[发明专利]一种自动上下料及自动翻片系统及其工作方法

说明书

本发明提供了一种自动上下料及自动翻片系统及其工作方法，该系统与PECVD设备的无缝对接，为双面异质结太阳能电池的PECVD设备上下料过程及两台PECVD系统之间的自动翻片过程提供了一个高洁净度、低湿度、低氧气含量的工作环境，解决了双面异质结太阳能电池制备过程中产能和电池转换效率不能同时兼顾的困难。

技术领域：

本发明涉及制备薄膜/晶硅异质结太阳能电池的量产PECVD设备领域，特别涉及其中的一种自动上下料及自动翻片系统及其工作方法。

背景技术：

薄膜/晶硅异质结太阳能电池(以下简称异质结太阳能电池)属于第三代高效太阳能电池技术，它结合了第一代晶硅与第二代硅薄膜的优势，具有转换效率高、温度系数低等特点，特别是双面的异质结太阳能电池转换效率可以达到26%以上，具有广阔的市场前景。

在制备双面异质结太阳能电池的PECVD工艺段，为避免交叉污染，需要2台PECVD设备，一台用于硅片一面的I/N覆膜，另一台用于硅片另一面I/P的覆膜。两台PECVD设备之间的衔接，传统方法是采用人工传递及翻面，然而这种方法有诸多缺点，一是会增加碎片率及不稳定性；二是由于异质结太阳能电池本身的制备条件相对于其它电池要严格很多，其工艺制程对硅片表面的洁净程度要求极高，而硅片在高温时又极易被氧化和污染，所以当硅片从PECVD设备出片腔出来时应使硅片温度降至室温，否则电池效率就会下降。显然，降温过程会耗费较长时间，影响设备的产能。

另一方面，由于异质结太阳能电池晶硅部分的作用是吸收光能，所以通常会在硅片表面制备绒面结构以增强光吸收能力；而异质结太阳能电池的薄膜部分包括了用于构建内电场的N或P层和用于补偿悬挂键的钝化层I层，所以薄膜部分厚度通常只有3-15nm，特别是I层非晶硅膜厚度一般小于10nm，这远小于普通薄膜太阳能电池的百纳米量级厚度。非常薄的膜厚必然要求很短的覆膜工艺时间，如I层非晶硅薄膜的工艺时间为10-60s。很短的工艺时间使工业产能的提高成为可能，但这要求电池其他步骤的耗时必须很好的匹配工艺时间。此时，前段所述因降温等待而耗费的时间显然成为提升产能的瓶颈。因此，若能省略硅片降温过程使其直接高温传输且不被氧化和污染，就会实现高产能高转换效率的目的，带来巨大商业价值。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供了一种自动上下料及自动翻片系统及其工作方法，该系统与PECVD设备的无缝对接，为双面异质结太阳能电池的PECVD设备上下料过程及两台PECVD系统之间的自动翻片过程提供了一个高洁净度、低湿度、低氧气含量的工作环境，解决了双面异质结太阳能电池制备过程中产能和电池转换效率不能同时兼顾的困难。

为此，本发明提供了一种自动上下料及自动翻片系统，应用于两台含有独立的进片腔、出片腔以及反应腔的PECVD设备中，所述系统包括：氮气房，用于提供洁净度小于等于0.5微米颗粒物100级、氧气含量低于5%、相对湿度小于10%的氮气环境；两套自动上料装置，分别与所述两台PECVD设备的进片腔对接，用于完成对所述PECVD设备的硅片上料工作；两套自动下料装置，分别与所述两台PECVD设备的出片腔对接，用于完成对所述PECVD设备的硅片下料工作；

自动翻片装置，设置于相邻的两台PECVD设备之间，用于完成所述硅片的翻转工作；所述自动上料装置、自动下料装置、自动翻片装置均位于所述氮气房内；所述PECVD设备用于制备双面的薄膜/晶硅异质结太阳能电池。

可选地，所述PECVD设备的反应腔工艺温度为160-280℃。

可选地，所述自动上料装置进行硅片上料工作的温度高于60℃。

可选地，所述自动下料装置进行硅片下料工作的温度高于80℃。

可选地，所述氮气房从初始充氮气开始至达到所述氮气环境的时间小于15分钟，所述氮气房从排出氮气开始至达到氧气含量为20%的时间小于10分钟。