管式PECVD鍍膜均勻性的研究

楊飛飛 張雁東 崔龍輝

【摘 要】 本文主要研究管式PECVD后期使用中的鍍膜均勻性問(wèn)題，通過(guò)對(duì)鍍膜沉積的工藝條件、石墨舟飽和工藝參數(shù)的分析研究，找出最優(yōu)的沉積條件與參數(shù)，經(jīng)過(guò)改善后，電池片鍍膜整體質(zhì)量有很大提升，片內(nèi)與片間鍍膜顏色的一致性得到保障。

【關(guān)鍵詞】 PECVD;電池片;鍍膜;石墨舟

【中圖分類號(hào)】 TD32 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2019）04-0100-03 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1引言

目前晶硅電池的鍍膜方式主要使用PECVD原理，分為管式與板式，板式PECVD由于電極板與載板平行，并且不存在卡點(diǎn)，因此片內(nèi)及片間均勻性都較好。管式PECVD則不同，卡點(diǎn)、溫度及舟飽和都會(huì)影響其鍍膜的均勻性，導(dǎo)致舟內(nèi)電池片顏色波動(dòng)較大，尤其在設(shè)備使用后期，不同溫區(qū)或爐管之間顏色跳動(dòng)較大。本文主要針對(duì)以上問(wèn)題，一一提出解決辦法，保證設(shè)備后期鍍膜質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1片間均勻性改善

2.1.1問(wèn)題分析

目前存在的問(wèn)題是管內(nèi)爐口與爐尾存在鍍膜差異性，爐口鍍膜偏薄，爐尾偏厚，現(xiàn)對(duì)影響管內(nèi)均勻性的鍍膜沉積壓力、溫度分別進(jìn)行不同位置測(cè)試，具體數(shù)據(jù)如下表：

經(jīng)測(cè)試管內(nèi)不同位置壓力、溫度發(fā)現(xiàn)，壓力位置一致性較好，溫度位置差異性較大，且誤差超出允許的1.5%的范圍，已構(gòu)成鍍膜質(zhì)量差異的主要反應(yīng)條件。經(jīng)分析造成此現(xiàn)象的主要原因?yàn)楦鱾€(gè)爐管加熱絲長(zhǎng)時(shí)間使用存在老化問(wèn)題，個(gè)別溫區(qū)溫度無(wú)法達(dá)到設(shè)定值。

2.1.2具體措施

針對(duì)上述問(wèn)題，根本解決需要更換加熱絲，考慮到更換加熱絲成本高，且更換較復(fù)雜，如何能夠保證鍍膜質(zhì)量的情況下，找到相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的方法，既能做到設(shè)定溫度與實(shí)際溫度吻合，同時(shí)又能保證溫度設(shè)置的差異性補(bǔ)償，是目前面臨的困難。為此選取典型爐管，跟蹤其運(yùn)行記錄文件，掌握其每個(gè)溫區(qū)與設(shè)定值的差值大小，并與在線檢測(cè)相機(jī)所測(cè)膜厚作關(guān)聯(lián)分析，找出相應(yīng)調(diào)整的方向及幅度，如下：

從上表中看出達(dá)不到設(shè)定值主要集中在爐口的前兩個(gè)區(qū)，對(duì)應(yīng)檢測(cè)光學(xué)膜厚值也相應(yīng)偏低，依據(jù)其他正常區(qū)域溫度與膜厚關(guān)系，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，初步得出溫度變化幅度與光學(xué)膜厚的關(guān)系如下圖：

由上圖通過(guò)線性擬合得出線性因子為0.64，即溫度變化1℃，光學(xué)膜厚變化0.64。依據(jù)上述參數(shù)，調(diào)整相應(yīng)溫區(qū)的溫度補(bǔ)償，此處調(diào)整思路為爐口溫度，設(shè)定值為實(shí)際能夠達(dá)到的上限溫度，同時(shí)降低爐尾各溫區(qū)溫度設(shè)定值，保證不同位置溫度的一致性，同時(shí)調(diào)整整體沉積時(shí)間，保證膜厚在正常范圍內(nèi)。

按照以上配方參數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示修正后膜厚趨于平整，不同溫區(qū)差異性變小。

2.2片內(nèi)均勻性改善

2.2.1問(wèn)題分析

目前鍍膜工藝片內(nèi)均勻性主要涉及兩類，一種舟使用初期電池片邊緣容易發(fā)紅，一種舟使用后期邊緣容易發(fā)白。影響邊緣鍍膜的因素有卡點(diǎn)、舟的清洗和飽和，卡點(diǎn)與舟的清洗產(chǎn)線容易把控，不存在較大問(wèn)題，因此最大問(wèn)題主要集中在舟的飽和工藝，因各廠家舟的材質(zhì)差異性，以及舟壽命的關(guān)系，飽和工藝需要根據(jù)實(shí)際優(yōu)化出最優(yōu)的飽和參數(shù)。

為找出飽和方式對(duì)邊緣鍍膜影響的具體因素，通過(guò)假片飽和與空鍍飽和結(jié)合的方式，測(cè)試邊緣鍍膜情況，具體結(jié)果如下表：

通過(guò)上表數(shù)據(jù)看出假片飽和180min與120min邊緣最小值無(wú)差異，目測(cè)鍍膜電池片邊緣存在發(fā)紅現(xiàn)象;假片飽和疊加空鍍飽和時(shí)間越長(zhǎng)，邊緣光學(xué)膜厚值越大，同時(shí)與單純空鍍飽和舟的邊緣情況作對(duì)比分析得出，邊緣發(fā)紅、發(fā)白與石墨舟被電池片遮擋區(qū)域鍍膜厚度有關(guān)系。

2.2.2具體措施

由上述問(wèn)題的分析可知飽和方式對(duì)邊緣鍍膜質(zhì)量的重要性，為找出最佳的飽和方式，以舟壽命為縱線，測(cè)試不同飽和方式對(duì)邊緣鍍膜質(zhì)量的影響，具體數(shù)據(jù)如下：

由表5與圖2看出，假片+空鍍飽和40分鐘的效果與空鍍飽和80分鐘效果接近，整個(gè)舟壽命周期邊緣與中間膜厚差異可以控制在3%以內(nèi)，空鍍120分鐘的舟壽命超出60次以后，邊緣與中間膜厚差異達(dá)到7%，未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。因此綜合考慮成本及產(chǎn)能，最佳的飽和方式為空鍍120分鐘。

3結(jié)論

通過(guò)上述兩類不同實(shí)驗(yàn)的分析論證，可以看出鍍膜工藝條件會(huì)影響片間的鍍膜均勻性，而石墨舟的飽和方式對(duì)片內(nèi)的均勻性影響更大一些，本文通過(guò)對(duì)兩類影響鍍膜質(zhì)量的不同因素進(jìn)行分析研究，找出最優(yōu)的工藝參數(shù)，保證片間和片內(nèi)膜厚差異誤差在3%以內(nèi)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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