PECVD简介

了解PECVD

等离子体增强型化学气相沉积(简称PECVD),是一种在较低的压力下,利用电场产生放电,通过电子碰撞使通入气体分解成高活性的粒子,从而在气相和基板表面发生化学反应而沉积薄膜的方法。在硅薄膜太阳能电池中,PECVD主要用于沉积光电转换的硅薄膜。

理想能源PECVD设备

理想能源PECVD设备介绍

图一. 运行中的PECVD设备

理想能源开发设计的PECVD设备由5个腔组成,分别是一个进片腔、一个出片腔和三个沉积腔;本着开发一流半导体设备的严谨态度,理想能源自2010年12月成功开发出第一台PECVD设备以来,设备已经通过客户的各项功能测试。(设备如图一)

理想能源PECVD特点
  • 适用于大面积薄膜电池:设备设计的电池规格为1.1m x 1.3m的第五代尺寸;
  • 一台PECVD可完成非晶/微晶叠层电池:三个沉积室分别对应非晶和微晶电池工艺,实现叠层电池在不出真空室的条件下一次制备完成;
  • 先进的双层真空设计:三个沉积腔均采用双层真空设计,每个真空腔有若干沉积室,各沉积室之间相对独立,最大限度的保证了电池的一致性;
  • 进/出片腔分离结构:进片腔和出片腔分离的设计,进片腔和出片腔分别可以实现加热和冷却功能,不需要占用薄膜沉积腔对玻璃进行预热,大大加快了生产节拍,玻璃进/出真空室保持室温,最大限度的降低了电池表面的污染问题;
  • 真空腔内机械手传输:玻璃在真空腔内无需借助载体,依靠真空机械手传输,避免了载体带来的二次污染等问题;
  • 先进的消除交叉污染设计:采用先进的设计方法,解决了生产电池P和I层之间的交叉污染,电池无需独立的沉积腔沉积P层,来消除电池的交叉污染,减小了不必要的传输环节,加快了生产节拍;
  • 大面积甚高频技术:国内首家使用甚高频技术的薄膜硅太阳能电池生产设备,世界一流的射频专家团队,依靠理论计算以及几十年丰富的半导体行业经验,解决了甚高频带来的馈入难题和驻波效应等问题,大大提高了沉积速率;
  • 稳定可靠性:将半导体行业对设备测试的要求引入理想的PECVD中,设备各相关模块需通过上万次的稳定性测试,保证了设备今后运行的安全和稳定性;
  • 维护周期长:采用RPS清洗方式,快速有效的对沉积室进行清洗,提高了生产节拍,延长了维护周期;
  • 先进的软件控制系统:自主研发软件控制系统,界面友善,操作简单,数据采集方便;

理想能源单腔室PECVD设备


图一. 理想能源单腔室PECVD设备

图二. 理想能源单腔室PECVD设备斜视图
适用于非晶或微晶单结/叠层等电池的工艺和设备研发
研发结果可直接导入大规模生产
独特的甚高频系统及先进的“双真空 ”设计理念

该设备是理想能源生产型PECVD-800设备的简化版,融汇了大系统的众多优点,同时巧妙结合了非晶/微晶反应腔为一体的单腔设计。

非晶硅和微晶硅膜层的沉积速率与均匀性皆达到世界同类设备的先进水平,同时具有良好的稳定性及可靠性。

该设备特别适用于高校、研究所和硅基薄膜生产企业的研发机构。其应用范围广范:可分别用于生产非晶硅单结薄膜电池和非晶硅/微晶硅叠层薄膜电池,同时还可沉积硅锗或晶硅薄膜的异质结(HIT),在TFT和减反膜领域也可广泛应用。

采用理想能源PECVD的优势

理想能源PECVD在玻璃上镀硅膜的工艺有以下优势:

图二. 理想能源PECVD制备的非晶硅薄膜和微晶硅薄膜
  • 薄膜沉积速率高:采用了甚高频技术,大大的提高了薄膜的沉积速率,沉积速率可达10Å/S;
  • 大面积均一性高:采用了先进的多点射频馈入技术,特殊气路分布和加热技术等,使得薄膜均匀性指标达到8%;
  • 一致性高:用半导体行业的先进设计理念,使得一次沉积的各电池之间偏差低于2%;
  • 工艺稳定性高:高度稳定的设备保证了工艺的连续和稳定;
  • 图二是用理想能源PECVD制备的非晶硅、微晶硅薄膜

 


图三. 理想能源非晶/微晶硅双结薄膜电池组件
用理想能源的设备生产出来的薄膜硅太能能电池有以下优势:
  • 光电转换效率高:电池的光电转换效率在国内达到领先水平,配合LPCVD技术,电池在客户端测试中稳定效率可达10%;
  • 非晶硅光致衰减低:合理的硬件设计和最优化的工艺条件使得电池的光致衰减小于10%;
  • 微晶硅的晶化率调节范围大:根据工艺需要晶化率可从非晶调节到80%,为今后设计膜层提供了拓展空间;
  • 生产节拍快:非晶硅/微晶硅叠层电池生产节拍为117s,一台PECVD可年产非晶硅/微晶硅叠层电池20MW,非晶硅单节电池30MW。