[实用新型]一种新型硅片生产外延设备及其系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶薄膜的生产领域，尤其涉及一种新型硅片生产外延设备及其系统。 

背景技术

太阳能电池片的加工制造是太阳能产业链中的关键环节。目前太阳能电池片多为硅材料，包括单晶硅片、多晶硅片和硅薄膜电池片。 

单晶硅电池转换效率高，技术也成熟。但由于受单晶硅材料价格高及电池工艺繁琐的影响(拉制单晶硅需要消耗大量能源以及昂贵的高纯石英坩锅等)，致使单晶硅成本价格居高不下。 

多晶硅片的生产目前国际上多采用西门子法及其改进方法。但其对于多晶硅料的纯度要求较高，一般需达到99.9999％(称为6N级)以上，才能达到太阳能电池的要求。且多晶硅料的提炼需要较大资金投入、较多能源消耗和较高的技术门槛。 

硅薄膜太阳电池片是通过外延设备在硅片或其他材料基片上生长多/单晶硅薄膜(30～50μm)。其中，用相对薄的晶体硅层作为太阳电池的激活层，保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性。同时，硅片可以是低成本的工业级硅或硅废料，使得高成本材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。因此，对于硅薄膜太阳能电池片的研究越来越受到研究人员的重视。 

目前，硅薄膜太阳能电池片的加工方法主要有氧离子注入法、氢离子注入法、多孔硅法、熔融结晶/再结晶法、外延剥离法以及上述方法的改进法。具体可参考专利WO 2005069356、US 2008295885、JP 2005336008以及CN 101225543、CN 101478016等。但包括上述引用专利在内，目前的研究集中于硅薄膜太阳能电池片的加工工艺，而在工业硅片上外延一层高纯度单晶硅薄膜的生产设备鲜有针对性研究。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够在工业级硅或硅废料所制得的衬底上外延一层单晶硅薄膜的新型硅片生产外延设备，本实用新型还提供了包含所述的新型硅片外延生成设备的系统。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： 

本实用新型的新型硅片外延生成设备，包括：硅片载盘、外延反应室，所述的外延反应 室内设置有外延反应器，所述的外延反应器包括传动轴、卤素灯组、反应隔离罩、气体入口连接体、气体出口连接体、反应器框架，所述的传动轴上至少有两个滚轮，所述的硅片载盘设置在所述的滚轮上，所述的反应隔离罩是一个两端分别设置有供所述硅片载盘通过的入口、出口、而其它部分均封闭的罩体；所述的传动轴设置在所述反应隔离罩下方、并固定在所述的反应器框架上，所述的反应隔离罩的底板在每个滚轮上方位置上开有一个窗口，所述的滚轮的顶部通过所述的窗口突出到所述的隔离罩内；所述的卤素灯组设置在所述反应隔离罩的上方，并安装在一个卤素灯组框架上，所述的卤素灯组框架固定连接在所述的反应器框架上，所述的气体入口连接体、气体出口连接体分别设置在所述外延反应器的两端、并固定连接在所述的反应器框架上，所述的气体入口连接体、气体出口连接体分别设有和所述的反应隔离罩内部连通的反应气体通道。 

优选的，所述的反应隔离罩由下反应气体隔板和设置在下反应气体隔板上方的、成门框形的上反应气体隔板组成，两者彼此连接封闭，并在两端形成所述的供硅片载盘通过的入口、出口。更优选的，所述的上、下反应气体隔板的材质采用石英玻璃。 

优选的，所述的外延反应室有四个，相应的包含的所述外延反应器，所述的四个外延反应器沿着其传动轴的传动方向依次设置。 

优选的，所述的卤素灯组包括垂直于传动方向设置的Y轴卤素灯组；更优选的，所述的卤素灯组还包括平行于传动方向设置的X轴卤素灯组；进一步优选的，所述的X轴卤素灯组包括4根卤素灯管组成，分列于所述的卤素灯组框架纵向的两侧。 

优选的，所述卤素灯组框架由铝合金机加工制成，其四周布有用以降温的水槽，其两侧的樑体上下有用于通风的缺口。 

优选的，在所述的反应隔离罩的上方、所述的卤素灯组的下方设置有上石英玻璃窗，在所述反应隔离罩下方设置下石英玻璃窗，所述的上、下石英玻璃窗固定连接在所述的反应器框架上，在所述的上、下石英玻璃窗、反应隔离罩、反应器框架之间形成一个封闭空间，所述的气体入口连接体、气体出口连接体分别设有和所述的封闭空间连通、和所述的反应气体通道不连通的冷却气体通道。更优选的，在所述的上石英玻璃窗上方、下石英玻璃窗下方分别设置有上热反射板、下热反射板，所述的上、下热反射板固定连接在所述的反应器框架上。进一步优选的，所述上热反射板、下热反射板由铝合金板制成，工作面镀金或者银，外表面开有用以降温的水槽。