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申请/专利权人：通威太阳能(成都)有限公司

摘要：本发明公开了一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺，涉及太阳能电池制造技术领域，该镀膜装置包括真空室，真空室内设有机械输送装置，机械输送装置的上方设有阴极结构，阴极结构包括阴极装置，阴极装置的两侧分别设有两套独立控制的工艺气体控制系统。该镀膜工艺，是利用上述装置实施镀膜，分别调节两套独立工艺气体控制系统提供差异化的氧气流量，在阴极装置两侧形成氧含量不同的等离子体区，制件随机械输送装置移动时先后在两个氧含量不同的等离子体区内溅射镀膜。该镀膜装置及镀膜工艺，可实现同靶材同设备条件下差异化镀膜设计，提高SHJ太阳电池的光电转化效率，其成本低、稳定性高，与现有镀膜技术兼容，具有广泛的应用前景和经济价值。

主权项：1.一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，其特征在于，利用TCO导电膜镀膜装置实施镀膜，所述TCO导电膜镀膜装置包括真空室301，所述真空室301内设置有机械输送装置306，所述机械输送装置306的上方设置有阴极结构，所述阴极结构包括阴极装置210，所述阴极装置210垂直于所述机械输送装置306的传输方向设置，所述阴极装置210的两侧分别设置有两套独立控制的工艺气体控制系统；在阴极装置210两侧提供差异化的氧气流量，在所述阴极装置210两侧形成氧含量不同的等离子体区，制件先后在所述两个氧含量不同的等离子体区内溅射镀膜，通过差异化的氧气流量，以实现差异化镀膜，所述TCO导电膜包括氧化铟、氧化锡、氧化镉、氧化钨、氧化钼、氧化钒、氧化钛、掺锡氧化铟、掺铝氧化铟、掺钨氧化铟、掺钛氧化铟、掺铯氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌及掺铝镓氧化锌中的一种或多种镀膜；当所述制件上待镀膜面为P型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置306的传输方向上先接触到的等离子体区域设置为高氧离子浓度区，其氧气供给3％，当所述制件上待镀膜面为N型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置306的传输方向先接触到的等离子体区域设置为低氧离子浓度区，其氧气供给3％。

全文数据：一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺技术领域本发明涉及太阳电池制备技术领域，具体为一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺。背景技术太阳电池发电（光伏发电）具有地域差异小、储量巨大、安全、无污染、资源永不枯竭等特点，已成为21世纪新能源和可再生能源技术的主力军。截至2018年底，全球累积装机量已超过400GW，成为新能源的主力军。SHJ太阳电池（siliconheterojunctionsolarcell）是一种高效太阳电池技术，也称HITR电池。该电池以n型单晶硅片为基板，在基板的前表面依次设置本征硅基薄膜、n型掺杂硅基薄膜叠层和氧化物透明导电薄膜（TCO），在基板的背面依次设置本征硅基薄膜、p型掺杂硅基薄膜叠层和氧化物透明导电薄膜（TCO），从而形成具有对称结构的双面受光太阳电池。在SHJ太阳电池中，非晶硅薄膜优异的钝化品质使电池具有很高的开路电压。然而，由于非晶硅薄膜导电性很差，故在非晶硅薄膜表面上必须覆盖一层TCO导电膜用于充分收集传递到非晶硅薄膜的光生载流子，同时TCO导电膜还具有表面减反射功能，可以减低表面反射损失。因此，TCO导电膜对提高电池的转换效率和稳定非常重要。目前，通常采用磁控溅射镀膜技术制备SHJ太阳电池的TCO导电膜。而从上述SHJ太阳电池的基本结构中可以看出，其前表面和后表面覆盖有导电类型完全相反的两种非晶硅薄膜，这使得其前表面和后表面的物理接触特性差异很大，采用统一的镀膜工艺，两种不同类型的非晶硅薄膜和TCO导电膜的功函数失配差异很大，很难实现良好的欧姆接触，严重影响SHJ太阳电池的输出效率。现有技术中，传统的镀膜装置在镀膜时真空箱内为统一的气体氛围，其功能单一，无法实现差异性镀膜。而为了解决上述难题，通常需要在设备中设计多腔室的多靶位阴极结构，在不同靶位上安装不同掺杂浓度的TCO靶材或者不同工艺条件来制备TCO导电膜叠，从而在起始层优化界面接触特性、终止层优化导电特性。该方法在一定程度上可以实现良好的界面传输，但其设备结构及工艺过程相对复杂，制约了太阳电池制造企业的设备选型及成本控制，严重阻碍了高效SHJ太阳电池的商业化推广及应用。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置及镀膜工艺，可实现同靶材同设备条件下差异化镀膜设计，提高SHJ太阳电池的光电转化效率，其成本低、稳定性高，与现有镀膜技术兼容，具有广泛的应用前景和经济价值。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，包括真空室，所述真空室内设置有机械输送装置，所述机械输送装置的上方设置有阴极结构，所述阴极结构包括阴极装置，所述阴极装置垂直于所述机械输送装置的传输方向设置，所述阴极装置的两侧分别设置有两套独立控制的工艺气体控制系统。进一步的，所述阴极装置包括至少一个阴极或者至少一个阴极组，所述阴极组为两个或者两个以上阴极按孪生排列的方式设置。进一步的，所述工艺气体控制系统包括供气板，所述供气板上均匀交叉排布设置有工艺气匀气装置和氧气匀气装置，所述工艺气匀气装置和氧气匀气装置均包含若干加工在所述供气板内的供气通道和若干加工在供气板一侧的出气孔，所述出气孔用于使所述供气通道与所述供气板的外界连通。进一步的，所述工艺气匀气装置的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门a，所述氧气匀气装置的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门b。进一步的，所述出气孔沿所述阴极装置长度方向上均匀分布，所述出气孔的大小从靠近所述控制阀门a或控制阀门b的一端起沿所述阴极装置的长度方向依次增大。进一步的，还包括TCO靶材，所述TCO靶材设置于所述阴极装置和所述机械输送装置之间。一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，利用上述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置实施镀膜，分别调节所述的两套工艺气体控制系统提供差异化的氧气流量，在所述阴极装置两侧形成氧含量不同的等离子体区，制件随所述机械输送装置移动时先后在所述两个氧含量不同的等离子体区内溅射镀膜。进一步的，当所述制件上待镀膜面为P型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置的传输方向上先接触到的等离子体区域设置为高氧离子浓度区，其氧气供给3%。进一步的，当所述制件上待镀膜面为N型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置的传输方向先接触到的等离子体区域设置为低氧离子浓度区，其氧气供给33%，从而可增加TCO导电膜的功函数，改善P型非晶硅薄膜TCO界面功函数失配现象，获得良好的欧姆接触。当制件上待镀膜面为N型非晶硅薄膜时，机械输送装置306的传输方向先接触到的等离子体区域设置为低氧离子浓度区，其氧气供给3%，从而可减小TCO导电膜的功函数，改善N型非晶硅薄膜TCO界面功函数失配现象，获得良好的欧姆接触。通过差异化的供气方式，可实现同靶材同设备条件下差异化镀膜设计，在保持量产效率和成品率的前提下，连续制备具有不同功能层的TCO导电膜堆，使用氧等离子体调控薄膜堆界面的有效功函数，优化非晶硅薄膜TCO界面接触特性，使SHJ太阳电池的光电转化效率最大化。进一步的，出气孔沿阴极装置210长度方向上均匀分布，出气孔的大小从靠近控制阀门a233或控制阀门b223的一端起沿阴极装置210的长度方向依次增大，通过对出气孔大小进行特定的设计，可以使同一匀气装置中各出气孔排出气体相对均匀，确保制件均匀镀膜。进一步的，上述阴极装置210包括至少一个阴极或者至少一个阴极组，阴极组为两个或者两个以上阴极按孪生排列的方式设置。设置成排的阴极组拓展了阴极装置210的长度，当阴极装置选用孪生排列的阴极组时，可针对每个阴极选择合适的材质，使得等离子体区材料元素可在1-N种连续变化，实现多种不同TCO材料叠层的覆膜。每个阴极两侧均设置上述工艺气控制系统，通过对各阴极的工艺气控制系统进行调控，可以在镀膜区域实现氧离子浓度的连续渐变，使得沿机械输送装置306的传输方向等离子体区氧离子浓度可以在0-50%连续变化，结合上述镀膜材质的选择，可以获得更佳的镀膜效果。进一步的，上述阴极选用平面阴极或选择阴极均可，上述阴极组选用平面阴极、旋转阴极或者两者的组合均可，可与现有技术中的SHJ太阳能电池的TCO导电膜镀膜方法完全兼容，同时，该镀膜工艺不仅适用于SHJ太阳能电池，同时也适用于对TCO导电膜薄膜有特殊要求的其他光电半导体器件镀膜，适用于包括氧化铟、氧化锡、氧化镉、氧化钨、氧化钼、氧化钒、氧化钛、掺锡氧化铟、掺铝氧化铟、掺钨氧化铟、掺钛氧化铟、掺铯氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌及掺铝镓氧化锌中的一种或多种镀膜。在太阳能电池制备技术领域具有广泛的应用前景和经济价值。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，包括真空室（301），所述真空室（301）内设置有机械输送装置（306），所述机械输送装置（306）的上方设置有阴极结构，所述阴极结构包括阴极装置（210），所述阴极装置（210）垂直于所述机械输送装置（306）的传输方向设置，所述阴极装置（210）的两侧分别设置有两套独立控制的工艺气体控制系统。2.根据权利要求1所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述阴极装置（201）包括至少一个阴极或者至少一个阴极组，所述阴极组为两个或者两个以上阴极按孪生排列的方式设置。3.根据权利要求1所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述工艺气体控制系统包括供气板，所述供气板上均匀交叉排布设置有工艺气匀气装置（231,232）和氧气匀气装置（221,222），所述工艺气匀气装置（231,232）和氧气匀气装置（221,222）均包含若干加工在所述供气板内的供气通道和若干加工在供气板一侧的出气孔，所述出气孔用于使所述供气通道与所述供气板的外界连通。4.根据权利要求3所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述工艺气匀气装置（231,232）的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门a（233），所述氧气匀气装置（221,222）的一端设置有用于控制其供气通道通断及供气流量的控制阀门b（223）。5.根据权利要求4所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，所述出气孔沿所述阴极装置（210）长度方向上均匀分布，所述出气孔的大小从靠近所述控制阀门a（233）或控制阀门b（223）的一端起沿所述阴极装置（210）的长度方向依次增大。6.根据权利要求1所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置，其特征在于，还包括TCO靶材（302），所述TCO靶材（302）设置于所述阴极装置（210）和所述机械输送装置（306）之间。7.一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，其特征在于，利用如权利要求1所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜装置实施镀膜，分别调节所述的两套工艺气体控制系统提供差异化的氧气流量，在所述阴极装置（210）两侧形成氧含量不同的等离子体区，制件随所述机械输送装置（306）移动时先后在所述两个氧含量不同的等离子体区内溅射镀膜。8.根据权利要求7所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，其特征在于，当所述制件上待镀膜面为P型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置（306）的传输方向上先接触到的等离子体区域设置为高氧离子浓度区，其氧气供给3%。9.根据权利要求7所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，其特征在于，当所述制件上待镀膜面为N型非晶硅薄膜时，所述机械输送装置（306）的传输方向先接触到的等离子体区域设置为低氧离子浓度区，其氧气供给3%。10.根据权利要求7所述的一种SHJ太阳电池的TCO导电膜镀膜工艺，其特征在于，适用于包括氧化铟、氧化锡、氧化镉、氧化钨、氧化钼、氧化钒、氧化钛、掺锡氧化铟、掺铝氧化铟、掺钨氧化铟、掺钛氧化铟、掺铯氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌及掺铝镓氧化锌中的一种或多种镀膜。

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