薄膜沉积装置

技术领域

本申请涉及光伏生产技术领域，特别是涉及一种薄膜沉积装置。

背景技术

随着太阳能发电的普及，光伏产品的需求量越来越大，对制造光伏产品的设备要求越来越高。制造光伏产品的设备不仅要增加产能，而且硅片尺寸越来越大，对电池片效率要求也越来越高。

异质结电池片工艺理论效率达到28％以上，是目前理论效率最高的工艺路线，并且该工艺路线工序简单，只有4道工序，比目前主流的PERC(Passivated Emitter and RearCell，射极钝化及背电极)和TOPCON(Tunnel Oxide Passivated Contact，隧穿氧化层钝化接触)工艺路线减少5道以上工序，具有极好的发展前景。

异质结电池工艺流程的4道工序分别为制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、导电膜沉积、丝网印刷电极。其中非晶硅薄膜可以采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)来进行沉积。

现有技术中，部分PECVD薄膜沉积设备为了提高产能，将腔体做大，但腔体扩大后，薄膜沉积均匀性下降。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种薄膜沉积装置，能够在腔体较大的条件下，提高薄膜沉积均匀性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种薄膜沉积装置，包括：

主体，所述主体内具有反应腔；所述主体包括相对设置的第一盖板和底板、以及位于所述第一盖板和所述底板之间的侧壁，所述第一盖板、底板和侧壁围成所述反应腔；

喷淋板、载板、喷淋背板、第一加热板和第二加热板，均设于所述反应腔内；所述载板具有用于盛放待处理物的承载面，所述喷淋板与所述承载面相对且间隔设置，且所述喷淋板相对所述载板靠近所述第一盖板；所述喷淋背板位于所述第一盖板和所述喷淋板之间，且所述喷淋背板内设有加热部；所述第一加热板位于所述底板和所述载板之间，所述第二加热板位于所述喷淋板和所述载板的周侧与所述侧壁之间。

进一步地，所述反应腔的边长至少为2米。

进一步地，所述喷淋背板和所述喷淋板围成第一腔体，且所述喷淋板设置有多个贯通的喷淋孔，所述喷淋孔与所述第一腔体连通；

其中，所述薄膜沉积装置还包括第一进气管，至少部分所述第一进气管位于所述主体外部，用于输送工艺气体，且所述第一进气管与所述第一腔体连通。

进一步地，所述第一加热板面对所述底板的一侧设有第一支撑板和顶升组件，所述第一支撑板和所述第一加热板固定连接；所述顶升组件能带动所述第一支撑板和所述第一加热板靠近或者远离所述载板，且能带动所述载板靠近或者远离所述喷淋板。

进一步地，所述顶升组件与所述底板通过波纹管连接；所述顶升组件在所述底板背离所述第一加热板一侧的周侧设有水平调节组件，所述水平调节组件包括：

调节板，与所述顶升组件固定相连；

多个调节螺栓，设置于所述调节板上，多个所述调节螺栓关于所述顶升组件的中心轴线对称设置，所述调节螺栓一端抵设于所述底板，另一端与所述调节板相连且长度可调。

进一步地，所述载板周侧设有用于对工艺气体进行导流的导流板，所述导流板位于所述载板背离所述喷淋板的一侧；

和/或，所述喷淋板和所述喷淋背板的周侧设有绝缘板。

进一步地，所述底板上设有抽气口，所述薄膜沉积装置还包括：

真空泵；

抽气管道，一端与所述真空泵相连，另一端与所述抽气口相连。

进一步地，所述抽气口有两个，且两个所述抽气口关于所述反应腔的中心轴线对称设置。

进一步地，所述薄膜沉积装置还包括：

第二进气管，用于输送清洁气体；

远程等离子模块，与所述第二进气管的出口相连，用于形成氟离子；

第一出气管，一端与所述远程等离子模块的出口相连，另一端与所述第一腔体相连；所述第一出气管外套设有水冷套。

进一步地，所述第一盖板和所述喷淋背板之间具有间隙；所述薄膜沉积装置还包括：

第三进气管，用于输送惰性气体；

第二盖板，设于所述第一盖板朝向所述喷淋背板的一面，所述第二盖板与所述第一盖板形成吹扫腔，所述第三进气管的出口与所述吹扫腔相连；所述第二盖板设有吹扫孔，用于将所述吹扫腔和所述间隙连通。

进一步地，所述主体接地，所述第一加热板和所述底板通过接地条相连；所述喷淋背板和供电组件电连接，所述喷淋背板和所述喷淋板电连接。

进一步地，所述第一盖板背离所述喷淋板的一侧设有第三盖板，所述第一盖板和所述第三盖板之间设有加强筋；所述第三盖板上安装有所述供电组件和滤波器，所述滤波器和所述喷淋背板中的加热丝电连接；所述第一盖板和所述喷淋背板之间设有绝缘环。

区别于现有技术的情况，本申请的有益效果是：本申请实施方式提供的薄膜沉积装置，包括主体、喷淋板和载板。主体具有第一盖板、底板和侧壁，第一盖板、底板和侧壁围成的反应腔可以为大面积腔体，从而提高产能，降低成本。

通过在第一盖板和喷淋板之间设置喷淋背板，且喷淋背板内设有加热部，在底板和载板之间设置第一加热板，在喷淋板和载板的周侧与侧壁之间设置第二加热板，加热部、第一加热板和第二加热板可以保证反应腔内温度均匀分布，从而提高薄膜沉积均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本实施方式中所提供的一种薄膜沉积装置的结构示意图；

图2为本实施方式中所提供的一种水平调节组件的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一盖板；2、底板；3、侧壁；4、反应腔；5、喷淋板；6、载板；7、喷淋背板；8、第一加热板；9、第二加热板；10、第一腔体；11、第一进气管；17、伸缩杆；19、调节板；20、调节螺栓；22、真空泵；23、抽气管道；24、尾排管道；46、绝缘环；49、第四盖板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/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。

请参阅图1。本申请实施方式提供一种薄膜沉积装置，包括主体、喷淋板5、载板6、喷淋背板7、第一加热板8和第二加热板9。

其中，主体内具有反应腔4。主体包括相对设置的第一盖板1和底板2、以及位于第一盖板1和底板2之间的侧壁3，第一盖板1、底板2和侧壁3围成所述反应腔4。喷淋板5、载板6、喷淋背板7、第一加热板8和第二加热板9均设于反应腔4内。载板6具有用于盛放待处理物的承载面，喷淋板5与承载面相对且间隔设置，且喷淋板5相对载板6靠近第一盖板1。喷淋背板7位于第一盖板1和喷淋板5之间，且喷淋背板7内设有加热部。第一加热板8位于底板2和载板6之间，第二加热板9位于喷淋板5和载板6的周侧与侧壁3之间。

本申请实施方式提供的薄膜沉积装置，其第一盖板1、底板2和侧壁3围成的反应腔4可以为大面积腔体，从而提高产能，降低成本。通过在第一盖板1和喷淋板5之间设置喷淋背板7，且喷淋背板7内设有加热部，在底板2和载板6之间设置第一加热板8，在喷淋板5和载板6的周侧与侧壁3之间设置第二加热板9，加热部、第一加热板8和第二加热板9可以保证反应腔4内温度均匀分布，从而提高薄膜沉积均匀性。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，第一盖板1、底板2、喷淋板5、载板6、喷淋背板7和第一加热板8沿水平方向延伸，侧壁3和第二加热板9沿竖直方向延伸。

本申请实施方式对主体的形状不作唯一的限定，其可以为长方体、圆柱或其他立体形状。相应的，在平行于第一盖板1延伸方向的方向上，主体的截面可以为长方形、圆形或其他形状。在本实施方式中，该截面可以为正方形，且边长至少为2米。即，反应腔4的边长至少为2米。本实施方式具有大面积腔体，从而可以设置大面积的载板6和喷淋板5，大面积的载板6可以盛放更多待处理物，从而能提高产能、降低成本。

在本实施方式中，喷淋背板7和喷淋板5围成第一腔体10，且喷淋板5设置有多个贯通的喷淋孔，喷淋孔与第一腔体10连通。喷淋孔能使工艺气体从第一腔体10流动至载板6的承载面上。薄膜沉积装置还包括第一进气管11。至少部分第一进气管11位于主体外部，用于输送工艺气体，且第一进气管11与第一腔体10连通。工艺气体从第一进气管11进入第一腔体10后，能在第一腔体10内扩散填充，逐步均匀，然后由喷淋板5上的喷淋孔喷射出，均匀流向载板6承载面上的待处理物。

具体的，第一进气管11和第一腔体10之间设有进气法兰和连接法兰。进气法兰设于第一进气管11的出口，连接法兰位于进气法兰和第一腔体10之间。多个喷淋孔可以均匀布置在喷淋板5上，保证喷洒到载板6放待处理物上的工艺气体是均匀的。工艺气体从第一进气管11流入，经过进气法兰、连接法兰进入第一腔体10进行匀气，再由喷淋板5上的喷淋孔均匀布气喷射到载板6及其上面的待处理物上。

在本实施方式中，第一加热板8面对底板2的一侧设有第一支撑板。第一支撑板和第一加热板8固定连接，二者相贴合。第一支撑板的面积小于第一加热板8的面积，第一支撑板能为第一加热板8提供支撑，防止第一加热板8变形。

具体的，第一支撑板面对底板2的一侧可以固定设有第二支撑板。第二支撑板的面积小于第一支撑板的面积，进一步为第一加热板8提供支撑，防止第一加热板8变形，保证载板6和喷淋板5之间间距均匀，以确保其间形成的等离子场是均匀的，提高薄膜沉积均匀性。第一支撑板和第二支撑板的材质均可以为陶瓷。

在本实施方式中，第一加热板8面对底板2的一侧还可以设有顶升组件。顶升组件能带动第一支撑板和第一加热板8靠近或者远离载板6。当第一加热板8和载板6接触后，顶升组件能通过第一加热板8带动载板6靠近或者远离喷淋板5，从而可以调节载板6和喷淋板5之间的间距，以获得最佳的等离子场，提高薄膜沉积均匀性。

具体的，顶升组件与底板2通过波纹管连接，波纹管可以为顶升组件提供伸缩弹性以及密封。顶升组件可以包括伸缩杆17，其伸缩方向垂直于第一加热板8的延伸方向。伸缩杆17的一端与穿过第一支撑板和第二支撑板，且与第一加热板8背对载板6的一面固定相连。优选的，伸缩杆17与第一加热板8相连的位置位于第一加热板8的中心，也位于反应腔4的中心线上。

在一种应用场景中，载板6携带待处理物通过传输组件进入到反应腔4内指定位置后，顶升组件的伸缩杆17向上运动，将第一加热板8向上顶起，第一加热板8与载板6接触并将载板6顶升，使载板6与喷淋板5下表面形成预定距离。

在一种优选的实施方式中，顶升组件在底板2背离第一加热板8一侧的周侧设有水平调节组件。如图2所示，水平调节组件包括调节板19和设置于调节板19上的多个调节螺栓20。调节板19与顶升组件固定相连。多个调节螺栓20关于顶升组件的中心轴线对称设置。调节螺栓20一端抵设于底板2背离第一加热板8的一面，另一端与调节板19相连且长度可调。

通过调节不同位置处调节螺栓20的长度，可以改变顶升组件的竖直角度，从而调节第一加热板8和载板6的水平度，使第一加热板8及其上面的载板6与喷淋板5下表面平行，确保载板6和喷淋板5下表面间距均匀，以获得均匀的等离子场，提高薄膜沉积均匀性。

在本实施方式中，载板6周侧设有用于对工艺气体进行导流的导流板，导流板位于载板6背离喷淋板5的一侧。具体的，导流板可以安装在第一加热板8的四周边缘，随第一加热板8一起升降。第一加热板8与载板6接触后，导流板位于载板6下方1-2mm。导流板可以对工艺气体进行导流，防止形成涡流从而影响载板6边缘四周薄膜沉积的均匀性。喷淋板5和导流板搭配可以获得大面积的流场均匀性，提高薄膜沉积均匀性。

在本实施方式中，底板2上设有抽气口，用于抽出反应多余的工艺气体。薄膜沉积装置还可以包括真空泵22和抽气管道23。抽气管道23一端与真空泵22相连，另一端与抽气口相连。真空泵22还可以连接有尾排管道24。工艺气体与载板6上的待处理物反应后，剩余工艺气体经四周载板6与反应腔4的空隙流到反应腔4的底部，再由真空泵22通过抽气管道23抽到尾排管道24上，然后排出到厂务废气处理装置。

优选的，抽气口有两个，如图1所示，两个抽气口关于反应腔4的中心轴线对称设置，可以确保抽气均匀，保证反应腔4内流场均匀性。当然在其他实施方式中，抽气口可以有多个，本申请对此不作限制。

在本实施方式中，薄膜沉积装置还可以包括第二进气管、远程等离子模块(RemotePlasma Source，RPS)和第一出气管。第二进气管用于输送清洁气体。清洁气体可以为氩气和三氟化氮气体。远程等离子模块与第二进气管的出口相连，用于形成氟离子。第一出气管的一端与远程等离子模块的出口相连，另一端与第一腔体10相连。第一出气管外套设有水冷套。

具体的，氩气携带三氟化氮气体可以由第二进气管进入到RPS，经RPS解离后形成氟离子，由水冷套冷却后依次经过角阀、进气法兰、连接法兰，通过第一腔体10进入喷淋板5，然后进入反应腔4内，由此清洁喷淋板5和反应腔4内的其他零部件，清理经多个工艺薄膜沉积周期后积累的粉尘，防止污染影响电池片效率。由于解离后形成的氟离子具有极强腐蚀性，氟离子接触到的零部件材料需要耐氟离子腐蚀，比如可以为铝合金。即主体、喷淋板5等可以由铝合金制成，具有足够的强度，且耐高温、耐氟离子腐蚀。

在本实施方式中，第一盖板1和喷淋背板7之间具有间隙。薄膜沉积装置还包括第三进气管和第二盖板。第三进气管用于输送惰性气体，例如氩气或氮气。第二盖板设于第一盖板1朝向喷淋背板7的一面。第二盖板与第一盖板1可以形成吹扫腔，第三进气管的出口与吹扫腔相连。第二盖板设有吹扫孔，用于将吹扫腔和间隙连通。

具体的，惰性气体由第三进气管进入吹扫腔，再由第二盖板上的吹扫孔进入到第一盖板1和喷淋背板7之间的间隙，防止工艺气体进入该间隙，防止第一盖板1和喷淋背板7之间打弧放电，并且防止工艺气体在该区域零件表面薄膜沉积形成粉尘颗粒污染。

在本实施方式中，主体接地，其可以通过底板2接地。第一加热板8和底板2通过接地条相连，则与第一加热板8固定相连的载板6也接地。接地条可以用压块压在第一加热板8和底板2上。可以选用多组柔性接地条，从而保证载板6接地可靠且经久耐用，以获得均匀等离子场。喷淋背板7和供电组件电连接，喷淋背板7和喷淋板5电连接，从而供电组件能使喷淋板5通电。

具体的，供电组件包括交流电压、射频电源和匹配器。交流电压连接到射频电源，经匹配器进行阻抗匹配和功率调节后，通过导电板馈入到喷淋背板7上，然后传递到喷淋板5上，使喷淋板5下表面带上射频电压。携带射频电压的喷淋板5下表面与接地的载板6上表面将区间内的工艺气体解离，形成等离子场。

更具体的，第一盖板1背离喷淋板5的一侧可以设有第三盖板，第一盖板1和第三盖板之间可以设有加强筋。加强筋可以焊接在第一盖板1上，在方便支撑第三盖板的同时，能对第一盖板1进行强度增强，从而能使第一盖板1在面积增大的同时也具有较强的强度，从而方便进一步增大反应腔。第三盖板上可以安装有供电组件、滤波器、远程等离子模块等电气件，可以使得电气件远离主体，避免主体外壁温度使电气件温度过高。

在本实施方式中，喷淋背板7内的加热部可以是嵌在喷淋背板7内的加热丝，使喷淋背板7具有加热功能。在其他实施方式中，加热部也可以采取其他的结构，例如加热片等结构，本申请对加热部不作唯一的限定。加热丝通过导线连接到滤波器上，使滤波器和喷淋背板7中的加热丝电连接，以杜绝喷淋背板7上的射频与加热丝上电流的相互影响。

优选的，喷淋板5和喷淋背板7的周侧设有绝缘板，防止带电喷淋板5与周边金属件打弧放电，提高电场稳定性。绝缘板可以包括第一部分和第二部分，从而能包裹住喷淋板5的边角。其中，第一部分的延伸方向平行于喷淋板5的延伸方向，且位于喷淋板5周侧，第一部分的最低点低于喷淋板5下表面。第二部分的延伸方向垂直于喷淋板5的延伸方向，第二部分和第一部分远离喷淋板5的一端相连且位于第一部分的上方，第二部分的最高点和喷淋背板7的上表面对齐。

在本实施方式中，第一盖板1和喷淋背板7之间可以设有绝缘环46，用于隔绝喷淋背板7上的射频与第一盖板1之间的导通。绝缘环46可以由耐高温的绝缘材料制成。如图1所示，第一盖板1的中间可以具有空缺的部分，反应腔4的上方具体由第一盖板1、喷淋背板7的一部分以及绝缘环46密封。前文所述第一盖板1和喷淋背板7之间的间隙的一端可以通过绝缘环46密封。

在本实施方式中，底板2和侧壁3可以为一体结构，第一盖板1可以具有开合功能。部分第二进气管可以穿过第一盖板1和侧壁3。第一盖板1、底板2和侧壁3组成密闭空间，即反应腔4为密闭空间，不与外界连通。优选的，第一盖板1、底板2和侧壁3内均可以设置冷却水道，用于对腔壁温度进行冷却，降低主体外壁温度。侧壁3可以设有观察窗组件，便于从外部观察反应腔4内等离子场启辉等情况。

在本实施方式中，第二加热板9可以对载板6侧面四周和反应腔4四周进行加热，与喷淋背板7和第一加热板8一起组成反应腔4的加热系统，以保证腔内(尤其是载板6上的待处理物)温场的均匀性。第二加热板9的底部可以和底板2相连，第二加热板9的顶端与第一盖板1之间具有一定距离。第二加热板9的顶端与侧壁3之间可以通过第四盖板49相连，第四盖板49可以防止涡流。

在本实施方式中，底板2上可以有多个温度传感器。底板2和第一加热板8可以设有多个安装孔用于安装温度传感器的孔。多个温度传感器可以测量载板6及其承载面的温度，并反馈给温度控制器从而可以调节温场的均匀性。温度控制器可以和温度传感器、喷淋背板7、第一加热板8及第二加热板9电连接。

本申请实施方式提供的薄膜沉积装置用于异质结工艺光伏电池片薄膜沉积，该工艺效率达到25％以上，比现有主流工艺及设备效率高，可以极大提高电池片效率。因此本薄膜沉积装置提高了电池片效率，减少了加工工序，降低了设备成本。

需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。