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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(395)
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(gè)工序中，PECVD設(shè)備是一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)候?qū)C(jī)器的何種參數(shù),，進(jìn)行了什么樣的修改，這個(gè)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(shí)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(gè)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(shí),，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(gè)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。
