率下降，制造成本升高。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種太陽能電池鍍膜設備，以解決在現有鍍膜過程中由于需要對晶硅片多次上料和下料而導致的晶硅片的污染程度和破碎率高、生產效率低的技術問題。

本發明的目的還在于提供一種太陽能電池鏈式生產設備，以解決現有的太陽能電池生產設備存在的由于需要對晶硅片多次上料和下料而導致的晶硅片的污染程度和破碎率高、生產效率低技術問題。

基于上述第一目的，本發明提供了一種太陽能電池鍍膜設備，包括傳輸裝置、預熱腔室、氧化腔室和鍍膜腔室；

所述傳輸裝置用于將載板依次傳輸至所述預熱腔室、所述氧化腔室和所述鍍膜腔室；

所述預熱腔室的出口與所述氧化腔室的進口之間設置有第一封閉腔室，所述第一封閉腔室的內部設置有第一隔離機構，所述第一隔離機構用于使所述預熱腔室與所述氧化腔室連通或斷開；

所述氧化腔室的出口與所述鍍膜腔室的進口之間設置有第二封閉腔室，所述第二封閉腔室的內部設置有第二隔離機構，所述第二隔離機構用于使所述氧化腔室與所述鍍膜腔室連通或斷開。

進一步的，所述第一隔離機構和所述第二隔離機構均為閥門。

進一步的，所述閥門為真空閘閥。

進一步的，所述第一隔離機構為第一隔板，所述第二隔離機構為第二隔板；所述第一封閉腔室的內部設置有第一伸縮裝置，所述第一伸縮裝置用于使所述第一隔板打開或關閉；所述第二封閉腔室的內部設置有第二伸縮裝置，所述第二伸縮裝置用于使所述第二隔板打開或關閉。

進一步的，所述第一伸縮裝置為氣缸、液壓缸或電動缸；所述第二伸縮裝置為氣缸、液壓缸或電動缸。

進一步的，所述氧化腔室的內部設置有等離子體發生器和第一加熱裝置，所述等離子體發生器位于所述氧化腔室的進口處，所述第一加熱裝置位于所述傳輸裝置的上方，用于對硅片進行加熱；所述氧化腔室的底板上設置有用于與真空泵連通的抽口，所述抽口靠近所述氧化腔室的出口處。

進一步的，所述氧化腔室的內部設置有導流板，所述導流板位于所述等離子體發生器的上方，用于使所述等離子體發生器產生的等離子體進入所述第一加熱裝置與所述硅片之間。

進一步的，所述氧化腔室的內部設置有第二加熱裝置，所述第二加熱裝置位于所述傳輸裝置的下方，用于對所述硅片進行加熱。

進一步的，所述第一加熱裝置為紅外線加熱管。

基于上述第二目的，本發明還提供了一種太陽能電池鏈式生產設備，包括所述的太陽能電池鍍膜設備。

本發明提供的太陽能電池鍍膜設備，能夠在一個設備中連續對硅片進行鍍膜，以形成氧化硅鈍化層以及氮化硅鍍膜層或非晶硅鍍膜層，在鍍膜過程中，無需對硅片反復上料和下料，從而降低了硅片的污染程度和破碎率，提高了生產效率。在使用時，傳輸裝置將放置有硅片的載板傳輸至預熱腔室，第一隔離機構使預熱腔室與氧化腔室斷開，對預熱腔室、氧化腔室和鍍膜腔室分別抽真空，硅片在預熱腔室預熱后，第一隔離機構使預熱腔室與氧化腔室連通，傳輸裝置將預熱后的硅片傳輸至氧化腔室，此時，第一隔離機構使預熱腔室與氧化腔室斷開，第二隔離機構使氧化腔室與鍍膜腔室斷開，預熱后的硅片在氧化腔室中生長出氧化硅鈍化層；再通過第二隔離機構使氧化腔室與鍍膜腔室連通，傳輸裝置將生長有氧化硅鈍化層的硅片輸送至鍍膜腔室，通過第二隔離機構使氧化腔室與鍍膜腔室斷開，生長有氧化硅鈍化層的硅片在鍍膜腔室中沉積氮化硅鍍膜層或非晶硅鍍膜層。

本發明提供的太陽能電池鏈式生產設備，由于使用了本發明提供的太陽能電池鍍膜設備，能夠在一個設備中連續對硅片進行鍍膜，以形成氧化硅鈍化層以及氮化硅鍍膜層或非晶硅鍍膜層，在鍍膜過程中，無需對硅片反復上料和下料，從而降低了硅片的污染程度和破碎率，提高了生產效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一提供的太陽能電池鍍膜設備的結構示意圖；

圖2為本發明實施例一提供的預熱腔室的內部結構的主視圖；

圖3為本發明實施例一提供的預熱腔室的內部結構的俯視圖；

圖4為本發明實施例一提供的氧化腔室的內部結構的主視圖；

圖5為本發明實施例一提供的鍍膜腔室的內部結構的主視圖；

圖6為本發明實施例二提供的第一封閉腔室的內部結構的主視圖；

圖7為本發明實施例三提供的太陽能電池鏈式生產設備的工藝流程圖。

圖標：101-預熱腔室；102-氧化腔室；103-鍍膜腔室；104-載板；105-硅片；106-等離子體發生器；107-第一加熱裝置；108-導流板；109-第二加熱裝置；110-擋板；111-第一噴射裝置；112-第二噴射裝置；113-第三噴射裝置；114-第一閥門；115-第二閥門；116-第一隔板；117-第一伸縮裝置；118-第一封閉腔室；119-抽口；120-電機；121-同步帶；122-同步輪；123-同步軸；124-磁力轉軸；125-滾輪；126-自動上料臺；127-冷卻腔室；128-放氣腔室；129-自動下料臺；130-鉸接軸。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

實施例一

圖1為本發明實施例一提供的太陽能電池鍍膜設備的結構示意圖；圖2為本發明實施例一提供的預熱腔室的內部結構的主視圖；圖3為本發明實施例一提供的預熱腔室的內部結構的俯視圖；圖4為本發明實施例一提供的氧化腔室的內部結構的主視圖；圖5為本發明實施例一提供的鍍膜腔室的內部結構的主視圖。圖1中箭頭方向a表示載板104的傳輸方向，箭頭方向b表示氧氣等離子體的流動方向。參見圖1至圖5所示，本實施例提供了一種太陽能電池鍍膜設備，包括傳輸裝置、預熱腔室101、氧化腔室102和鍍膜腔室103；傳輸裝置用于將載板104依次傳輸至預熱腔室101、氧化腔室102和鍍膜腔室103；預熱腔室101的出口與氧化腔室102的進口之間設置有第一封閉腔室118，第一封閉腔室118的內部設置有第一隔離機構，第一隔離機構用于使預熱腔室101與氧化腔室102連通或斷開；氧化腔室102的出口與鍍膜腔室103的進口之間設置有第二封閉腔室，第二封閉腔室的內部設置有第二隔離機構，第二隔離機構用于使氧化腔室102與鍍膜腔室103連通或斷開。本實施例提供的太陽能電池鍍膜設備，能夠在一個設備中連續對硅片105進行鍍膜，以形成氧化硅鈍化層以及氮化硅鍍膜層或非晶硅鍍膜層，在鍍膜過程中，無需對硅片105反復上料和下料，從而降低了硅片105的污染程度和破碎率，提高了生產效率。在使用時，傳輸裝置將放置有硅片105的載板104傳輸至預熱腔室101，第一隔離機構使預熱腔室101與氧化腔室102斷開，對預熱腔室101、氧化腔室102和鍍膜腔室103分別抽真空，硅片105在預熱腔室101預熱后，第一隔離機構使預熱腔室101與氧化腔室102連通，傳輸裝置將預熱后的硅片105傳輸至氧化腔室102，此時，第一隔離機構使預熱腔室101與氧化腔室102斷開，第二隔離機構使氧化腔室102與鍍膜腔室103斷開，預熱后的硅片105在氧化腔室102中生長出氧化硅鈍化層；再通過第二隔離機構使氧化腔室102與鍍膜腔室103連通，傳輸裝置將生長有氧化硅鈍化層的硅片105輸送至鍍膜腔室103，通過第二隔離機構使氧化腔室102與鍍膜腔室103斷開，生長有氧化硅鈍化層的硅片105在鍍膜腔室103中沉積氮化硅鍍膜層或非晶硅鍍膜層。

本實施例中，傳輸裝置位于預熱腔室101、氧化腔室102和鍍膜腔室103的內部，以預熱腔室101為例，參見圖3所示，圖3中未示出第一加熱裝置107。傳輸裝置包括多個滾輪裝置，多個滾輪裝置沿載板104傳輸方向a的兩側相對設置，且多個滾輪裝置均勻間隔設置，其中，滾輪裝置可以采用磁力轉軸124和滾輪125固定連接的形式，將載板104放置在滾輪125上，由驅動裝置驅動磁力轉軸124轉動，從而帶動滾輪125轉動，進而將載板104依次傳送至預熱腔室101、氧化腔室102和鍍膜腔室103。其中，驅動裝置包括電機120和同步帶傳動裝置，電機120的動力輸出端連接有同步軸123，同步軸123兩端分別通過同步帶傳動裝置驅動多個磁力轉軸124同時轉動。其中，同步帶傳動裝置包括同步帶121和同步輪122，作為優選，本實施例中的同步帶121和同步輪122均采用現有的同步帶和同步輪。

本實施例的可選方案中，第一隔離機構和第二隔離機構均為閥門。圖1中未示出第一封閉腔室118和第二封閉腔室。為了清楚描述本實施例的可選方案，對其分別命名：第一隔離機構為第一閥門114，第二隔離機構為第二閥門115，第一閥門114和第二閥門115均能夠沿與傳輸方向垂直的方向往復運動。通過控制第一閥門114的開啟或關閉，使得預熱腔室101和氧化腔室102連通或斷開；通過控制第二閥門115的開啟或關閉，使得氧化腔室102與鍍膜腔室103連通或斷開，這樣的方式不僅便于載板104在真空環境下連續運輸，而且能夠對預熱腔室101、氧化腔室102和鍍膜腔室103實現單獨封閉，從而可以分別調節預熱腔室101、氧化腔室102和鍍膜腔室103的真空度和溫度，以滿足不同類型的太陽能電池的生產工藝要求。

該可選方案中，第一閥門114和第二閥門115均為真空閘閥。真空閘閥的啟閉件是閘板，閘板的運動方向與流體方向相垂直，流體阻力小，密封面受介質的沖刷和侵蝕程度小，真空閘閥的開閉較省力，介質流向不受限制，不擾流、不降低壓力。

作為優選，本實施例提供的閥門采用現有的vat真空閥門。

本實施例的可選方案中，參見圖4所示，氧化腔室102的內部設置有等離子體發生器106和第一加熱裝置107，等離子體發生器106位于氧化腔室102的進口處，第一加熱裝置107位于傳輸裝置的上方，用于對硅片105進行加熱；氧化腔室102的底板上設置有用于與真空泵連通的抽口119，抽口119靠近氧化腔室102的出口處。

向等離子體發生器106中通入氧氣，在等離子體發生器106的作用下，生成氧氣等離子體，在真空泵的作用下，氧氣等離子體能夠沿箭頭方向b運動，從而經過硅片105的上表面，與硅在高溫下反應，生成氧化硅鈍化層。反應溫度為500～600℃，氧化腔室102的真空度為10～200pa，作為優選，氧化腔室102的真空度為10～100pa，氧化硅鈍化層的厚度形成的速率為0.1～10nm/min，優選為0.5～0.7nm/min，可以通過調節磁力轉軸124的轉速來控制硅片105在氧化腔室102中的時間，從而得到符合工藝要求的氧化硅鈍化層。

需要說明的是，氧化腔室102中還設置有rf或vhf離子源，等離子體發生器106為現有技術，其結構不再詳細描述。

該可選方案中，氧化腔室102的內部設置有導流板108，導流板108位于等離子體發生器106的上方，用于使等離子體發生器106產生的等離子體進入第一加熱裝置107與硅片105之間。

作為優選，導流板108的下板面不高于第一加熱裝置107所在的位置。當等離子體發生器106產生的氧氣等離子體撞擊到導流板108時，在導流板108的作用下，氧氣等離子體能夠改變運動方向，防止氧氣等離子體流向第一加熱裝置107的上方，從而增加了與硅片105表面反應的氧氣等離子體的含量，在真空泵的作用下，氧氣等離子體能夠沿載板104的傳輸方向運動，從而經過硅片105的上表面，與硅在高溫下反應，生成氧化硅鈍化層。

本實施例中，氧化腔室102的內部設置有第二加熱裝置109，第二加熱裝置109位于傳輸裝置的下方，用于對硅片105進行加熱。通過第二加熱裝置109對硅片105的下表面進行加熱，能夠實現持續加熱，使得硅片105受熱均勻，鍍膜效果更好。

本實施例的可選方案中，第一加熱裝置107為紅外線加熱管。

紅外線加熱管外部不用涂料，內部不用充填物，輻射率穩定，高溫不變形，無有害輻射，無環境污染，抗蝕能力極強，化學穩定性好，熱貫性小，熱轉換率高。

作為優選，本實施例采用現有的紅外線加熱管。

本實施例的可選方案中，第二加熱裝置109為鋁板加熱器。鋁板加熱器具有耐離子轟擊、耐腐蝕的特點，利用鋁板加熱器對硅片105的下表面進行加熱，能夠實現持續加熱，使得硅片105受熱均勻，鍍膜效果更好。

本實施例中，參見圖5所示，鍍膜腔室103的內部設置有擋板110，擋板110將鍍膜腔室103沿載板104的傳輸方向依次分割為氧化鋁鍍膜區域和氮化硅鍍膜區域；氧化鋁鍍膜區域內設置有第一噴射裝置111和第二噴射裝置112，第一噴射裝置111位于鍍膜腔室103的進口處，用于噴射生成氧化鋁層的前質氣體；第二噴射裝置112位于鍍膜腔室103的頂壁，用于向硅片105噴射一氧化二氮、二氧化碳、氧氣、氮氣、惰性氣體中的一種或幾種的混合氣體；氮化硅鍍膜區域內設置有第三噴射裝置113，第三噴射裝置113位于鍍膜腔室103的頂壁，用于向硅片105噴射生成氮化硅層的反應氣體；鍍膜腔室103的內部設置有鋁板加熱器，用于對硅片105進行加熱。鍍膜腔室103主要用于鏈式pecvd真空狀態下，在同一個鍍膜腔室103內進行氧化鋁鍍膜和/或氮化硅鍍膜，進一步保證了在整個鍍膜過程中，無需對硅片105反復上料和下料，從而降低了硅片105的污染程度和破碎率，提高了生產效率。

需要說明的是，第一噴射裝置111、第二噴射裝置112和第三噴射裝置113均為現有技術，其結構不再具體描述。

實施例二

圖6為本發明實施例二提供的第一封閉腔室的內部結構的主視圖。參見圖6所示，本實施例也提供了一種太陽能電池鍍膜設備，本實施例的太陽能電池鍍膜設備描述了第一隔離機構和第二隔離機構的另一種實現方案，除此之外的實施例一的技術方案也屬于該實施例，在此不再重復描述。相同的零部件使用與實施例一相同的附圖標記，在此參照對實施例一的描述。

本實施例提供的第一隔離機構為第一隔板116，第二隔離機構為第二隔板；第一封閉腔室118的內部設置有第一伸縮裝置117，第一伸縮裝置117用于使第一隔板116打開或關閉；第二封閉腔室的內部設置有第二伸縮裝置，第二伸縮裝置用于使第二隔板打開或關閉。其中，第一隔板116的上邊緣與第一封閉腔室118的側壁鉸接，第一伸縮裝置117的缸體與第一封閉腔室118的頂板鉸接，第一伸縮裝置117的活塞桿與第一隔板116鉸接，第一伸縮裝置117的活塞桿伸出，使得第一隔板116將預熱腔室101和氧化腔室102斷開，第一伸縮裝置117的活塞桿縮回，使得第一隔板116繞鉸接軸130沿圖6中的箭頭方向c轉動，從而使預熱腔室101和氧化腔室102連通；第二隔板的上邊緣與第二封閉腔室的側壁鉸接，第二伸縮裝置的缸體與第二封閉腔室的頂板鉸接，第二伸縮裝置的活塞桿與第二隔板鉸接，第二伸縮裝置的活塞桿伸出，使得第二隔板將氧化腔室102和鍍膜腔室103斷開，第二伸縮裝置的活塞桿縮回，使得第二隔板打開，從而使氧化腔室102和鍍膜腔室103連通。

該可選方案中，第一伸縮裝置117為氣缸、液壓缸或電動缸；第二伸縮裝置也可以為氣缸、液壓缸或電動缸。第一伸縮裝置117與第二伸縮裝置可以同時采用氣缸、液壓缸或電動缸，第一伸縮裝置117與第二伸縮裝置也可以不同。

實施例三

圖7為本發明實施例三提供的太陽能電池鏈式生產設備的工藝流程圖。圖7中，p表示抽真空。參見圖7所示，本實施例提供了一種太陽能電池鏈式生產設備，包括實施例一提供的太陽能電池鍍膜設備。

本實施例中，太陽能電池鏈式生產設備包括沿載板104的傳輸方向依次設置的自動上料臺126、實施例一提供的太陽能電池鍍膜設備、冷卻腔室127、放氣腔室128和自動下料臺129，其中，傳輸裝置能夠將載板104從自動下料臺129傳送回自動上料臺126，進行下一批硅片105的裝載和鍍膜過程，如此往復，實現了太陽能電池的連續化生產。

實施例四

本實施例提供了一種利用實施例一的太陽能電池鍍膜設備制備perc晶硅太陽能電池的方法，具體包括以下步驟：在p型晶硅正面上，先制造絨面-金字塔(單晶)或黑硅(多晶)，通過磷擴散生成n發射極，然后利用本發明實施例一的太陽能電池鍍膜設備在氧化腔室102中形成厚度為1～5nm的氧化硅鈍化層，在鍍膜腔室103中沉積厚度為70～85nm的氮化硅抗反射膜雙層結構；然后通過傳輸裝置再次將硅片105經過預熱腔室101和氧化腔室102傳送至鍍膜腔室103，在p型晶硅背面沉積厚度為1～20nm的氧化鋁鍍膜層和厚度為80～120nm的氮化硅鍍膜層；最后，背面以激光開洞后，鋪上鋁漿層；當正面印刷銀漿導線后，一起高溫燒結形成正負接觸電極。由于采用了實施例一的太陽能電池鍍膜設備對perc晶硅太陽能電池的正、反表面進行鈍化，提高了電池的光電轉換效率。

需要說明的是，也可以先在p型晶硅背面沉積厚度為1～20nm的氧化鋁鍍膜層和厚度為80～120nm的氮化硅鍍膜層，然后再在p型晶硅正面形成厚度為1～5nm的氧化硅鈍化層和厚度為70～85nm的氮化硅抗反射膜雙層結構。

需要說明的是，制造絨面-金字塔(單晶)或黑硅(多晶)以及形成正負接觸電極的方法屬于現有技術。

實施例五

本實施例提供了一種利用實施例一的太陽能電池鍍膜設備制備新型晶硅太陽能電池hjt結構的方法，具體包括以下步驟：在電池正反面形成厚度為1～3nm的氧化硅鈍化層和厚度為1～10nm的非晶硅鍍膜層。用化學氣相沉積(cvd)在正面沉積p+非晶硅發射極，在反面沉積n++非晶硅膜。在電池兩面分別沉積tco膜和印刷銀漿導線后，低溫燒結完成正負接觸電極。hjt電池的光電轉換效率可以達到23％。

實施例六

本實施例提供了一種利用實施例一的太陽能電池鍍膜設備制備新型晶硅太陽能電池topcon結構，具體包括以下步驟：正面硼擴散生成p發射極，再在鍍膜腔室103中形成厚度為1～3nm的氧化鋁鈍化層和厚度為70～85nm的氮化硅抗反射膜。然后通過傳輸裝置再次將硅片105經過預熱腔室101傳送至氧化腔室102，在電池反面形成厚度為1～3nm的氧化硅鈍化層，再傳送至鍍膜腔室103，沉積厚度為50～1000nm的n摻雜非晶硅膜。當正面印刷銀漿導線，背面鋪上鋁漿層后，經過750～850℃高溫燒結，背面n摻雜非晶硅膜變成導電n摻雜多晶硅膜。這樣同時形成正負接觸電極。topcon電池的光電轉換效率可以達到25％。

實施例七

pert(passivatedemitter，reartotally-diffusedcell)，鈍化發射極背表面全擴散電池，是一種典型的雙面電池。雙面太陽電池是指硅片105的正面和反面都可以接受光照并能產生光生電壓和電流的太陽電池，這種電池可以用p型硅片制造，也可以用n型硅片制造。npert雙面電池基本工藝流程為：(1)雙面制絨；(2)上表面擴散硼制成p+n結；(3)背面擴散磷制成n+n結；(4)雙面鈍化薄膜；(5)雙面金屬化。

其中，利用實施例一的太陽能電池鍍膜設備制備雙面鈍化薄膜的方法，具體包括以下步驟：在氧化腔室102中，在n+背表面場上形成氧化硅層，然后由傳輸裝置將硅片105傳送至鍍膜腔室103，在鍍膜腔室103中沉積氮化硅層，從而形成氧化硅/氮化硅疊層鈍化膜，氧化硅膜可以很好的對n+面進行表面鈍化，加上氮化硅膜的帶正電荷特性，可以同時獲得較好的表面鈍化和場鈍化的效果，而且還能起到很好的減反射作用。

需要說明的是，也可以在鍍膜腔室103中，在p+摻雜面沉積氧化鋁薄膜，氧化鋁自身帶有負電荷，對p型硅(c-si)的場鈍化效果較好。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。