一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺，涉及太阳能电池制造技术领域，该镀膜装置包括真空室，真空室内设有机械输送装置，机械输送装置的上方设有阴极结构，阴极结构包括阴极装置，阴极装置的两侧分别设有两套独立控制的工艺气体控制系统。该镀膜工艺，是利用上述装置实施镀膜，分别调节两套独立工艺气体控制系统提供差异化的氧气流量，在阴极装置两侧形成氧含量不同的等离子体区，制件随机械输送装置移动时先后在两个氧含量不同的等离子体区内溅射镀膜。该镀膜装置及镀膜工艺，可实现同靶材同设备条件下差异化镀膜设计，提高SHJ太阳电池的光电转化效率，其成本低、稳定性高，与现有镀膜技术兼容，具有广泛的应用前景和经济价值。

A TCO Conductive Film Coating Device and Technology for SHJ Solar Cells

【技术实现步骤摘要】
一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺
本专利技术涉及太阳电池制备
，具体为一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺。
技术介绍
太阳电池发电（光伏发电）具有地域差异小、储量巨大、安全、无污染、资源永不枯竭等特点，已成为21世纪新能源和可再生能源技术的主力军。截至2018年底，全球累积装机量已超过400GW，成为新能源的主力军。SHJ太阳电池（siliconheterojunctionsolarcell）是一种高效太阳电池技术，也称HITR电池。该电池以n型单晶硅片为基板，在基板的前表面依次设置本征硅基薄膜、n型掺杂硅基薄膜叠层和氧化物透明导电薄膜（TCO），在基板的背面依次设置本征硅基薄膜、p型掺杂硅基薄膜叠层和氧化物透明导电薄膜（TCO），从而形成具有对称结构的双面受光太阳电池。在SHJ太阳电池中，非晶硅薄膜优异的钝化品质使电池具有很高的开路电压。然而，由于非晶硅薄膜导电性很差，故在非晶硅薄膜表面上必须覆盖一层TCO导电膜用于充分收集传递到非晶硅薄膜的光生载流子，同时TCO导电膜还具有表面减反射功能，可以减低表面反射损失。因此，TCO导电膜对提高电池的转换效率和稳定非常重要。目前，通常采用磁控溅射镀膜技术制备SHJ太阳电池的TCO导电膜。而从上述SHJ太阳电池的基本结构中可以看出，其前表面和后表面覆盖有导电类型完全相反的两种非晶硅薄膜，这使得其前表面和后表面的物理接触特性差异很大，采用统一的镀膜工艺，两种不同类型的非晶硅薄膜和TCO导电膜的功函数失配差异很大，很难实现良好的欧姆接触，严重影响SHJ太阳电池的输出效率。现有技术中，传统的镀膜装置在镀膜时真空箱内为统一的气体氛围，其功能单一，无法实现差异性镀膜。而为了解决上述难题，通常需要在设备中设计多腔室的多靶位阴极结构，在不同靶位上安装不同掺杂浓度的TCO靶材或者不同工艺条件来制备TCO导电膜叠，从而在起始层优化界面接触特性、终止层优化导电特性。该方法在一定程度上可以实现良好的界面传输，但其设备结构及工艺过程相对复杂，制约了太阳电池制造企业的设备选型及成本控制，严重阻碍了高效SHJ太阳电池的商业化推广及应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺，可实现同靶材同设备条件下差异化镀膜设计，提高SHJ太阳电池的光电转化效率，其成本低、稳定性高，与现有镀膜技术兼容，具有广泛的应用前景和经济价值。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，包括真空室，所述真空室内设置有机械输送装置，所述机械输送装置的上方设置有阴极结构，所述阴极结构包括阴极装置，所述阴极装置垂直于所述机械输送装置的传输方向设置，所述阴极装置的两侧分别设置有两套独立控制的工艺气体控制系统。进一步的，所述阴极装置包括至少一个阴极或者至少一个阴极组，所述阴极组为两个或者两个以上阴极按孪生排列的方式设置。进一步的，所述工艺气体控制系统包括供气板，所述供气板上均匀交叉排布设置有工艺气匀气装置和氧气匀气装置，所述工艺气匀气装置和氧气匀气装置均包含若干加工在所述供气板内的供气通道和若干加工在供气板一侧的出气孔，所述出气孔用于使所述供气通道与所述供气板的外界连通。进一步的，所述工艺气匀气装置的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门a，所述氧气匀气装置的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门b。进一步的，所述出气孔沿所述阴极装置长度方向上均匀分布，所述出气孔的大小从靠近所述控制阀门a或控制阀门b的一端起沿所述阴极装置的长度方向依次增大。进一步的，还包括TCO靶材，所述TCO靶材设置于所述阴极装置和所述机械输送装置之间。一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，利用上述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置实施镀膜，分别调节所述的两套工艺气体控制系统提供差异化的氧气流量，在所述阴极装置两侧形成氧含量不同的等离子体区，制件随所述机械输送装置移动时先后在所述两个氧含量不同的等离子体区内溅射镀膜。进一步的，当所述制件上待镀膜面为P型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置的传输方向上先接触到的等离子体区域设置为高氧离子浓度区，其氧气供给>3%。进一步的，当所述制件上待镀膜面为N型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置的传输方向先接触到的等离子体区域设置为低氧离子浓度区，其氧气供给3<%。进一步的，当所述镀膜装置设置为多阴极组时，所述机械输送装置的传输方向等离子体区氧离子浓度可以在0-50%连续变化，等离子体区材料元素可在1-N种连续变化。进一步的，该SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，适用于包括氧化铟、氧化锡、氧化镉、氧化钨、氧化钼、氧化钒、氧化钛、掺锡氧化铟、掺铝氧化铟、掺钨氧化铟、掺钛氧化铟、掺铯氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌及掺铝镓氧化锌中的一种或多种镀膜。本专利技术的有益效果是：该SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置在真空室的阴极装置两侧设置工艺气体控制系统，该工艺气体控制系统包含有独立控制的氧气匀气装置和工艺气匀气装置，使得其镀膜工艺改变了传统的阴极供气形式，结合阴极区氧等离子体的区域差异性特点，针对SHJ太阳电池中P型和N型非晶硅薄膜对TCO导电膜的特殊要求，可实现同靶材同设备条件下差异化镀膜设计，在保持量产效率和成品率的前提下，连续制备具有不同功能层的TCO导电膜堆，使用氧等离子体调控薄膜堆界面有效功函数，优化非晶硅薄膜/TCO界面接触特性，使SHJ太阳电池的光电转化效率最大化。上述工艺气体控制系统主要由供气板组成，供气板上均匀交叉排布设置有工艺气匀气装置和氧气匀气装置。上述匀气装置均包含若干加工在所述供气板内的供气通道和若干加工在供气板一侧的出气孔。其结构简单，制作成本低。在匀气装置的端部设置有控制阀门，通过控制阀门实现其内的工艺气和氧气的流量控制，从而实现上述差异化的供气形式，操作简单。上述出气孔沿所述阴极装置长度方向上均匀分布，且从靠近控制阀门的一端起孔径依次增大，可以使同一匀气装置中各出气孔排出气体相对均匀，确保制件均匀镀膜。该专利技术具有低成本、高稳定性的优势、与现有SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜方法完全兼容的特点，其不仅适用于SHJ太阳能电池，同时也适用于对TCO导电膜薄膜有特殊要求的其他光电半导体器件镀膜，在太阳电池制备领域具有广泛的应用前景和经济价值。附图说明图1为现有技术中SHJ太阳能电池的基本结构示意图；图2为本专利技术一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置的结构示意图及工作原理图；图3为阴极结构的结构示意图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，为现有技术中的SHJ太阳能电池。在制作时，该太阳能电池是以n型单晶硅片101为基板，首先对其进行表面制绒和化学清洗，形成清洁的金字塔限光结构；然后利用等离子体化学气相沉积（PECVD）、金属热催化化学气相沉积（Cat-CVD）、热丝化学气相沉积（Hot-wireCVD）等方法在硅片101前表面沉积本征硅基薄膜102和n型掺杂硅基薄膜103叠层，在其背面沉积本征硅基薄膜102和p型掺杂硅基薄膜104叠层；然后在n型掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，包括真空室（301），所述真空室（301）内设置有机械输送装置（306），所述机械输送装置（306）的上方设置有阴极结构，所述阴极结构包括阴极装置（210），所述阴极装置（210）垂直于所述机械输送装置（306）的传输方向设置，所述阴极装置（210）的两侧分别设置有两套独立控制的工艺气体控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，包括真空室（301），所述真空室（301）内设置有机械输送装置（306），所述机械输送装置（306）的上方设置有阴极结构，所述阴极结构包括阴极装置（210），所述阴极装置（210）垂直于所述机械输送装置（306）的传输方向设置，所述阴极装置（210）的两侧分别设置有两套独立控制的工艺气体控制系统。2.根据权利要求1所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述阴极装置（201）包括至少一个阴极或者至少一个阴极组，所述阴极组为两个或者两个以上阴极按孪生排列的方式设置。3.根据权利要求1所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述工艺气体控制系统包括供气板，所述供气板上均匀交叉排布设置有工艺气匀气装置（231,232）和氧气匀气装置（221,222），所述工艺气匀气装置（231,232）和氧气匀气装置（221,222）均包含若干加工在所述供气板内的供气通道和若干加工在供气板一侧的出气孔，所述出气孔用于使所述供气通道与所述供气板的外界连通。4.根据权利要求3所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述工艺气匀气装置（231,232）的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门a（233），所述氧气匀气装置（221,222）的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门b（223）。5.根据权利要求4所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述出气孔沿所述阴极装置（210）长度方向上均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：石建华，孟凡英，刘正新，张丽平，杜俊霖，韩安军，卞剑涛，谢毅，
申请(专利权)人：中威新能源成都有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51