[发明专利]喷涂式超声波镀膜系统及镀膜方法

说明书

技术领域

一种镀膜系统及镀膜方法，尤其是指一种喷涂式超声波镀膜系统（supersonic spray coating system）及镀膜方法，可应用于精密镀膜制程，例如太阳能电池硅晶片背面钝化层的形成等。

背景技术

硅晶太阳能电池发展趋势为降低成本与提升效率。为了节省硅原料的使用以降低成本，以及解决薄型化硅晶片容易破片的问题，各种制程设备均由原始单一独立的型式朝向多工整合的型式发展。因此，如何提升硅晶太阳电池的效率与降低制造成本等课题，更是未来技术发展的重心。发展具有光电转换效率超过20%的硅晶太阳电池，也是迫切需求的关键技术。

在一高效率硅晶太阳能电池上，包括正向集光倒金字塔结构、选择性射极、双层抗反射层、背面钝化膜和背面点电极等关键结构，大多都是在真空环境下以黄光制程制作而成。黄光制程不仅制程复杂，且设备昂贵，往往造成量产的困难性，因此业界均致力于寻求取代黄光制程的方法。

PERL(Passivated Emitter,Rear Locally-diffused)结构太阳能电池关键的制程之一是背面钝化层，而目前公认最佳的钝化膜材料为氧化铝薄膜，而形成氧化铝薄膜镀膜普遍使用ALD或PECVD等设备。

ALD可镀制的高品质的氧化铝薄膜，但由于每次镀膜循环仅镀制一原子层约0.5nm的膜厚，因此镀膜效率不佳。PECVD虽有较佳镀膜效率，但其设备及制程较为复杂，导致镀膜成本的增加。

再者，无论是ALD或是PECVD，均需在超高真空环境中进行镀膜制程，并使用昂贵的甲基铝为原料，形成高真空环境的设备将导致整体镀膜成本的增加，且价格高昂的原料由于制造不易，导致镀膜效率不佳而造成量产困难。

因此，能够在非真空状态下进行氧化铝镀膜的喷涂式镀膜设备受到高度关注，因其拥有低设备成本与低材料成本的两大优势，拥有强大竞争力。但是喷涂式镀膜系统仍有其缺失，因其气体喷出为非定向，因此控制不易，使其喷涂于一基板材料时，膜厚均匀度难以掌控。

发明内容

为解决上述问题，本发明揭示一种喷涂式超声波镀膜系统。利用超声波振荡将镀膜所需浆料雾化为微小的液滴，并透过特制的风刀组使浆料形成帘幕状喷射，使浆料喷涂于基板上。此种喷涂式超声波镀膜系统在非真空环境下即可操作，具有制程简单，成本低廉的优点。并且，透过帘幕状喷射能使浆料更精准、更均匀喷涂在基板材料上，解决已知此种喷涂式超声波镀膜系统膜厚及均匀度难以控制的缺点。

本发明的一方面在提供一种喷涂式超声波镀膜系统，包含一雾化槽体、一雾气储存槽、一环型气环以及一风刀组。雾化槽体包含一振荡装置、一散热流体容器、一隔膜及一浆料容器。振荡装置设置于雾化槽体底部。散热流体容器设置于振荡装置上，散热流体容器包含一散热流体注入口。隔膜设置于散热流体容器上表面。浆料容器设置于隔膜上方，浆料容器并包含一浆料注入口。另外，雾气储存槽设置于雾化槽体上方；环型气环设置于雾气储存槽上；而风刀组设置于环型气环上方。其中，喷涂所需的一浆料由浆料注入口注入浆料容器，而雾化所需的一散热流体由散热流体注入口注入散热流体容器，振荡装置使散热流体在其表面发生一表面波，表面波以一超声波频率振荡并带动隔膜振动，使喷涂所需的浆料雾化，并透过环型气环输送一洁净气体形成气流，带动雾化的浆料入风刀组，并透过风刀组使喷出的雾化的浆料呈帘幕状。

依据本发明一实施例，散热流体容器呈倾斜状，其下方开口与雾化槽体内的一容置空间连通，浆料容器的下表面与散热流体容器的上表面呈对应倾斜状，用以限制散热流体液位及避免产生气泡。此外，喷涂式超声波镀膜系统中，环型气环是利用流场变化牵引导入洁净气体。

风刀组由金属板块加工形成一气流导向构造，其内部设有一冷却回路，用于防止雾化浆料温度上升。

上述的喷涂式超声波镀膜系统，还包含：一流体恒温装置，其与散热流体容器连接，使散热流体温度维持稳定；以及一风刀恒温装置，其与风刀组连接，使风刀组温度维持稳定。

本发明的另一方面在提供一种应用上述喷涂式超声波镀膜系统的镀膜方法，包含：准备一喷涂式超声波镀膜系统；准备一基板材料，基板材料设置与喷涂式超声波镀膜系统间隔一距离；准备一加热装置，加热装置与基板材料连接，用以加热基板材料至一预设温度；以及加热基板材料，并利用喷涂式超声波镀膜系统将雾化的浆料喷涂于基板材料的一表面。

依据本发明一实施例，喷涂式超声波镀膜系统可将雾化的浆料喷涂于基板材料的上表面或下表面。

附图说明