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東莞市廣聯自動化科技有限公司
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B&R貝加萊 PECVD 方案，光伏品質穩定的保障
2024-11-11 閱讀(341)
B&R貝加萊 PECVD 方案，光伏品質穩定的保障
PECVD 設備追求品質的穩定
在光伏的生產各個工序中，PECVD設備是一個關鍵部分，無論對于早期的鋁背場晶硅技術，還是PERC工藝， PECVD都是關鍵環節，作為一個重資產、長期可用的設備， 其對晶片的涂層品質的影響很大，對于后續光伏晶片發電的效率及壽命也至關重要。
典型的晶硅電池生產過程，經過切片、清洗制絨、擴散工藝后，硅片已經具有光電轉換能力，但是，光在硅片表面的反射使得光損約1/3，即使經過表面制絨仍然損失11%左右，為了進一步減反射，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。對于PECVD而言，提供高品質可靠性，以及參數控制的精準與同步性能，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，進而提升光的發電效率。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
常見的物質形態為液體、氣體、固體，當然，還有“等離子"這個狀態，相對于普通氣體中性分子或原子組成的特點，等離子體是帶電粒子和中性粒子的幾何體。等離子體是一種導電流體，但是又能與氣體體積相比擬的宏觀尺度內維持中性，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，通過電離產生的等離子體附著在晶片表現形成薄膜層，管式PECVD占地小，且成品效率高，因此較為廣泛的應用。
圖3是一個管式PECVD設備的結構，裝載系統主要是負責通過定位控制，將放置于石墨舟中的硅片送至爐體中，在擴散部分，由等離子電源、氣體輸送系統、加熱系統、真空泵等一起工作，將SiH和SiN氣體通過RF射頻系統分離為等離子體，并沉積到硅片表面，形成薄膜，這個反應的過程可以形成多種不同的薄膜，其可以針對不同的光進行減反射的作用，反應完成后由退舟系統回到裝載系統，下料。配置系統如圖4所示。
圖4中，貝加萊X20控制器提供了獨立的槳與舟的送料、控制其氣體流量、壓力，以及電源、溫度加熱系統的控制， 爐體控制為獨立的，也可以為多個共用CPU的模式，圖4提供了更為獨立的單元控制設計，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的晶片沉積質量至關重要，如果溫度過高反應劇烈，以及溫度低反應較慢的情況下，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，并能夠實現在多溫區控制下的一致性，在需要進行溫度曲線的設定方面，溫控可以同步曲線，達到非常高的控制精度，并確保無超調，確保溫度的穩定性。
因此，一個好的溫度控制，具有非常好的控制效果，以及穩定性，貝加萊的溫度控制達到了“好用"，即，高魯棒性適應變化的工藝環境，自整定，溫區解耦等非常好的品質控制能力。
圖 5 貝加萊溫度控制可以實現與設定曲線的同步
模塊化軟件設計
系統的好用，還體現在軟件的可復用性設計，模塊化的mapp技術，除了溫度外，也包括其它一些直接配置，連接的模塊，提供機器的豐富、易用的功能設計。
圖 6 PECVD 用到的 mapp 軟件模塊
mapp可以通過快速配置方式來構建機器的控制系統，在PECVD設備中，很多mapp模塊得到了應用：
• mappVIEW—— 提供更為友好的HMI操作，基于Web 技術的畫風，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，確保機器可以被不同的人操作，訪問不同的數據;
• mappReport—— 它為用戶提供了基于PDF/CSV/txt 格式的數據報表，以便于數據分析之用途;
• mappAudit—— 它解決數據的可追溯性問題，即，誰在什么時候對機器的何種參數，進行了什么樣的修改，這個都會以不可篡改形式予以保存，并供查詢，在質量出現問題的時候，可以進行溯源;
• mappAlamX—— 對于機器來說，如門、氣體泄漏等必須提供報警能力。
mapp集成于Automation Studio平臺，并能夠被快速的配置應用，快速構建機器的軟件，縮短調試周期，這是將貝加萊在各個領域的共性技術進行了封裝，基于嚴格的“高內聚、低耦合"軟件工程思想，提供強大功能同時，達到快速模塊化配置。
開放連接——不僅為了設備連接
對于PECVD設備來說，其中流量計、真空泵、恒溫槽等，需要RS232/RS485、Modbus/TCP的接口，除了每個CPU標配的RS232/TCP接口外，也可以通過X20的通信模塊進行擴展。
除了為機器提供過程控制的調節能力，來自貝加萊的系統還可以提供工廠連接的便利能力：
• OPC UA支持設備的數據訪問，新的OPC UA Pub/Sub 更能提高數據分發效率;
• Web Server，提供了遠程的訪問能力，通過遠程桌面系統可以實現對機器的數據訪問;
• FTP Server，遠程程序修改能力。
設備最終是要到終端用戶端運行的，開放的數據連接能力，提供了生產管理、數據呈現、參數尋優的數據基礎，通過OPC UA，可以為工廠建立從設備-設備，設備到管理系統， 乃至云端的連接能力，為數字化應用提供支撐。
“好用"，是系統的能力，貝加萊，通過持續技術創新，一直致力于讓機器更為智能、更為便利與高效。
