Apr. 19, 2024
在目前的太阳能硅基电池的生产过程中,广泛地使用了PECVD工艺(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)来沉积各种工艺薄膜,即等离子体增强化学的气相沉积法。其中PECVD工艺按照不同的沉积薄膜又分为:1)常规的电池表面的减反射膜即氮化硅薄膜(SiNx);2)PERC电池(Passivated Emitterand Rear Cell),意思是"钝化发射器和后部接触"的太阳能电池中的三氧化二铝(Al2O3)和氮化硅(SiNx)的复合薄膜或氮氧化硅(SiNO)薄膜;3)TOPcon(隧穿氧化层钝化接触,Tunnel Oxide Passivated Contact)太阳能电池中的非晶薄膜。
在PECVD的使用中,用到了石墨舟作为工装载具。石墨舟主要起到的作用是乘载硅片,并且在工艺过程中通电并促使等离子体辉光放电,产生工艺反应。并且在反应中,石墨舟也会被沉积上反应产生的膜,并且在重复使用中,薄膜沉积越来越厚,最后影响了石墨舟的导电性能,进入影响了沉积薄膜的工艺质量。故石墨舟到了一定的使用寿命,需要安排进行清洗,去除表面沉积的各种副产品薄膜。
目前清洗石墨舟的常规工艺是使用一定比例(25%±5%)的HF溶液泡洗石墨舟,然后用DI(去离子水)漂洗石墨舟,最后在烘箱中将石墨舟烘干,这三个过程每个过程时间均为8±2小时左右,也就是说完整的湿法清洗一个石墨舟的时间约为24小时左右。
目前清洗石墨舟都是采用的湿法清洗工艺,现有技术存在四大弊端:
一、清洗时间过长,湿法清洗一个石墨舟直到烘干需要24小时左右,为此企业需要多购买用于周转的石墨舟,带来了高昂的成本代价;
二、成本高,成本主要包含1)化学品费用,2)能耗费用和纯水费用,3)人工费用,4)因为清洗时间长,企业一般要多买实际用量的2倍左右的石墨舟参与周转;
为解决现有技术的缺陷,可采用等离子体干法刻蚀工艺,来清洗光伏生产用石墨舟,等离子刻蚀清洗主要通过等离子体清洗系统产生的等离子体轰击石墨舟表面膜层,并配合等离子体气体基团在石墨片表面吸附,并与表面膜层产生化学反应(CVD),最终实现清除石墨舟上沉积的薄膜。
等离子清洗工作流程与原理如下
1)通过自动化设备将石墨舟送入工艺腔体内,然后封闭工艺腔体,此时工艺腔体内部为常温常压;
2)然后通过真空抽气系统(包括干泵)对工艺腔体抽真空,直至真空压力到达预定压力(如20pa)。
3) 然后启动供气系统供应工艺气体,工艺气体采用含氟气体或含氟气体与氧气的混合气体,含氟气体选自CF4、CHF3、SF6、NF3、C2F6中的一种或几种;同时开启射频电源,根据石墨舟上要刻蚀清除的薄膜厚度调整辉光时间,直至石墨舟表面的薄膜被彻底清除干净;
等离子清洗石墨舟沉积膜层原理
主要是利用氟等离子体与石墨舟上的非晶硅发生反应,产生SiF4气体,从而达到清洗石墨舟的目的。
例如采用NF3清洗硅薄膜(Si),生成氟化硅(SiF4)和氮气(N2),其反应原理为:
3Si+4NF3=3SiF4↑+2N2↑
等离子清洗技术能解决传统太阳能电池制造工艺中对石墨舟实施湿法清洗工艺的弊端,采用等离子体干法刻蚀工艺,彻底取代传统的湿法清洗,带来了极大的便利,成本大大降低,效率加快,更加节能环保,占地更小。
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