[发明专利]氧化铝膜制备装置

说明书

本发明公开了一种能够直接将液态三甲基铝作为原料供应的氧化铝膜制备装置。该装置包括真空沉积室，真空沉积室内设有石墨舟，真空沉积室上设有进气口与排气口，真空沉积室内设置有进气主管和排气主管，进气口上连接有用于通入制程气体的进气装置，通过对进气装置进行改进，增加蒸发器，先将液态的三甲基铝蒸发成气态后再用氩气裹带气态的三甲基铝并和一氧化二氮混合后进入真空沉积室即可，无需在进行镀膜之前事先对液态的三甲基铝进行气态话，减少了气态三甲基铝的存储和运输难题，直接在真空沉积过程中一边转化一边使用，其安全性大大提高，而且减少了工序和工人的工作量，提高了镀膜效率。适合在太阳能电池硅片加工设备领域推广应用。

技术领域

本发明涉及太阳能电池硅片加工设备领域，尤其是一种氧化铝膜制备装置。

背景技术

为了提高晶体硅电池的转换效率，减少电池片的表面复合是一种有效的方法，这种效果称做钝化。在电池片的正面，减反射薄膜起到了良好的表面钝化作用；在电池片的背面，经过研究人员的分析和测试，铝背场的钝化效果还有很大的提升空间。研究人员从这个角度开发了背钝化电池，即通过在电池片背面镀钝化膜的方式来提升钝化效果。背钝化电池降低了电池片背面的载流子复合，增强了长波光的响应，提高了电池的开路电压，最终电池的效率也将得到提升。SiO2、非晶硅和氧化铝都可以作为背钝化膜，目前的背钝化电池常采用氧化铝作为背钝化膜。

在晶体硅太阳能电池制造过程中，制备氧化铝膜通常采用等离子体增强化学气相沉积法，简称为PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)，PECVD是利用强电场使所需的气体源分子电离产生等离子体，等离子体中含有很多活性很高的化学基团，这些基团经过经一系列化学和等离子体反应，在硅片表面形成固态薄膜。

目前，在晶体硅太阳能电池制造过程中，用于制备氧化铝膜的装置主要包括设置有炉门的真空沉积室，真空沉积室内设有石墨舟，硅片放置于石墨舟上，真空沉积室上设有进气口与排气口，所述真空沉积室内设置有进气主管和排气主管，所述进气主管水平设置在石墨舟上方，所述进气主管与进气口连通，所述进气口上连接有用于通入制程气体的进气装置，所述排气主管水平设置在石墨舟下方，所述排气主管与排气口连通，所述排气口上连接有真空泵，真空泵的进口与排气口连通，真空泵的出口连接有尾排管，所述制程气体是指在氧化铝膜制备过程中用于反应的气体，一般情况下，在氧化铝膜制备过程中所使用的制程气体主要有以下三种：氩气、气态三甲基铝、一氧化二氮，该氧化铝膜制备装置的工作过程如下：将三制程气体分别通入真空沉积室内，不同的制程气体在真空沉积室内混合后并且在真空沉积室内电离成离子，经过多次碰撞产生大量的活性基，逐步附着在太阳能电池硅片的表面，形成一层氧化铝薄膜。这种氧化铝膜制备装置在实际使用过程中存在以下问题：首先，由于真空沉积过程中所需要的是都是气态分子，氩气和一氧化二氮在常温常压下都是气态，而且化学状态稳定，没什么危害，但是三甲基铝在常温下是液态，因此，在进行真空沉积前都是需要将其雾化成气态，而且三甲基铝遇水和空气都极其容易发生爆炸，因此，气态的三甲基铝不论是运输和保存都非常不方便，其次，在氧化铝膜制备装置工作的过程中，真空沉积室内的三种制程气体混合的越均匀，硅片表面形成的氧化铝膜才会更加均匀，现有的真空沉积过程中三种制程气体都是先通入真空沉积室后才进行自然混合，其混合均匀度非常差，经常导致同一批次的硅片表面氧化铝膜厚度层次不齐，严重影响镀膜的质量；再者，在氧化铝膜制备装置工作的过程中，真空沉积室内的温度需保持在一个稳定的范围内，由于现有的氧化铝膜制备装置都是直接将氩气、气态三甲基铝、一氧化二氮的混合气直接通入真空沉积室内，由于氩气、一氧化二氮的温度较低，一般接近室温，当二者进入温度高达400摄氏度的高温环境后，势必会对真空沉积室内的温度造成较大的影响，如果真空沉积室内温度波动变化较大会导致最后形成的氧化铝膜质量层次不齐，影响电池片的转换效率；另外，现有的氧化铝膜制备装置在沉积过程中产生的尾气都是在真空泵的作用下，依次沿排气主管、真空泵、尾排管排放到外界，由于沉积过程中三甲基铝有一部分不能完全反应，没有反应的三甲基铝和尾气混合在一起排出，三甲基铝气体遇到空气就会爆炸，由于尾气在排放管以及真空泵内都不会遇到空气，也就不会发生爆炸，但是一旦尾气进入尾排管后，由于尾排管与外界空气连通，因此，进入尾排管的尾气中含有的三甲基铝很容易爆炸，使得尾排管经常爆炸，造成生产事故，其安全性较差；最后，进入真空沉积室内的混合制程气体如何均匀的分布在真空沉积室内直接影响硅片表面的镀膜质量，目前对于如何使进入真空沉积室内的混合制程气体均匀的分布在真空沉积室内一直是一个亟待解决的问题。