[发明专利]一种硅基薄膜太阳能电池的沉积盒

说明书

技术领域

本发明公开一种太阳能电池技术，确切的说一种由甚高频电源(27.12MHz～100MHz)驱动的硅基薄膜太阳能电池的沉积盒。

背景技术

目前，硅基薄膜太阳能电池，采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)获取单结或多结的光电转换P-I-N膜层，在薄膜太阳能电池制造行业通用这种射频电容耦合平行电极板反应室。由电极板组件构成电极板阵列在反应室内进行等离子体化学气相沉积。射频电容耦合平行板电极反应室广泛应用于非晶硅、非晶硅锗、碳化硅、氮化硅、氧化硅等材料薄膜的大面积沉积。行业内通常把具有支撑框架的电极称为“夹具”，将该装置安装在腔室内进行等离子体化学气相沉积的装置又称为“沉积盒”。硅基薄膜太阳能电池是太阳能行业的一个重要分支，所采用的平行电极板容性放电模式是太阳能电池行业的核心技术之一。13.56MHz射频广泛应用于非晶硅基薄膜材料的高速制备，生产效率高、工艺成本低。随着太阳能市场对硅基薄膜技术要求不断提高，微晶、纳米晶硅基薄膜材料受到行业高度关注。但是在微晶工艺环境下，13.56MHz射频波衍生的等离子体浓度小，沉积速率低，沉积足够厚度薄膜所需时间长，背景污染大，从而制备出的薄膜杂质含量高，光电学性能差，严重影响产品品质性能。如何高速沉积成为晶化硅基薄膜技术能够成功服务于产业的关键。

甚高频指频率为13.56MHz的两倍或者更高倍的合法射频。在行业内，应用较多的甚高频一般为27.12～200MHz的范围。然而，在容性放电模式中，甚高频引发的驻波效应和趋肤效应非常明显，而且随着驱动频率的增加而增强。

美国加州大学Berkeley分校的M.A.Lieberman教授对这两种效应做了深入研究。研究结果表明，甚高频PECVD沉积均匀薄膜的临界条件在于激发频率的自由空间波长(λ₀)远大于容性放电电极板腔室尺寸因子(X)，趋肤深度(δ)远大于容厚因子(η_o)以放电面积1m²为例，60MHz的激发频率下，λ₀≈X，δ≈η。因此在此激发频率下，趋肤和驻波效应非常明显，导致1m²电极板上放电极不均匀。所以如何实现甚高频驱动的均匀大面积放电是晶化硅基薄膜技术亟待解决的技术难题之一，这引起了行业的极大兴趣。2003年，美国专利2003/0150562A1公开了平板电容耦合放电中利用磁镜改善甚高频造成的电场不均匀性。中国专利200710150227.4，200710150228.9，200710150229.3，公开了甚高频电极的三种设计，通过甚高频信号的不同馈入形式，获得均匀电场。但现存在的问题是：1)VHF-PECVD反应室电极设计结构复杂；2)仍需要继续改进的理由是生产中经常对反应室及电极不断的清洗、装卸都会造成异形电极变形；3)现有专利中的多点馈入结构接触面积较小，要求各个馈入点路径对称，馈入点之间的连接导体与阴极板之间不能有接触，准确的说连接导体需要与阴极板之间隔离屏蔽才能实现有效放电。这些结构设计的实际要求比较苛刻，决定放电均匀程度的因素太多，而且不能满足生产中拆洗等实际需求。因此在行业设备中，单点馈入为主流结构设计，但是由于驻波和趋肤效应，单点馈入结构不能满足馈入高频频率提升的要求。为此，需要对现有沉积夹具和电极朝实用性方面作进一步开发和改进，面对当前市场需求，使质量提高，成本降低。同时，对于处理或沉积多片玻璃的CVD沉积盒体系，也是一个发展趋势。因此，对于能满足大批量生产，采用有效甚高频馈入模式的工业化产品开发和设计，对产业发展具有重要的实际意义。

发明内容

本发明目的旨在解决甚高频电源驱动的放电不均匀性问题，而提供一种可获得均匀电场的大面积VHF-PECVD沉积室使用一种全新概念设计的电极板组件构成的电极阵列，以适用于产业化的大面积VHF-PECVD电极板多片阵列。

本发明为实现以上任务提出沉积盒的技术解决方案：包括电极板组件、信号馈入组件和腔室，其特征在于还包括阴极板屏蔽罩，所说的腔室是一个带滚轮的活动式腔室，该腔室内安装由电极板构成的电极阵列，馈入口位于电极板的阴极板背面中心区域内的下凹的圆形或半圆形面内，在其圆形或半圆形的馈入口内面接触连接信号馈入组件接射频/甚高频功率电源信号的负极，以面接触连接馈入信号组件的半圆形或圆形端面，阴极板的屏蔽罩上开有通孔，阴极板与屏蔽罩之间绝缘，所说的电极阵列至少一组阴极板和一块阳极板；