[发明专利]大面积薄膜沉积设备

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种大面积薄膜沉积设备。

背景技术

微晶硅薄膜电池没有非晶硅薄膜电池的光致衰减效应，而且相对于非晶硅薄膜电池，微晶硅薄膜电池具有更高的电池转换效率。微晶硅薄膜电池具有非常小的光学带隙(1.1eV)，作为薄膜双结叠层电池或三结叠层电池的底电池，能够明显地提高薄膜电池的转换效率。如单结非晶硅薄膜电池的效率为7-8％，而以微晶硅作为底电池的非晶硅/微晶硅双结叠层电池的转换效率可以达到9-10％，作为三结的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅叠层电池的转换效率则可以提高到11-12％。

然而，微晶硅薄膜和晶体硅一样，都是属于间接带隙的半导体材料，吸收系数低于非晶硅薄膜，因此为了实现对太阳光的完全吸收，需要制备厚度较薄的微晶硅膜层。在微晶硅薄膜的沉积技术当中，即使采用目前最优化的光陷阱技术，实际制备中微晶硅膜层的厚度也在1um。这在生产上大大增加了制备的时间，限制了生产规模的提高和成本的降低。因此，如何提高微晶硅薄膜电池的沉积速率，缩短沉积的过程和时间，是大规模低成本生产的前提。

目前，常用的高速沉积微晶薄膜的制备方法主要是在高功率和高压力的条件下采用等离子体增强气相化学沉积法。一方面这种制备方法的沉积速率提高有限，大规模的生产一般为0.5nm/s；另一方面，高的沉积压力增大了气体的气相反应的概率，容易形成聚合物的颗粒，导致薄膜沉积的不均匀性。同时，较高的沉积功率，增大了等离子体的弧电压，从而使极板附近的离子加速轰击已经沉积好的膜层，增加了膜层的缺陷。甚高频等离子体增强化学气相沉积法，可以进一步提高微晶硅薄膜的沉积速率，同时能够降低高能离子对膜层表面的轰击的破坏，这是由于高的沉积频率增加了电子的密度，同时减小了离子的能量。但是，由于随着沉积频率的升高和电极尺寸的增大，驻波效应的产生会极大的降低电极板电压分布的均匀性，从而降低微晶硅薄膜沉积的均匀性。

另外在基板的边缘处，由于电压分布的不连续，降低了电极电压，使沉积的膜层相对基板中间位置变薄。而在阴极周围，由于腔室或盒体的内壁与阴极更接近，且气体在腔室的内壁处流动相对较慢，因此这一区域的气体离解率较大，会导致沉积的膜层较厚。以上目前存在的问题都对高速沉积微晶硅薄膜的均匀性提出了挑战。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种大面积薄膜沉积设备，能够提高快速沉积大面积微晶硅薄膜的均匀性。

为达到上述目的，本发明提供的一种大面积薄膜沉积设备，包括腔体和腔体内部的平行放置的激励电极板和接地电极板、射频电源、进气管路以及排气阀门，基板位于接地电极板表面，所述激励电极板面向接地电极板的表面为具有高斯分布形状的曲面。

所述射频电源的馈入方式为在所述激励电极板上面的中心位置单点馈入。

所述接地电极板的接地方式为中心位置单点接地。

所述激励电极板的曲面弦处具有介质薄板。

所述基板的四周具有薄层的铝框。

所述基板的四周具有薄层的PET等介质材料层，覆盖在基板的边缘表面。

所述接地电极板与腔体内壁的距离大于10cm。

所述介质薄板上具有优化分布的气孔。

所述设备还包括连接于激励电极板和接地电极板两侧边缘的排气孔栅。

本发明的优点：

本发明的大面积薄膜沉积设备，通过优化电极结构设计、反应气体进气和排气方式设计以及电源的馈入和接地方式设计等，能够使1.4m2的大尺寸的微晶硅薄膜，在沉积速率为0.5nm/s的情况下，均匀性保持在15％以内，大大提高了高速沉积微晶硅薄膜的均匀性。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为现有的大面积薄膜沉积设备结构示意图；

图2为根据本发明较佳实施例的大面积薄膜沉积设备结构示意图。

所述示图只是说明性而非限制性的，在此不能过度限制本发明的保护范围。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。