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(duì)于早期的鋁背場(chǎng)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(duì)晶片的涂層品質(zhì)的影響很大，對(duì)于后續(xù)光伏晶片發(fā)電的效率及壽命也至關(guān)重要。

　　圖1是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(duì)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。

　　圖 1 晶硅電池生產(chǎn)主要流程

　　圖 2 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(duì)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(chǎng)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(duì)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 3 PECVD 設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖

　　　　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控制器采用了獨(dú)特的納米特層處理，能夠適用于具有氣體污染的工作氛圍。

　　圖 4 貝加萊 PECVD 控制系統(tǒng)架構(gòu)

　　溫度控制的均勻性

　　對(duì)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(duì)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(duì)硅片的最終成品反射性能會(huì)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(jí)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(huì)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(duì)于機(jī)器來說，如門、氣體泄漏等必須提供報(bào)警能力。

　　mapp完全集成于Automation Studio平臺(tái)，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(duì)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(duì)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。