非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置及其串接系統的製作方法
2023-05-07 00:40:51
專利名稱：非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置及其串接系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置及其串接系統。
背景技術：
太陽能是一種取之不盡，不汙染環境、價格不會增長、可再生的能源。太陽能光伏發電無噪聲、無汙染，能量隨處可得，不受地域限制，無需消耗材料，可以無人值守，容易儲存等優點。太陽能發電是直接將太陽能轉換為電能的高端技術，它的發展經歷了單晶矽、多晶矽階段。單晶矽太陽能電池存在製造複雜、成本高、笨重及光伏轉化率低、易碎裂等缺點，多晶矽在技術上有了很大的進步和提高，但就成本而言，仍無法與傳統的能源競爭。而非晶矽或微晶矽太陽能電池則能大幅度地降低生產成本。中國專利CN2404215公開了一種真空隔離的線列式、分室連續沉積非晶矽薄膜的太陽能電池製作裝置，它由七個真空室線列式排列而成，七個真空室從右至左依次為進片室、反應室P、過渡室、反應室I、過渡室、反應室N和出片式。這種太陽能電池製作裝置結構無法靈活調整，生產效率低。
發明內容
本發明提供一種生產效率高、結構可以靈活調整、生產成本低的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置及其串接系統。
本發明的技術方案如下一種非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，它包括多個真空鍍膜室、真空系統、氣路裝置，所述多個真空鍍膜室列繞於中央真空轉換區周圍，中央真空轉換區內設有馬達驅動的機械臂，各鍍膜室與中央真空轉換區之間由氣動閘閥相隔離；
真空鍍膜室內設有輪軌、用於傳送襯底的軌道車，鍍好的襯底由機械臂轉換到另一真空鍍膜室；真空鍍膜室內同時還設有電極組件及加熱器；所述的真空系統包括真空泵，真空泵通過閥門與中央真空轉換區、真空鍍膜室相連；氣路裝置包括氣源和氣體多頭管路，氣源通過氣體多頭管路與各真空鍍膜室相連，管路上設有閥門及流量控制器。
本發明中所述的真空鍍膜室可以為等離子增強化學蒸汽鍍膜室，包括p層鍍膜室、i層鍍膜室和n層鍍膜室，鍍膜室內的電極組件的負極接射頻電源，對地高頻絕緣安裝；所述的鍍膜室中有兩個或兩個以上的i層鍍膜室。所述的軌道車為設有滾輪的容納襯底的捲軸匣，由襯底驅動裝置將柔性襯底卷繞在捲軸上或從捲軸上展開。所述的真空鍍膜室內四個射頻區。
本發明中所述的真空鍍膜室出可以為濺射鍍膜室，包括鍍銀層鍍膜室、鍍氧化鋅層鍍膜室，鍍氧化銦錫層鍍膜室，鍍膜室內的電極組件包括濺射陰極和靶。濺射鍍膜室內有四個濺射區，每個濺射區內有四個矩形的磁子濺射陰極。
本發明所述的真空鍍膜室中有一個備用的鍍膜室。
非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置的串接系統，它由多個太陽能電池的製造裝置串接而成，相鄰製造裝置中兩個相對的真空鍍膜室互相連接，連接的真空鍍膜室與轉換室相連，轉換室與襯底進出口相連，真空鍍膜室與轉換室之間設有氣動閘閥。
採用上述技術方案後，通過中央真空轉換區內的機械臂用拿取與置放原理來插入、抽取及轉換真空鍍膜室中捲軸匣中的襯底，從一個鍍膜室轉換到另一個轉換室中進行鍍膜處理。每個鍍膜室可以是等離子增強化學蒸汽鍍膜室，也可以是濺射鍍膜室，每個鍍膜室內有四個工作區，所有鍍膜室和工作區可同時操作，大大提高了生產效率。一般非晶矽均含有p層、i層和n層，其中i層厚度最厚，因此在鍍膜過程中，i層成為限制鍍膜速率的一層，如增設多個i層鍍膜室，系統的生產量大大提高，可根據需求而加延i層鍍膜室以增加出產量，因此本發明可靈活地調整結構，進一步提高生產效率。且本發明的結構既適用於柔性襯底，也同樣適用於剛性襯底。正由於採用鍍膜室列繞於中央真空轉換區，它可以多設有一個備用的鍍膜室，可不停機進行維修。鍍膜室與中央真空轉換區相連，可以避免交叉汙染。本發明適宜於連續地工業化生產，成本低，光伏轉化率高達12％-14％。本發明的另一個特點是可以將多個具有上述結構的太陽能電池製造裝置串接起來，很容易無限制地加裝延伸，增加生產量。
圖1為本發明的結構框圖。
圖2為本發明鍍膜室內捲軸匣及電極組件部分的示意圖。
圖3為本發明太陽能電池製造裝置的串接系統示意圖。
具體實施例方式
參照附圖，非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，它包括多個真空鍍膜室、真空系統和氣路裝置。
圖1中的中央真空轉換區10為不鏽鋼八角形物，其八邊可容納許多開口作為下列用途七個開口用於和真空鍍膜室連接，一個開口用於襯底的進入和退出。
七個多個真空鍍膜室列繞於中央真空轉換區10周圍，此中央真空轉換區內有一精確運作的機械臂11，機械臂11由馬達驅動，用「拿取與置放」原理來作插入、抽取及轉換鍍膜室中的襯底，將襯底從一個鍍膜室轉換至另一個鍍膜室。各真空鍍膜室與中央真空轉換區10之間由氣動閘閥9相隔離。
真空鍍膜室可以為等離子增強化學蒸汽鍍膜室，包括p層鍍膜室2、i層鍍膜室3和n層鍍膜室4，中央真空轉換區10周圍可以設有兩個或兩個以上的i層鍍膜室3。
所述真空鍍膜室是一個不鏽鋼高真空操作室。鍍膜室設有一個加熱器，加熱器用於加熱捲軸匣12中的襯底13，溫度是由加熱器底部的熱電偶來監測的。所述的鍍膜室還設有一個射頻電極組件，它的負極接射頻電源15。該射頻電極組件包括一個黑暗空間遮擋屏16(不鏽鋼)和一個射頻板14(不鏽鋼)經由陶瓷絕緣體連接到接地板。而射頻連接地一直到射頻板都要被遮擋，以保證適當的等離子體偶合，防止電力漏出。射頻電極組件有手動可調旋鈕，陽極和陰極的距離可調節。
真空鍍膜室內設有輪軌和用於傳送襯底13的軌道車，軌道車為設有滾輪的捲軸匣12，由襯底驅動裝置將柔性襯底13卷繞在捲軸上或從捲軸上展開。捲軸匣可在每一鍍膜室內移動至合適的位置，襯底驅動裝置可將柔性襯底13從一捲軸移到另一捲軸，在轉移過程中對襯底13進行鍍膜。在一卷鍍膜結束後，柔性襯底13材料可卷回到原來的捲軸並鎖住定位，然後可卸離以便轉送到下一個鍍膜室。
每個鍍膜室有四個射頻區17，每個射頻區17允許一捲軸匣12被處理。p層鍍膜室2、i層鍍膜室3和n層鍍膜室4的射頻電源15各由一個高功率射頻產生器(13.56MHz、600W)提供，一個射頻電源15同時供應4個射頻區17。
在多個真空鍍膜室中可以設有一個備用的鍍膜室。
真空鍍膜室也可以為濺射鍍膜室，包括鍍銀層鍍膜室5、鍍氧化鋅層6鍍膜室，鍍氧化銦錫層鍍膜室1，即透明導電層鍍膜室1，鍍膜室內的電極組件包括磁子濺射陰極和靶，磁子濺射陰極和靶裝於鍍膜箱的濺射區中，用來濺射金屬Ag層、ITO層和氧化鋅層，濺射陰極為矩形，可勝任直流或射頻操作，可允許使用非磁性濺射靶。濺射鍍膜室內有四個濺射區，每個濺射區內有四個矩形的磁子濺射陰極。四個濺射區同時被操作，而每個濺射區內只有3個陰極被濺射。四個直流電源(1500W)用來濺射金屬如Ag。四個高功率射頻產生器(13.56MHz、1500W)來濺射ZnO，每個射頻電源同時供給每個區的四個陰極。四個高功率射頻產生器(13.56MHz、1500W)來濺射ITO，每個射頻電源同時供給每個區的四個陰極。
真空系統包括真空泵，真空泵通過閥門與中央真空轉換區10、真空鍍膜室相連。
氣路裝置包括氣源7和氣體多頭管路8，氣源7通過氣體多頭管路8與各真空鍍膜室相連，管路上設有閥門及流量控制器。氣路裝置向真空鍍膜室中通入橫跨襯底的均勻流動的氣體，從而在反應中形成鍍膜層。
本發明由電腦控制，通過電腦可控制各鍍膜室內的工作過程；對機械臂和襯底位置操作及狀況的顯示；以及顯示襯底在濺射鍍膜室內振動情況等。
本發明非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置之間可以相互連接組成串接系統，它是這樣實現的相鄰製造裝置中兩個相對的真空鍍膜室互相連接，連接的真空鍍膜室與轉換室18相連，轉換室18與襯底進出口相連，真空鍍膜室與轉換室18之間設有氣動閘閥。轉換室18是一個不鏽鋼高真空操作室，在前方有一鉸鏈門，上有一視窗，作為裝載和卸載捲軸匣12用。
權利要求
1.一種非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，它包括多個真空鍍膜室、真空系統、氣路裝置，其特徵在於所述多個真空鍍膜室列繞於中央真空轉換區(10)周圍，中央真空轉換區(10)內設有馬達驅動的機械臂(11)，各鍍膜室與中央真空轉換區(10)之間由氣動閘閥(9)相隔離；真空鍍膜室內設有輪軌、用於傳送襯底的軌道車，鍍好的襯底(13)由機械臂(11)轉換到另一真空鍍膜室；真空鍍膜室內同時還設有電極組件及加熱器；所述的真空系統包括真空泵，真空泵通過閥門與中央真空轉換區(10)、真空鍍膜室相連；氣路裝置包括氣源(7)和氣體多頭管路(8)，氣源(7)通過氣體多頭管路(8)與各真空鍍膜室相連，管路上設有閥門及流量控制器。
2.根據權利要求1所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，其特徵在於所述的真空鍍膜室為等離子增強化學蒸汽鍍膜室，包括p層鍍膜室(2)、i層鍍膜室(3)和n層鍍膜室(4)，鍍膜室內的電極組件的負極接射頻電源(15)，對地高頻絕緣安裝。
3.根據權利要求2所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，其特徵在於所述的鍍膜室中有兩個或兩個以上的i層鍍膜室(3)。
4.根據權利要求2所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，其特徵在於所述的軌道車為設有滾輪的容納襯底(13)的捲軸匣(12)，由襯底驅動裝置將柔性襯底(13)卷繞在捲軸上或從捲軸上展開。
5.根據權利要求2所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，其特徵在於所述的真空鍍膜室內有四個射頻區(17)。
6.根據權利要求1所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，其特徵在於真空鍍膜室為濺射鍍膜室，包括鍍銀層鍍膜室(5)、鍍氧化鋅層鍍膜室(6)，鍍氧化銦錫層鍍膜室(1)，鍍膜室內的電極組件包括濺射陰極和靶。
7.根據權利要求6所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，其特徵在於濺射鍍膜室內有四個濺射區，每個濺射區內有四個矩形的磁子濺射陰極。
8.根據權利要求1所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，其特徵在於所述的真空鍍膜室中有一個備用的鍍膜室。
9.根據權利要求1所述的非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置的串接系統，其特徵在於它由多個太陽能電池的製造裝置串接而成，相鄰製造裝置中兩個相對的真空鍍膜室互相連接，連接的真空鍍膜室與轉換室(18)相連，轉換室(18)與襯底進出口相連，真空鍍膜室與轉換室(18)之間設有氣動閘閥。
全文摘要
本發明公開了一種非晶矽或微晶矽太陽能電池製造裝置，它包括多個真空鍍膜室、真空系統、氣路裝置，所述多個真空鍍膜室列繞於中央真空轉換區(10)周圍，中央真空轉換區(10)內設有馬達驅動的機械臂(11)，各鍍膜室與中央真空轉換區(10)之間由氣動閘閥(9)相隔離。所有鍍膜室和工作區可同時操作，大大提高了生產效率。可根據需求而加延i層鍍膜室以增加出產量，因此本發明可靈活地調整結構，進一步提高生產效率。本發明適宜於電池的連續工業化生產，成本低，光伏轉化率高達12％－14％。
文檔編號H01L31/0216GK1793417SQ20051002251
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月22日 優先權日2005年12月22日
發明者吳海生, 成順康, 黃金鹿, 成礫, 吳娟, 王秀娟 申請人:姜堰新金太陽能光伏製造有限公司