减少绕射的太阳能电池沉积夹具

摘要

本发明涉及一种用于太阳能电池的沉积夹具，属于太阳能电池技术领域。解决在太阳能电池沉积过程中如何减少绕射现象和防止基片与电极板摩擦等技术问题。本发明设计的太阳能电池沉积夹具，包括安装在沉积盒内的电极板和由电极板构成的电极板阵列，每块电极板上均装有减少绕射的导轨，该导轨上设有承托和放置待沉积的基片的导槽，基片与电极板之间设有防摩擦的护垫；所说减少绕射的导轨取决于导槽的结构宽度，该结构宽度满足电极板与基片之间有一个贴紧的面接触。本发明使基片贴紧电极板，既避免了绕射的产生，又不会使基片与电极板产生摩擦，同时可以实现在同一电极板上安装不同规格的基片，提高了生产效率。

权利要求

1.一种减少绕射的太阳能电池沉积夹具，包括电极板或由电极板构成的电极板阵列，安装在沉积盒（1）内构成，其特征在于所述电极板（2）或由电极板构成的电极板阵列中，每块电极板（2）上均装有减少绕射的导轨，该导轨上设有导槽，其槽内放置承托待沉积的基片（4），且与电极板（2）之间设有防摩擦的护垫（6）；所说减少绕射的导轨取决于导槽的结构宽度，该结构宽度满足电极板（2）、与基片（4）之间有一个贴紧的面接触，电极板（2）两头对称安装的导槽为弧形单边槽（3），其边缘处设有放置护垫（6）的平台。

2.根据权利要求1所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述的电极板（2），在其两边对称的放置待沉积的基片（4），该对称的基片（4）分别放置在电极板（2）两头对称安装的导轨的导槽内。

3.根据权利要求1所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述的电极板阵列中，至少有一个双面放电安装的电极板（2），且在每个放电面上放置两块待沉积的基片（4），在所述电极板（2）的端部、中部分别安装导槽。

4.根据权利要求3所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述电极板（2）端部的导槽为弧形单边槽（3），电极板（2）中部的导槽为镜面对称的双边槽（3’-2），待沉积的基片（4）的一端放置在电极板端部的导槽内，基片（4）的另一端放置在电极板中部的导槽内。

5.根据权利要求1所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述电极板（2）上待沉积的基片（4）为玻璃或柔性基板。

6.根据权利要求5所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述电极板（2）的导轨的导槽内放置有待沉积的柔性基板（4’），且导轨上设有压紧机构，柔性基板（4’）由压紧机构压紧立放在导槽内。

7.根据权利要求6所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述电极板的导轨上的压紧机构主要由固定板（11）、转动轴（7）、压簧（9）和定位销（10）构成，所述转动轴（7）和压簧（9）连接导轨的导槽，且由固定板（11）安装在电极板（2）上，待沉积的柔性基板（4’）由压簧（9）压紧在电极板（2）的放电面上。

8.根据权利要求6或7所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述电极板（2）的两端均装有导轨及导槽，且电极板上端的导槽设有压紧机构，待沉积的柔性基板（4’）由压紧机构压紧与电极板（2）紧密接触。

9.根据权利要求8所述的减少绕射的太阳能电池沉积夹具，其特征在于所述电极板（2）的导轨的导槽内还设有压紧柔性基板（4’）的凸台。

说明书

减少绕射的太阳能电池沉积夹具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于太阳能电池的沉积夹具，尤其是薄膜太阳能电池在镀膜过程中防止绕射的沉积夹具，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

[0002] 目前，薄膜太阳能电池都采用等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）制备，采用射频（RF）辉光放电制备电池的光电转换层。PECVD沉积薄膜太阳能电池时，基片的放置方式通常采用平放和立放两种形式，如专利号：200710176718.6《一种生长硅基薄膜及高效硅基薄膜太阳能电池的PECVD设备》公开的技术是采用平放沉积基片，专利号：201010197749.1《薄膜沉积设备》公开的技术是采用立放基片形式。通常立放基片形式用于单室多片沉积系统，而平放基片形式用于多室单片连续沉积系统。因立放基片形式沉积的基片数量要多于平放基片形式，所以立放式备受青睐。但立放基片形式存在基片如何与电极板表面紧密贴紧的问题，如果基片与电极板未贴紧，沉积气体将通过基片与电极板之间的空隙深入基片，导致辉光放电过程中发生绕射，使基片受光面的周边也沉积了薄膜，且引发了如下问题：一是后续激光无法刻划基片受光面周边的薄膜层；二是减少了电池的有效面积，光线不能穿透此膜层，影响了太阳能电池的电性能；三是严重影响了太阳能电池组件的外观。

[0003] 立放式基片在电极板的表面支撑固定形式主要有两种：一是基片由轮子支撑，基片与电极板之间具有一定的间隙，便于取放基片，且基片也不会与电极板接触摩擦，但是基片与电极板不能够紧密接触，导致产生绕射现象；二是基片由沉积夹具底部栅状支撑结构承托，如中国专利201020540459.8《薄膜太阳能电池板沉积夹具》，其待沉积的基板是放置在底部支撑结构上，底部支撑结构是由多个条状的金属板或柱状的金属棍构成的栅状结构，固定于沉积夹具侧板的下边缘部。该栅状结构是用于排放出沉积过程中夹具箱体内产生的废气，其结构复杂，不能防止绕射现象的产生，而且不能在同一电极板上放置多块待沉积的基片。

[0004] 发明内容：

[0005] 本发明针对现有技术存在的缺陷，解决在太阳能电池沉积过程中如何减少绕射现象和防止基片与电极板摩擦等技术问题，设计一种基片立放沉积时既没有绕射，又不会摩擦基片的PECVD夹具。

[0006] 本发明为解决技术问题而采用的技术方案：设计一种减少绕射的太阳能电池沉积夹具，包括安装在沉积盒内的电极板和由电极板构成的电极板阵列，所述电极板或由电极板构成的电极板阵列中，每块电极板上均装有减少绕射的导轨，该导轨上设有导槽，其槽内放置承托待沉积的基片，且基片与电极板之间设有防摩擦的护垫；所说减少绕射的导轨取决于导槽的结构宽度，该结构宽度满足电极板、与基片之间有一个贴紧的面接触。

[0007] 在电极板的两边对称的放置待沉积的基片，该对称的基片分别放置在电极板两头对称安装的导轨的导槽内。

[0008] 电极板两头对称安装的导轨的导槽为弧形单边槽，其边缘处设有放置护垫的平台。

[0009] 电极板阵列中至少有一个双面放电安装的电极板，且在每个放电面上放置两块待沉积的基片，在所说电极板的端部、中部分别安装导槽，待沉积的基片放置在电极板端部和中部配合安装的导槽内。

[0010] 电极板阵列中每个放电面上装有两块或两块以上的基片，电极板的端部和中部分别安装导轨及导槽，其中端部导轨的导槽为弧形单边槽，电极板中部导轨的导槽为镜面对称的双边槽，且可以根据基片的尺寸调节中部导轨及导槽的安装位置。待沉积的基片立放在导轨的导槽内，且基片与电极板紧密贴紧。

[0011] 电极板阵列中电极板每个放电面上装有两块待沉积的基片，基片的两端插在相应的导槽内，即基片的一端放置在电极板端部的导槽内，基片的另一端放置在电极板中部的导槽内。

[0012] 电极板上待沉积的基片为玻璃或柔性基板。

[0013] 电极板的导轨的导槽内放置有待沉积的柔性基板，且导轨上设有压紧机构，柔性基板由压紧机构压紧立放在导槽内。

[0014] 电极板的导轨上的压紧机构主要由固定板、转动轴、压簧和定位销构成，所述转动轴和压簧连接导轨的导槽，且由固定板安装在电极板上，待沉积的柔性基板由压簧压紧在电极板的放电面上。

[0015] 电极板的两端均装有导轨及导槽，且电极板上端的导轨设有压紧机构，待沉积的柔性基板由压紧机构压紧与电极板紧密接触。电极板的导轨的导槽内还设有压紧柔性基板的凸台。

[0016] 本发明的有益效果是设计了一种结构简单的沉积夹具，夹具内设有承托、固定基片的导轨及导槽，导轨的导槽采用弧形设计，便于安装基片；而且基片与电极板之间设有护垫，使基片既能贴紧电极板又不会产生摩擦，避免了绕射现象的发生。安装基片的导轨及导槽设计灵活，可以根据基片的尺寸调整导轨及导槽的安装位置，实现在同一电极板上安装不同规格的基片，一次沉积不同尺寸的太阳能电池，解决了现有单一腔体只能沉积一种规格太阳能电池的技术难题，同时提高了生产效率。

[0017] 附图说明：

[0018] 图1：本发明的结构示意图。

[0019] 图2：图1中的A部放大图。

[0020] 图3：实施例1的结构示意图。

[0021] 图4：实施例2的结构示意图。

[0022] 图5：弧形单边槽3截面示意图。

[0023] 图6：图4中双边轨道槽3’的截面示意图。

[0024] 图7：实施例三的结构示意图。

[0025] 图8：图7中的B处放大示意图。

[0026] 图9：图8中的C-C剖面示意图。

[0027] 图10：图7中转动轨道槽的截面示意图。

[0028] 图11：图7中转动轴7的结构示意图。

[0029] 图12：图7中固定板11的结构示意图。

[0030] 图中：1、沉积盒，2、电极板，3、弧形单边槽，3-1、边缘平台I，3-2、下钩弧，3’、双边轨道槽，3’-1、边缘平台II，4、基片，5、固定螺栓，6、防摩擦护垫，3”、转动轨道槽，4’、柔性基板，7、转动轴，8、拨动轴，9、压簧，10、定位销，11、固定板，12、固定螺栓。

具体实施方式

[0031] 本发明的沉积夹具内每块电极板2上均装有减少绕射的导轨，该导轨上设有导槽，导槽内放置有待沉积的基片4，且基片4与电极板2之间设有防摩擦的护垫6；所说减少绕射的导轨取决于导槽的结构宽度，该结构宽度使电极板2与基片4之间有一个贴紧的面接触。安装基片的导轨及导槽设计灵活，位于电极板两端的导轨的导槽为单边弧形槽，位于电极板中部的导轨的导槽为双边槽，中部的双边槽和电极板两端的弧形槽单边槽配合，可以实现在同一电极板上安装不同规格的基片，一次沉积不同尺寸的太阳能电池，提高了生产效率，解决了现有单一腔体只能沉积一种规格太阳能电池的技术难点。

[0032] 本发明的非晶硅太阳能电池的沉积工艺如下：

[0033] 1. 对沉积夹具进行全面清洁；

[0034] 2. 装基片前对夹具进行预热；

[0035] 3. 预热后清洁沉积夹具；

[0036] 4. 将防摩擦护垫6贴在基片4的上下边缘，同时插入轨道槽内，放好后再将防摩擦护垫6抽出；

[0037] 5. 将装有基片4的沉积夹具推入烘箱内进行预热；

[0038] 6. 将预热好的装有基片4的沉积夹具推入真空室内，电极板2与射频电源连接好；

[0039] 7. 对真空室进行沉积前抽真空，进入测试阶段；

[0040] 8. 根据产品对应的工艺参数设定氩气流量和射频（RF）功率 ，打开氩气控制阀，当压力稳定到工艺值时开始放电测试，测试完成后，停止放电，关闭氩气进气，进入沉积P层阶段；

[0041] 9. 对真空室进行抽高真空，根据产品对应的工艺参数设定P型混合气、氢气和射频功率，打开P型混合气和氢气控制阀开始进气，当沉积压力稳定到对应产品的工艺值时，开始放电沉积，P层沉积完后，停止放电，关闭P型混合气和氢气进气，进入沉积I层阶段；

[0042] 10.对真空室进行抽高真空，根据产品对应的工艺参数设定I层硅烷气、氢气和射频功率，打开 I层硅烷气和氢气控制阀开始进气，当沉积压力稳定到对应产品的工艺值时，开始放电沉积，I层沉积完后，停止放电，关闭I层硅烷气和氢气，抽真空进入沉积过渡层阶段；

[0043] 11.对真空室进行抽高真空，打开氩气和氢气控制阀进气，当沉积压力稳定到对应的工艺值时，开始放电，过渡层沉积完后，停止放电沉积，关闭氩气和氢气，抽真空进入沉积N层阶段。

[0044] 12.对真空室进行抽高真空，根据产品对应的工艺参数设定N型混合气、氢气和射频功率，打开N型混合气和氢气控制阀进气，当沉积压力稳定到对应产品的工艺值时，开始放电沉积， N层沉积完后，停止放电，关闭N型混合气和氢气进气，完成沉积镀膜阶段。

[0045] 13.对真空室进行抽高真空，关闭抽气系统开始充液氮，打开炉门。

[0046] 14. 松开射频电源接头，将夹具推出真空室冷却；

[0047] 15.把防摩擦护垫6插入基片4与电极板2之间的缝隙内，缓慢地将沉积好的基片4和防摩擦护垫6同时拉出夹具，完成基片4的沉积。

[0048] 实施例一：

[0049] 如图3所示，沉积夹具内电极板阵列中位于两边的电极板单面放电，其他的电极板均为双面放电，电极板的每个放电面上装有一块待沉积的基片4，基片4放置在电极板两端对称的导轨的导槽内，该导轨的导槽为弧形单边槽3，将弧形单边槽通过固定螺栓5安装在沉积盒1内的电极板2两端边缘处，使电极板两端的弧形单边槽的下钩弧3-2为上下相对的弧形槽口，且电极板两端的导槽之间的间距略大于沉积基片的尺寸，为了减少绕射的发生，导轨的导槽具有一个结构宽度，该结构宽度具有一定的弹性，能使防摩擦的护垫容易插入和抽取，同时使电极板2与基片4之间有一个贴紧的面接触。在将基片4插入弧形单边槽内时，先将防摩擦护垫6擦入上下两弧形单边槽的边缘平台I3-1上，基片安装完毕后，取出防摩擦护垫6，电极板2与基片4之间有一个贴紧的面接触。在沉积基片4上镀膜，沉积完成后，在取出基片4前，先将防摩擦护垫6擦入两弧形单边槽的边缘平台I3-1上，再取沉积好的基片4。

[0050] 本发明沉积夹具内电极板上的导轨及导槽采用挤出铝型材，加工简单，不易变形，成本低，导轨导槽由铝合金材料制成，硬度高，在喷砂清洗时不会被损坏，弧形单边槽的弧形结构和基片的圆角一致，方便基片擦入，且基片稳固的放置在导轨导槽内，不晃动。

[0051] 实施例二：

[0052] 如图4所示，沉积夹具内电极板阵列中的电极板放电面上装有两块待沉积的基片4，该基片放置在电极板端部和中部配合安装的导槽内。电极板2端部的导槽为弧形单边槽
3，电极板2中部的导槽为镜面对称的双边槽3’-2，待沉积的基片4的一端放置在电极板端部的导槽内，基片4的另一端放置在电极板中部的导槽内。将弧形单边槽3通过固定螺栓5安装在沉积盒1上的电极板2的上下两端边缘处，使弧形单边槽的的下钩弧3-2为上下相对的弧形槽口，同时将双边槽3’ -2通过固定螺栓5安装在电极板2的中间部位，在将基片
4插入电极板端部导槽和电极板中部双边槽3’-2之间时，先将防摩擦护垫6擦入弧形单边槽3的边缘平台I3-1和双边3’的边缘平台II3’-1上，基片装好后，再取出防摩擦护垫6，使电极板2与基片4之间有一个贴紧的面接触。开始在待沉积的基片4上镀膜，沉积完成后，在取出基片4前，先将防摩擦护垫6擦入电极板和基片之间，再取基片4。

[0053] 对于电极板阵列中电极板2的每个放电面装有两块以上的基片4时，可以在电极板的中间位置安装多个镜面对称的双边槽3’-2，而且可以根据基片4的尺寸调整双边导轨导槽的安装位置，这样可以使不同规格基片均可以在同一沉积夹具内沉积，解决了单一腔体只能沉积一种规格的技术难题。

[0054] 实施例三：

[0055] 见图7，本发明设计的沉积夹具还适用于沉积柔性薄膜太阳能电池。由于柔性基板4’通常采用薄的高分子材料或者薄金属材料，如果上下边均采用无压紧机构的轨道槽，柔性基板4’在槽内相当于自由放置，那么柔性基板4’会由于自重往下坠落，在中间部位出现鼓肚或波浪现象，无法与电极板2贴紧，影响沉积效果。因此对于柔性基板4’用沉积夹具，需要对柔性基板4’的上边缘进行压紧，使其不能往下坠落，在实施例1的基础上，本实施例将电极板的上端的导轨设有压紧机构，柔性基板4’由压紧机构压紧立放在导槽内，且待沉积的柔性基板4’由压紧机构压紧与电极板2紧密接触。设有压紧机构导轨的导槽是可以转动的，在放置柔性基板4’时通过拨动轴8使转动轴7转动克服压簧9的压力并带动转动轨道槽3”一起转动，使柔性基板4’很容易放置，当柔性基板4’放置好后，松开拨动轴8，转动轨道槽3”由于压在上面的压簧9的作用又使转动轨道槽3”压紧在柔性基板4’上，实现对柔性基板4’上边缘的压紧作用，使柔性基板4’能够很好平整地贴在电极板2上。

[0056] 见图7至图12，电极板导轨上的压紧机构主要由固定板11、转动轴7、拨动轴8、压簧9、定位销10以及转动轨道槽3”组成，转动轴7和压簧9连接导轨导槽3，且由固定板11安装在电极板2上，待沉积的柔性基板4’由压簧9压紧在电极板2的放电面上。固定板11为耐磨性好的金属板，由固定螺栓12通过固定孔11-2固定在电极板2的两头端面，在固定板11上面开有可以通过转动轴7的通孔11-1，通孔11-1大小刚好可以使转动轴7在其内部自由转动而不晃动，转动轴7从一侧穿过固定板11的通孔11-1、压簧9以及转动轨道槽3”的通孔3”-1，再穿过另一侧的压簧9以及固定板11的通孔11-1，在转动轴7的两端部开有固定孔7-1，将拨动轴8固定在其上，在其上还开有定位孔7-2，通过定位销10将转动轨道槽3”固定在转动轴上，使转动轨道槽3”能够与转动轴7一起转动，压簧9套在转动轴7的靠近固定板11内侧上，一边压脚压在电极板2上，另一边压脚压在转动轨道槽3”的压簧槽3”-4上，转动轨道槽3”的截面呈T字形，在上端有通孔3”-1，而且在靠近电极板
2的内侧顶部边缘制成与通孔3”-1同心的圆弧3”-2，使得转动轨道槽3”能够贴住电极板
2转动，在下部靠近电极板2的内侧有基片槽3”-5以及下端角向内的小凸圆3”-3，小凸圆
3”-3用来压紧柔性基板4’，在下端外侧有压簧槽3”-4，可以使压簧9的压脚不会滑脱。

[0057] 以上结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。