【文章內(nèi)容簡介】 %以上。成功突破了爐門自動(dòng)密封、尾進(jìn)尾出送氣、廢氣自動(dòng)收集、三維送片機(jī)構(gòu)調(diào)整等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。達(dá)到國際先進(jìn)水平的大生產(chǎn)用新型太陽能電池生產(chǎn)專用擴(kuò)散設(shè)備，價(jià)格卻只有進(jìn)口同類設(shè)備的1/3。北京七星華創(chuàng)：北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司(簡稱“七星電子”)傳承五十多年電子裝備及元器件的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)，于20__年9月成立。七星華創(chuàng)于20__年研制出新型擴(kuò)散爐，具有四套獨(dú)立的工藝爐管，關(guān)鍵件全部采用進(jìn)口件，采用進(jìn)口智能控制器，可輸出四個(gè)開關(guān)量，對爐溫、閥門動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)控制，并管理全部工藝時(shí)序，可編輯存貯十條工藝曲線實(shí)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)閉管擴(kuò)散工藝，所以必須進(jìn)行爐口密封，在這方面，七星華創(chuàng)經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn)，包括數(shù)次失敗的考驗(yàn)，最終解決了這個(gè)棘手的難題：即在沒有任何水冷條件下，在工藝溫度高達(dá)900℃時(shí)，采用普通氟橡膠密封圈能夠使工藝管密封，并能夠長期工作。株洲眾欣科技：株洲眾欣科技專注于磁流體領(lǐng)域，公司創(chuàng)辦人羅喜梅女士是國內(nèi)第一個(gè)把磁流體技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)并運(yùn)用到真空領(lǐng)域的研發(fā)型企業(yè)家。20__年，眾欣科技通過和國內(nèi)的大專院校的多名專家學(xué)者細(xì)致交流，然后進(jìn)行了大量的市場實(shí)際調(diào)查，眾欣科技認(rèn)為擴(kuò)散在電池片當(dāng)中，起到?jīng)Q定性的作用。從提高轉(zhuǎn)換率以及降低生產(chǎn)成本出發(fā)，在現(xiàn)有市場上使用的擴(kuò)散爐技術(shù)方面進(jìn)行了革新，成功研發(fā)出新型“氣旋動(dòng)態(tài)”擴(kuò)散爐，截至目前已成功銷售3臺(tái)臥式“氣旋”擴(kuò)散爐。對于“動(dòng)態(tài)”擴(kuò)散的定義，眾欣科技是這樣解釋的，這是一個(gè)相對的概念，主要是針對硅片而言，現(xiàn)在市場上的硅片在擴(kuò)散的過程當(dāng)中都是靜止不動(dòng)的，而眾欣的動(dòng)態(tài)擴(kuò)散，就是硅片在整個(gè)擴(kuò)散過程中是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。由于硅片主動(dòng)地尋找擴(kuò)散，而不是象原來的被動(dòng)擴(kuò)散，所以這個(gè)動(dòng)態(tài)擴(kuò)散的均勻性在遠(yuǎn)離上面確實(shí)可行，該擴(kuò)散爐最大的特點(diǎn)體現(xiàn)在擴(kuò)散的效果上：保持方塊電阻片內(nèi)均勻性在3歐姆之內(nèi)，源的使用量減少使用量三分之一。今年七月，眾欣科技將為湘潭一企業(yè)提供六管動(dòng)態(tài)擴(kuò)散爐，即25mw生產(chǎn)線。同時(shí)，根據(jù)市場的需要，眾欣科技也可以提供動(dòng)態(tài)擴(kuò)散改造服務(wù)，為電池片生產(chǎn)廠家節(jié)約大量的生產(chǎn)成本和運(yùn)行費(fèi)用。青島賽瑞達(dá)：青島賽瑞達(dá)設(shè)備制造有限公司由北京昊海立德科技有限公司注資的高新技術(shù)企業(yè)，是集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的專業(yè)廠家。具有自主研制、設(shè)計(jì)和開發(fā)半導(dǎo)體專用工藝設(shè)備、包裝機(jī)械、智能化儀表等產(chǎn)品的能力，同時(shí)可根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，并且具備改造、裝備國外二手設(shè)備的能力。該公司擴(kuò)散爐為閉管磷擴(kuò)散，帶有工藝廢氣冷卻定向回收裝置，偏磷酸、cl2分開收集處理，工藝廢氣集中收集從尾部定向排出，各種工藝氣體可分開送入石英管內(nèi)，工藝氣體(三氯氧磷)可采用噴淋式方式引入到石英管內(nèi)，采用懸臂式推拉舟送取電池片，另采用側(cè)面布局的懸臂推拉結(jié)構(gòu)，可有效的防止偏磷酸下滴，造成推拉機(jī)構(gòu)受腐蝕，影響推拉機(jī)構(gòu)的精確性。等離子刻蝕機(jī)——干法腐蝕設(shè)備全部國產(chǎn)為主，少量濕法腐蝕設(shè)備需要進(jìn)口由于在擴(kuò)散過程中，即使采用背靠背擴(kuò)散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地?cái)U(kuò)散上磷。pn結(jié)的正面所收集到的光生電子會(huì)沿著邊緣擴(kuò)散有磷的區(qū)域流到pn結(jié)的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進(jìn)行刻蝕，以去除電池邊緣的pn結(jié)。通常采用等離子刻蝕技術(shù)完成這一工藝，等離子刻蝕是在低壓狀態(tài)下，反應(yīng)氣體cf4的母體分子在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)?；钚苑磻?yīng)基團(tuán)由于擴(kuò)散或者在電場作用下到達(dá)sio2表面，在那里與被刻蝕材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并形成揮發(fā)性的反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，被真空系統(tǒng)抽出腔體。在等離子體刻蝕機(jī)使用過程中，等離子體不能一直保持在某一穩(wěn)定狀態(tài)，有許多因素會(huì)對刻蝕機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)，如刻蝕機(jī)的定期維護(hù)(pm)、反應(yīng)腔室內(nèi)壁聚合物的沉積、設(shè)備部件的老化(傳感器及各種其他容易磨損的部件)，以及未經(jīng)測量的進(jìn)入反應(yīng)腔室的晶片狀態(tài)的差異等。在不同的時(shí)間尺度范圍內(nèi)，刻蝕機(jī)產(chǎn)生漂移的原因是不同的，因而需要采用相應(yīng)的控制類型加以控制。pm與pm之間，刻蝕機(jī)要經(jīng)歷定期的清洗、部件的更換和維修等，這些都能對刻蝕工藝產(chǎn)生影響?？涛g機(jī)定期維護(hù)的目的是讓反應(yīng)腔室每次都能恢復(fù)到同樣的理想狀態(tài)，而這通常是很難達(dá)到的。因而會(huì)在前一個(gè)刻蝕機(jī)定期維護(hù)快結(jié)束之時(shí)到下一次刻蝕機(jī)定期維護(hù)開始后的一段時(shí)間發(fā)生工藝狀態(tài)的不連續(xù)。在一個(gè)刻蝕機(jī)定期維護(hù)周期之內(nèi)，刻蝕機(jī)狀態(tài)的改變主要是由于刻蝕產(chǎn)生的殘余聚合物在反應(yīng)腔室內(nèi)的沉積，以及易損件及可更換部件的磨損所引起的。干法刻蝕(icp)是目前主流的刻蝕設(shè)備工藝，它采用射頻輝光放電將參與反應(yīng)的化學(xué)氣體電離形成等離子體，通過對刻蝕參數(shù)精確的控制和測量，把光刻形成的電路圖轉(zhuǎn)移到硅片上形成三維結(jié)構(gòu)。其間融合了等離子體、射頻、超高真空、自動(dòng)化控制等多種尖端技術(shù)，是電池片制造過程中至關(guān)重要的一環(huán)。綜觀國內(nèi)刻蝕設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，具有以下特點(diǎn)：采用片架旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)，提高刻蝕的均勻性。硅片放置自動(dòng)壓緊技術(shù)，減少了鉆蝕風(fēng)險(xiǎn)。icp技術(shù)的形成及引入，提高了設(shè)備的各種效率。特別是大容量反應(yīng)室的設(shè)計(jì)，大大提高了電池片的處理能力。國內(nèi)等離子刻蝕機(jī)設(shè)備企業(yè)推薦中科院微電子研究所：中國科學(xué)院微電子研究所“六五”、“七五”、“八五”、“九五”一直承擔(dān)等離子刻蝕技術(shù)領(lǐng)域的國家科技攻關(guān)項(xiàng)目。研究成功深亞微米刻蝕技術(shù)并先后研制生產(chǎn)了實(shí)驗(yàn)研究用rie、merie和icp高密度等離子體刻蝕機(jī)系列。該研究所的se—3型刻蝕機(jī)通過plc完成刻蝕太陽能電池的程序控制功能，能完成除了裝片和卸片以外的全部生產(chǎn)過程的連續(xù)動(dòng)作和自動(dòng)保護(hù)等功能。具有良好的人機(jī)界面，使用方便、重復(fù)性好。另外，該機(jī)型因鉆蝕引起的硅片邊緣損耗小(約1mm左右)，有利于提高太陽能電池片的效率，且每批的一致性相當(dāng)好，刻蝕片超過500片/次，工藝過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。中電四十八所：四十八所刻蝕機(jī)具有以下特點(diǎn)，采用立式感應(yīng)耦合等離子體(icp)技術(shù)。工藝過程全自動(dòng)控制，壓力閉環(huán)全自動(dòng)控制。工藝重復(fù)性好，刻蝕速度快(6寸電池片1200片以上/每小時(shí)，5寸電池片20__片左右/每小時(shí))。批處理時(shí)間短、產(chǎn)量大。所有電氣元件均采用插拔式，便于維修和更換。適用于大批量生產(chǎn)。真空泵是干泵，mfc、真空規(guī)等都是mks的。如行業(yè)內(nèi)知名的q—cell、sharp、bp等企業(yè)都在用四十八所的干法刻蝕設(shè)備。武漢三工：三工相關(guān)負(fù)責(zé)人解釋該公司刻蝕設(shè)備時(shí)講道，三工的激光絕緣電池片刻蝕機(jī)可以代替等離子刻蝕，該設(shè)備采用半導(dǎo)體端面泵浦紫外激光器及掃描振鏡輸出方式，與生產(chǎn)流水線配合，自動(dòng)上下料，自動(dòng)進(jìn)出料。ccd自動(dòng)識(shí)別跟蹤定位，可以滿足生產(chǎn)線節(jié)拍(1200片/小時(shí))。這是在電池片生產(chǎn)過程中少數(shù)的激光刻蝕設(shè)備。北京七星華創(chuàng)：七星華創(chuàng)生產(chǎn)兩種類型的刻蝕機(jī)，分別為mcp刻邊機(jī)及周邊刻蝕系統(tǒng)。其中，mcp刻邊機(jī)采用不銹鋼材質(zhì)做反應(yīng)腔室，解決了同類產(chǎn)品石英腔體在使用過程中，頻繁更換腔體帶來的消耗，降低了維護(hù)成本。另外電極內(nèi)置，克服了石英腔體外置電極在空氣中易產(chǎn)生臭氧及射頻泄漏的危害，提供了良好的使用環(huán)境。電池片處理數(shù)量在400—800片/批(特別適用于25mw—30mw生產(chǎn)線)。周邊刻蝕系統(tǒng)可處理硅片尺寸156156mm，處理能力在300片/小時(shí)，真空壓力調(diào)節(jié)形式為自動(dòng)。去磷硅玻璃(psg)設(shè)備全部國產(chǎn)，基本以清洗設(shè)備制造企業(yè)為代表該設(shè)備用于光伏電池片生產(chǎn)制造過程中，通過化學(xué)腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸，以去除擴(kuò)散制結(jié)后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴(kuò)散過程中，pocl3與o2反應(yīng)生成p2o5淀積在硅片表面。p2o5與si反應(yīng)又生成sio2和磷原子，這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的sio2，稱之為磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設(shè)備一般由本體、清洗槽、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械臂、電氣控制系統(tǒng)和自動(dòng)配酸系統(tǒng)等部分組成，主要?jiǎng)恿υ从袣浞帷⒌獨(dú)?、壓縮空氣、純水，熱排風(fēng)和廢水。國產(chǎn)去除psg設(shè)備關(guān)鍵件大多采用進(jìn)口件，產(chǎn)能在1800—2400片左右/小時(shí)(大多適合于25mw—30mw生產(chǎn)線)。國內(nèi)去除psg設(shè)備基本以本文上期介紹的清洗設(shè)備廠家生產(chǎn)為主，故不再概述。管式pecvd基本國產(chǎn)，平板式pecvd國內(nèi)已研發(fā)出來，已面市pecvd設(shè)備，通過沉積氮化硅膜來實(shí)現(xiàn)太陽能電池減反射以及鈍化的效果。利用高頻電源輝光放電產(chǎn)生等離子體進(jìn)行化學(xué)氣相沉積的過程。其特點(diǎn)是電子密度高、電子平均能量大，富含大量化學(xué)氣相沉積的活性粒子和自由基，并且沉積溫度低。在采用sih4和nh3作為源氣體沉積sin薄膜的過程中，由于大量氫原子的存在，使所生成的薄膜除了注冊香港公司具有減反射性能外，兼具有良好的表面和體鈍化性能，這是因?yàn)樵陔x子的轟擊下，氫原子更容易擴(kuò)散進(jìn)入薄膜體內(nèi)，從而提高膜的體鈍化效果。不僅如此，pecvd等離子體中由于含有高密度的離子，這些具有一定動(dòng)能的離子對沉積的減反射鈍化膜進(jìn)行轟擊，還會(huì)提高膜的質(zhì)密性和應(yīng)力。故pecvd設(shè)備是晶體硅太陽能電池生產(chǎn)線制備減反射鈍化膜的主要設(shè)備。與此同時(shí)，pecvd設(shè)備也是整條太陽能電池生產(chǎn)線的核心設(shè)備之一，應(yīng)用于晶體硅太陽電池生產(chǎn)線的pecvd設(shè)備價(jià)格已經(jīng)占到了整條線設(shè)備價(jià)格的三分之一左右，是所有設(shè)備中比重最大的一部分。國內(nèi)第一臺(tái)半導(dǎo)體用pecvd設(shè)備是由中科院沈陽科學(xué)儀器研制中心有限公司研發(fā)的，零部件國產(chǎn)化率達(dá)到了70%左右。目前市場上主流的pecvd設(shè)備技術(shù)按照反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和等離子體發(fā)生源的不同，分為直接式pecvd和間接式pecvd。直接式即樣品直接接觸等離子體，樣品或樣品的支撐體就是電極的一部分。間接式或稱離域式即待沉積的樣品在等離子區(qū)域之外，等離子體不直接打到樣品表面，樣品或其支撐體也不是電極的一部分。直接式又分成兩種：一種為管式pecvd系統(tǒng)，即使用像擴(kuò)散爐管一樣的石英管作為沉積腔室，使用電阻爐作為加熱體，將一個(gè)可以放置多片硅片的石墨舟插進(jìn)石英管中進(jìn)行沉積。這種設(shè)備的主要制造商為德國的centrotherm公司、中國的第四十八研究所、七星華創(chuàng)公司。另一種為平板式pecvd系統(tǒng)，即將多片硅片放置在一個(gè)石墨或碳纖維支架上，放入一個(gè)金屬的沉積腔室中，腔室中有平板型的電極，與樣品支架形成一個(gè)放電回路，在腔室中的工藝氣體在兩個(gè)極板之間的交流電場的作用下在空間形成等離子體，分解sih4中的si和h，以及nh3種的n形成sin沉積到硅表面。這種沉積系統(tǒng)目前主要是日本島津公司在進(jìn)行生產(chǎn)。但與管式pecvd設(shè)備相比，平板式pecvd具備產(chǎn)能大、裝卸片容易，易于自動(dòng)化集成等優(yōu)點(diǎn)，但到目前為止，國產(chǎn)設(shè)備市場上仍未真正出現(xiàn)相關(guān)的成熟產(chǎn)品，但國產(chǎn)樣機(jī)已完成研發(fā)，單元技術(shù)獲得一定的突破，部分關(guān)鍵零部件仍然要依賴進(jìn)口，工藝結(jié)果及穩(wěn)定性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。在確保中低端設(shè)備持續(xù)向前發(fā)展的勢頭下，開發(fā)具有更高自動(dòng)化水平和單機(jī)生產(chǎn)效率的高端設(shè)備，提高整線生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，是太陽能電池制造設(shè)備發(fā)展的必然方向。大型平板pecvd設(shè)備的國產(chǎn)化，正令國內(nèi)客戶翹首以待。令人欣慰的是，國產(chǎn)平板pecvd設(shè)備的開發(fā)也確實(shí)正在緊鑼密鼓的進(jìn)行當(dāng)中，由北京北方微電子公司進(jìn)行的大型平板pecvd設(shè)備的自主研發(fā)，目前已經(jīng)接近尾聲，并于20__年第二季度推向市場。國產(chǎn)pecvd設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)推薦北方微電子：北方微電子研發(fā)的平板型pecvd設(shè)備成膜的均勻性、折射率、減反射效果以及各種工藝技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了世界先進(jìn)水平，經(jīng)過反復(fù)測試，具有良好的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。采用獨(dú)有的反應(yīng)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升反應(yīng)室內(nèi)等離子場、溫度場、流體場和壓力場的均勻性，確保膜層具有優(yōu)良性能。采用1010片的在線式架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)每小時(shí)1500片的設(shè)計(jì)產(chǎn)量。可擴(kuò)展多工藝腔設(shè)計(jì)，按照客戶需求實(shí)現(xiàn)更大產(chǎn)能。該產(chǎn)品于今年二季度末推向市場，北方微電子建立了專門的電池生產(chǎn)線用于該產(chǎn)品測試。中電四十八所：中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所20__年開始研制m82200—1/um型生產(chǎn)型軟著陸管式pecvd設(shè)備，經(jīng)過大量工藝試驗(yàn)，%—%之間，單晶硅太陽能電池平均轉(zhuǎn)換效率在16%—17%，基本接近國外設(shè)備的先進(jìn)水平。該管式設(shè)備采用了國內(nèi)獨(dú)一無二的、與國際先進(jìn)水平相當(dāng)?shù)能浿懲浦鬯推?、后電極自動(dòng)連接、自動(dòng)精密真空門等先進(jìn)技術(shù)，在產(chǎn)能提高一倍的同時(shí)，使氮化硅成膜質(zhì)量又一次得到提高，每管日產(chǎn)量4000片左右，目前已在多家太陽能生產(chǎn)線上使用，運(yùn)行狀況良好，在國內(nèi)生產(chǎn)型設(shè)備中處于領(lǐng)先地位。北京七星華創(chuàng)：七星華創(chuàng)研究薄膜淀積技術(shù)和相關(guān)設(shè)備已多年，在“八五”攻關(guān)的工程中，研制生產(chǎn)的pecvd系統(tǒng)獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。但該公司以前的pecvd設(shè)備主要應(yīng)用于ic行業(yè)，在此基礎(chǔ)上七星華創(chuàng)對設(shè)備進(jìn)行較大的改進(jìn)以適應(yīng)于太陽能行業(yè)。在做了大量試驗(yàn)并參考了國外設(shè)備之后，最終于20__年成功研制出了雙管臥式熱壁型pe