太阳能光伏PECVD镀膜设备

北极星太阳能光伏网讯:概述

前面几章已经介绍了太阳电池生产线上的清洗制绒、扩散和刻蚀等设备结构及性能参数。本章将着重阐述镀膜设备———等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，简称PECVD)。PECVD作为太阳电池生产线上的关键设备之一，其市场需求相当大，所以PECVD技术在70年代以来已成为研究的热点，并将不断成长为一项成熟的技术。PECVD与一般的CVD方法相比既有相同之处，又有它独特的优势。以下将详细介绍PECVD装置的原理、特点、结构参数、性能指标、操作规范和保养维修等。

图6.1PECVD的结构示意图

6.2PECVD的工作原理和特点

目前太阳能光伏市场上用的PECVD设备，国外的主要有德国centrotherm和日本岛津的镀膜设备;国内的主要有生产型管式PECVD，接下来就该管式PECVD的工作原理、结构性能参数、操作调试过程和维护保养工作做一个详尽的介绍。图6.1为PECVD的结构示意图。化学气相沉积(CVD)是反应气体在一定条件下分解并发生化学反应，最终生成固态物质沉积在基体表面继而形成薄膜的一种技术。在工艺上与其他薄膜沉积技术相比，具有沉积速度快、膜层质量好等优点，且已广泛应用于电子、光电子、表面改性等领域。该技术的缺点是沉积工艺温度过高，一般在(900℃～1200℃)之间，被处理的基体在高温下易变形、基体晶粒长大、致使基材性能发生改变，甚至某些相对低熔点的合金基材：如(Al合金)无法涂覆，而PECVD在很大程度上改进了CVD的这些缺点。PECVD技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。PECVD方法区别于其他CVD方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温下实现。其化学反应方程式为

利用高频电源辉光放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术被称为等离子体增强CVD。电子和离子的密度达109～1012个/cm3，平均电子能量可达1～10eV。成膜过程在真空中进行，大约在5～500Pa范围内。由于等离子体存在，促进气体分子的分解、化合、激发和电离，促进反应活性基团的生成，从而降低沉积温度。PECVD在200℃～500℃范围内成膜，远小于其他CVD在700℃～950℃范围内成膜。PECVD成膜均匀，尤其适合大面积沉积。由于在氨气压条件下，提高了活性基团的扩散能力，从而提高薄膜的生长速度一般可达30～300nm/min以上。