[发明专利]硅烷的再循环和再利用

说明书

技术领域

本发明涉及用来再循环和再利用硅烷的方法和设备，具体来说是用于制造太阳能电池。

背景技术

硅烷和硅烷-氢气混合物被用于制造太阳能电池，主要用于沉积硅层。一般来说，流过等离子体室沉积硅的硅烷的实际利用率小于10％至最低3％，余下的硅烷仍然未发生反应。在沉积过程中氢气经常以4∶1至10∶1的体积比用作硅烷的稀释剂，在此整个过程中，氢气基本上保持不发生反应。在现有的太阳能电池制造方法中，从等离子体室排出的未反应的硅烷或硅烷/氢气混合物需要在等离子体室下游的燃烧室中破坏掉，所述燃烧室通常位于排气泵的后面。但是这样会导致大量的废(即未使用和未反应的)硅烷以及硅烷/氢气混合物，这会增加太阳能电池的制造成本。

显然希望对来自等离子体室的未反应的硅烷进行再循环和再利用，以减少废硅烷的量。但是存在与这种再循环和再利用相关的很多问题。具体来说，用于沉积工艺的硅烷经常与太阳能电池制造过程中使用的其它气体(例如硼烷、膦、甲基硅烷或甲烷)混合，使得硅烷分离和回收难以进行。另外，所述硅烷或者与氢气混合的硅烷的流速在生产周期过程中会发生很大的变化，在给定时段内，其流速会从零至最大流速变化数次。另外，在等离子体条件下发生的硅烷气相反应会导致气体组成发生变化，如果将这些气体再循环使用，会给工艺控制带来问题。

因此，本领域需要对硅烷的再循环和再利用进行改进，特别是用于太阳能电池的制造。

发明内容

本发明提供了一种解决上述问题的方案，提供了用来制备薄膜硅层、特别是用于太阳能电池制造的薄膜硅层的制造中所用的硅烷和硅烷/氢气混合物进行回收和再利用的方法和设备。

具体来说，本发明依赖于以下情况：在硅薄膜沉积过程中的特定时段，只有单独含硅烷的气体(例如硅烷或乙硅烷)或者硅烷与氢气的混合气体流过沉积室。换而言之，在沉积过程中有一些时段，没有任何另外的气体，例如含硼、磷或碳的气体的气流。可以确定这些硅烷流过的时段，在这些时段，我们不把未反应的气体导向废气破坏装置，而且将未反应的气体重新导向收集容器。当未反应的气体包含另外的组分，例如硼、磷、碳的时候，根据标准处理将未反应的气体导向废气破坏装置。

附图说明

图1是现有技术已知的用来制造太阳能电池的标准的多室PECVD系统的示意图。

图2是根据本发明一个实施方式制造太阳能电池的多室PECVD系统的示意图。

图3是根据本发明另一个实施方式制造太阳能电池的多室PECVD系统的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种解决上述关于对制备薄膜硅层、特别是用于太阳能电池制造的薄膜硅层的制造中所用的硅烷和硅烷/氢气混合物进行回收和再利用的问题的方案。

在制造薄膜硅太阳能电池的工艺中，在大约0.001-10乇的压力下使硅烷之类的气体流入反应室中，使其受到热、微波或等离子体之类的能源作用，使硅薄膜能根据所制造的太阳能电池电子器件的性能要求进行沉积。例如，在制造太阳能电池的时候可以采用LP-PECVD(低压等离子体增强化学气相沉积)法。为了形成太阳能电池的这些层，通常在一系列沉积步骤中使用一些气体和混合物。通常使用硅烷或硅烷/氢气混合物沉积硅层，而与其它气体混合的硅烷可以用来沉积具有各种组成的层。如上所述，流入反应室内的硅烷的利用率通常低于10％。必须将未反应的硅烷从沉积室清除，有时候与其它的气体一起清除，通常在离开反应室的化学反应中破坏掉。对未反应的硅烷进行再循环和再利用显然可以带来所希望的机会和优点，但是这并不是一项普通的任务。具体来说，为了对硅烷进行再循环和再利用，需要设计一种收集和再循环系统，该系统是经济，安全，可靠的，而且不会对形成的太阳能电池的质量带来负面影响。

本发明提供了所有这些优点。具体来说，本发明提供了一种方法和设备，所述方法和设备依赖于在沉积过程中的一些特定时段，仅有硅烷或硅烷/氢气混合物流过沉积室。在这些时段，可以收集所述硅烷或硅烷/氢气混合物，对收集的气体进行再循环，用于在另外的沉积工艺中再利用。