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B&R貝加萊 PECVD 方案,，光伏品質(zhì)穩(wěn)定的保障
2024-11-11 閱讀(389)
B&R貝加萊 PECVD 方案,，光伏品質(zhì)穩(wěn)定的保障
PECVD 設(shè)備追求品質(zhì)的穩(wěn)定
在光伏的生產(chǎn)各個工序中，PECVD設(shè)備是一個關(guān)鍵部分,，無論對于早期的鋁背場晶硅技術(shù)，還是PERC工藝， PECVD都是關(guān)鍵環(huán)節(jié),，作為一個重資產(chǎn),、長期可用的設(shè)備， 其對晶片的涂層品質(zhì)的影響很大,，對于后續(xù)光伏晶片發(fā)電的效率及壽命也至關(guān)重要,。
典型的晶硅電池生產(chǎn)過程，經(jīng)過切片,、清洗制絨,、擴(kuò)散工藝后，硅片已經(jīng)具有光電轉(zhuǎn)換能力,，但是,，光在硅片表面的反射使得光損約1/3，即使經(jīng)過表面制絨仍然損失11%左右,，為了進(jìn)一步減反射,，需要利用光的干涉原理，在其表面制作一層減反射膜,，以獲得電流輸出的能力增強(qiáng),。對于PECVD而言，提供高品質(zhì)可靠性,，以及參數(shù)控制的精準(zhǔn)與同步性能,，可以降低不良品率，降低單片成本,。
晶硅電池生產(chǎn)主要流程
PECVD 工藝降低了光反射率(參考)
如果在晶硅電池片表面增加一個氮化硅(SiN)涂層,， 其可以降低表面反射率，進(jìn)而提升光的發(fā)電效率,。圖2可以看到,，通過減反射工序，光的反射率大幅下降,。
PECVD 基本原理
常見的物質(zhì)形態(tài)為液體,、氣體、固體,，當(dāng)然,，還有“等離子"這個狀態(tài)，相對于普通氣體中性分子或原子組成的特點(diǎn),，等離子體是帶電粒子和中性粒子的幾何體,。等離子體是一種導(dǎo)電流體,，但是又能與氣體體積相比擬的宏觀尺度內(nèi)維持中性，這種特性使得它可以被電磁場控制,。PECVD就是利用這種等離子體特性,，通過電離產(chǎn)生的等離子體附著在晶片表現(xiàn)形成薄膜層，管式PECVD占地小,，且成品效率高,，因此較為廣泛的應(yīng)用。
圖3是一個管式PECVD設(shè)備的結(jié)構(gòu),，裝載系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)通過定位控制,，將放置于石墨舟中的硅片送至爐體中，在擴(kuò)散部分,，由等離子電源,、氣體輸送系統(tǒng)、加熱系統(tǒng),、真空泵等一起工作,，將SiH和SiN氣體通過RF射頻系統(tǒng)分離為等離子體，并沉積到硅片表面,，形成薄膜,，這個反應(yīng)的過程可以形成多種不同的薄膜，其可以針對不同的光進(jìn)行減反射的作用,，反應(yīng)完成后由退舟系統(tǒng)回到裝載系統(tǒng),，下料。配置系統(tǒng)如圖4所示,。
圖4中,，貝加萊X20控制器提供了獨(dú)立的槳與舟的送料、控制其氣體流量,、壓力,，以及電源、溫度加熱系統(tǒng)的控制,， 爐體控制為獨(dú)立的,，也可以為多個共用CPU的模式，圖4提供了更為獨(dú)立的單元控制設(shè)計(jì),，X20控制器采用了的納米特層處理,，能夠適用于具有氣體污染的工作氛圍。
溫度控制的均勻性
對于溫區(qū)控制來說,，如何消除相互之間的影響,，獲得一致性的溫度，對于PECVD的晶片沉積質(zhì)量至關(guān)重要，如果溫度過高反應(yīng)劇烈,，以及溫度低反應(yīng)較慢的情況下,，造成了色差，這對硅片的最終成品反射性能會造成較大的影響,，因此控制溫度在整個反應(yīng)腔中的一致性,，是溫度控制的核心。
貝加萊的溫度控制具有良好的溫度控制能力,，并能夠?qū)崿F(xiàn)在多溫區(qū)控制下的一致性，在需要進(jìn)行溫度曲線的設(shè)定方面,，溫控可以同步曲線,，達(dá)到非常高的控制精度，并確保無超調(diào),，確保溫度的穩(wěn)定性,。
因此，一個好的溫度控制,，具有非常好的控制效果,，以及穩(wěn)定性，貝加萊的溫度控制達(dá)到了“好用",，即,，高魯棒性適應(yīng)變化的工藝環(huán)境，自整定,，溫區(qū)解耦等非常好的品質(zhì)控制能力,。
圖 5 貝加萊溫度控制可以實(shí)現(xiàn)與設(shè)定曲線的同步
模塊化軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的好用，還體現(xiàn)在軟件的可復(fù)用性設(shè)計(jì),，模塊化的mapp技術(shù),，除了溫度外，也包括其它一些直接配置,，連接的模塊,，提供機(jī)器的豐富、易用的功能設(shè)計(jì),。
圖 6 PECVD 用到的 mapp 軟件模塊
mapp可以通過快速配置方式來構(gòu)建機(jī)器的控制系統(tǒng),，在PECVD設(shè)備中，很多mapp模塊得到了應(yīng)用：
• mappVIEW—— 提供更為友好的HMI操作,，基于Web 技術(shù)的畫風(fēng),，顯得直觀大氣，易于理解;
• mappRecipe—— 通過拖拽形成配方管理界面,，并可以將配方通過csv/XML形式導(dǎo)出;
• mappTemperature—— 如前所述,，提供高精度的溫度同步，溫度斜坡跟隨能力;
• mappUser—— 用戶管理，多級用戶口令,，確保機(jī)器可以被不同的人操作,，訪問不同的數(shù)據(jù);
• mappReport—— 它為用戶提供了基于PDF/CSV/txt 格式的數(shù)據(jù)報(bào)表，以便于數(shù)據(jù)分析之用途;
• mappAudit—— 它解決數(shù)據(jù)的可追溯性問題,，即,，誰在什么時候?qū)C(jī)器的何種參數(shù)，進(jìn)行了什么樣的修改,，這個都會以不可篡改形式予以保存,，并供查詢，在質(zhì)量出現(xiàn)問題的時候,，可以進(jìn)行溯源;
• mappAlamX—— 對于機(jī)器來說,，如門、氣體泄漏等必須提供報(bào)警能力,。
mapp集成于Automation Studio平臺,，并能夠被快速的配置應(yīng)用，快速構(gòu)建機(jī)器的軟件,，縮短調(diào)試周期,，這是將貝加萊在各個領(lǐng)域的共性技術(shù)進(jìn)行了封裝，基于嚴(yán)格的“高內(nèi)聚,、低耦合"軟件工程思想,，提供強(qiáng)大功能同時，達(dá)到快速模塊化配置,。
開放連接——不僅為了設(shè)備連接
對于PECVD設(shè)備來說,，其中流量計(jì)、真空泵,、恒溫槽等,，需要RS232/RS485、Modbus/TCP的接口,，除了每個CPU標(biāo)配的RS232/TCP接口外,，也可以通過X20的通信模塊進(jìn)行擴(kuò)展。
除了為機(jī)器提供過程控制的調(diào)節(jié)能力,，來自貝加萊的系統(tǒng)還可以提供工廠連接的便利能力：
• OPC UA支持設(shè)備的數(shù)據(jù)訪問,，新的OPC UA Pub/Sub 更能提高數(shù)據(jù)分發(fā)效率;
• Web Server，提供了遠(yuǎn)程的訪問能力,，通過遠(yuǎn)程桌面系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)器的數(shù)據(jù)訪問;
• FTP Server,，遠(yuǎn)程程序修改能力。
設(shè)備最終是要到終端用戶端運(yùn)行的,，開放的數(shù)據(jù)連接能力,，提供了生產(chǎn)管理,、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、參數(shù)尋優(yōu)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),，通過OPC UA,，可以為工廠建立從設(shè)備-設(shè)備，設(shè)備到管理系統(tǒng),， 乃至云端的連接能力,，為數(shù)字化應(yīng)用提供支撐。
“好用",，是系統(tǒng)的能力,，貝加萊，通過持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新,，一直致力于讓機(jī)器更為智能,、更為便利與高效。
