[发明专利]一种管间资源共用的管式PECVD设备

说明书

本发明公开了一种管间资源共用的管式PECVD设备，包括炉体柜、真空与压力系统、气路系统、射频系统、第一转换组件、第二转换组件和第三转换组件，所述炉体柜内安装有多根炉管，所述真空与压力系统通过第一转换组件与多根炉管相连，用于实现与不同炉管的连接切换；所述气路系统通过第二转换组件与多根炉管相连，用于实现与不同炉管的连接切换；所述射频系统通过第三转换组件与多根炉管相连，用于实现与不同炉管的连接切换。本发明的管间资源共用的管式PECVD设备具有结构简单、部件利用率高、成本低且占用面积小等优点。

技术领域

本发明主要涉及光伏设备技术领域，特指一种管间资源共用的管式PECVD设备。

背景技术

光伏发电系统是一种利用太阳能电池半导体材料的“光伏效应”将太阳光辐射能直接装换为电能的一种新型发电系统。太阳能电池，又称光伏电池，是光伏发电系统中最核心的器件。目前，技术最成熟，并具有商业价值的、市场应用最广的太阳能电池是晶体硅太阳能电池。但太阳光在晶体硅表面的反射损失率高达35%左右，严重影响太阳能电池的最终转换效率。为提高转换效率，即减少晶体硅表面对太阳光的反射，增加太阳光的折射率，常在晶体硅表面蒸镀一层或多层二氧化硅或氮氧硅或氮化硅减反射膜。减反射膜不但可以减少晶体硅表面对太阳光的发射，而且可以对晶体硅表面起到钝化和保护作用。PECVD设备采用的等离子体增强化学气相沉积技术，在低压条件下，利用射频电场使反应气体产生辉光放电，电离出等离子体，促进反应活性基团的生成，从而使得硅烷和氨气能在较低的温度（200℃~450℃）下反应，减少了工艺的复杂性，并有效防止了晶体硅太阳能电池寿命的衰减，广泛应用于晶体硅太阳能电池表面减反射膜的蒸镀。

现有管式PECVD设备主要由净化台2、炉体柜3、气源柜4、真空泵5和上下料滑台1组成，整机结构外形如图1所示。

其中净化台2主要提供一个洁净空间，完成硅片及其载具的运送。炉体柜3主要安放反应室，即炉管6。气源柜4主要承放气路系统，射频系统以及真空与压力系统的部分构件。真空泵5是真空与压力系统的重要组成部分。上下料滑台1主要完成与其它插取片设备的连接。为提高单台设备的产能，通常单台设备配置有多根炉管6，由图1可见，当前设备中所配炉管上下分层布置，每个炉管独立自成系统，均配置真空与压力系统、气路系统、射频系统和取放舟系统，组成示意如图2所示。

真空与压力系统主要是将炉管内的空气抽空，避免工艺气体与空气进行接触，并将炉管内部的压力控制在工艺要求的特定压力值上。气路系统主要是向炉管提供特定流量的工艺气体，用于CVD反应成膜。射频系统主要激发电场，电离工艺气体，促进CVD反应的进行。管式PECVD设备的典型PECVD工艺流程如图3所示。

下面分别分析真空与压力系统、气路系统和射频系统在典型PECVD工艺当中的利用率：

1、对真空与压力系统而言，在一次工艺过程中，有约39%的时间完全没有用到，只有约17%的时间利用了部分功能，如果仅考虑真空泵5本身抽气能力的利用率，只有约7%的时间利用了真空泵5的最大抽气能力；

2、对气路系统而言，在一次工艺过程中，只有约43%的时间处于工作状态；

3、对射频系统而言，在一次工艺过程中，只有约40%的时间处于工作状态。

在此基础上，如果再将单台设备没有处于工艺运行状态的时间计算在内，真空与压力系统、气路系统和射频系统的总的利用率占比将进一步减小。但是，真空与压力系统、气路系统和射频系统的生产成本在设备总成本中占比超过55%，造成的影响是：

1、影响设备本身的经济性，与当前“降本增效”的发展方向相违背；

2、影响设备本身的性价比，制约晶体硅太阳能电池单工序总成本的降低；

3、如果需要继续增加单台设备所配炉管个数，单台设备占地面积的增加受生产车间的空间限制问题严重。