如欲获得下一期电子期刊，请访问我的账户 并确认您已选择接收 AE 的电子邮件。
2008年第二季度 PV Sun Times® 电子通讯为太阳能电池等离子体辅助化学气相沉积 (PECVD)工艺中日益增加的制造问题提供解决方案:多电池板内部連續(inline)批处理时的射频电极串扰。我们的“请教太阳能专家 (Ask the Solar Experts)”栏是讨论低温 TCO 工艺选项、太阳能应用产品真空处理的好处以及关于太阳能行业最迫切需要解决的生产问题建议。
通过为内部批处理系统建立适当的多射频电极提高产能
对于实现「与发电成本一致」 (Grid Parity) 这一目标来说，继续提高每年交付给消费者的光伏设备瓦数至关重要。因此，太阳能光伏生产工厂总是努力提高电池板的效率和工厂的产能。提高产能方面的一个主要趋势涉及采用包含多射频电极的内部批处理系统来同时处理多个电池板。
挑战：射频串扰
现在的问题在于随着这种趋势与之相关的共同难题也日益显现：距离很近的射频电极之间有害的相互影响所导致的射频串扰。由于新的工艺会在一个腔室内使用越来越多的电极，这个问题也变得越来越难以解决。随着电极数量的增多，电极之间的空间也会缩减，从而进一步增加串扰的可能性。射频串扰所导致的损害包括基板拱形和其他缺陷等，这些损害会明显降低工艺和设备的质量等级。其他有可能因为射频电极串扰而导致的问题包括污染以及固定物、电源和其他设备的损坏。
图1. 用于多基板 PECVD 处理的理想的内部批处理工艺
图1说明了太阳能光伏生产的 PECVD 工艺，在这种生产过程中，一个独立的腔室中的7个射频电极（阴极和阳极）间距很小。每一个带电的电极（阴极）均与一个独立的射频电源和阻抗匹配网络相连。通常，其他电极（阳极）与地面相连。有多个玻璃基板被插入这些电极中间。在腔室的顶部，一种进气管为该工艺提供气体。该图展示的是这种装置的理想状态，在这种状态下，每一个电极只与相邻的接地阳极相互起作用，等离子体依然处在两个电极之间，玻璃基板则以一种统一的方式被加上了涂层。
但是，实际情况则是，由于射频电极之间有害的相互影响（串扰），等离子体不受欢迎地扩散到其他区域的情况极为常见。等离子体有可能会扩散到电极的上面或者下面，这取决于系统和隔离层的设计，以及局部的电压和总的电压情况。电弧有可能发生足以毁坏基板和工艺设备的拱起。最大的问题也许发生在隔离层或进气管之类腔室内部部件附近。这些部件有可能导电，因而强化射频电极之间有害的电路。不过，即使没有各种腔室内部部件的影响，电极串扰依然有可能发生，从而抵消这种工艺潜在的产能方面的优点。
解决方案：CEX 和相移
这种类型的工艺设置所固有的问题非常严重，但是实现多射频电极内部批处理系统所带来的产能提高还是有可能的。以下描述了减轻电极串扰以及相关等离子体偏离的主要战略。
CEX
首先，使射频电源同步至关重要。Cesar® 射频电源和其他 AE 产品所提供的 CEX（共同励磁振荡器）功能使得射频输出同步。在图1中，阳极与地面相连接，因此处于地电位。通常，阴极之间是交互设置的，因此图1中最左边的电极设置为0°，中间的电极设置为180°，而右边的电极则设置为0°。其他系统要求所有电极之间实现0°相移。在图1中的理想状态下，阳极和阴极间的等离子体仍然是独立的。一般来说，这种理想状态只有在使用 CEX 的情况下才会发生。如果不使用 CEX，等离子体电位则是随机的，电极间会出现有害的干扰。
使用 CEX，AE 的 Cesar 射频电源可以使多达六个电源实现同步。如果您的工艺使用的射频电源数量超过了六个，那么将一个外部 CEX 与所有电源相连接也能产生同样的效果。
相移
在通过使用 CEX 使您的射频电源实现了同步之后，若您仍受到串扰以及相关问题的困扰，那么可能您的系统情况比较特殊，您有必要再使用一个相移器来“精确调整”射频输出相位。通常，CEX 将射频输出相位精确设置在0°或180°。这通常会使等离子体处于比较固定的状态，消除与射频串扰相关的问题。但是，每种工艺的情况各不相同。腔室配置、设备传导性、电源之间的电线长度差异以及其他一些情况都可能导致这种情形——180°相移可能并不是理想的状态。在某些工艺中，您也许需要179°或178°的相移，而不是180°。这种情况下，CEX 可与相移相结合，来应对任何工艺或特殊系统的特性，并创造最佳的等离子体分布。
执行
也许您的射频串扰问题通过使用 CEX 就能够解决，也许您还需要 CEX 外加相移器两步式解决方案，来获得您的多射频电极内部批处理系统所能提供的最大化的产能改进。AE 应用工程师拥有执行上述解决方案的丰富经验，包括为任何工艺确定理想的相移。此外，他们会回答您提出的问题，并亲自为您在特定系统中设置这些解决方案的帮助。请联络我们以获得更多的信息。
AE 的太阳能专家 Ken Nauman 和 Doug Pelleymounter 在太阳能光伏制造方面所涉及的工艺共同拥有45年的经验。在此，他们将针对太阳能行业最迫切的制造问题提供建议。
我们期待您的参与！请将与太阳能相关的问题和评论以电邮发送至PVSunTimes@aei.com。
- 我对 AE 的太阳能产品不怎么了解。请问 AE 能为光伏制造带来什么？
- 我们的公司才刚刚开始，立即需要订购大量设备。AE 可否在短时间内提供我们所需的所有设备吗？
- 为何我要选择基于真空的生产工艺？与印刷和蒸发等其他光伏生产方法相比，这一技术有哪些优点？
- 我正在进行一项 CIGS 工艺，最后一层是 TCO。您对如何控制我的 TCO 工艺的温度从而避免下面的有源层性能降低有什么建议吗？
- 我对 AE 的太阳能产品不怎么了解。请问 AE 能为光伏制造带来什么？
答：我们该从哪开始呢？AE 提供晶体硅、晶圆太阳光电以及重要的薄膜技术（包括非晶硅和微晶硅、CIGS 和碲化镉）的解决方案。我们拥有业界最全面的产品系列之一，使得我们能够为各阶段的光伏制造提供更有效的解决方案：从直流电到 60MHz 的电源、热工仪表、一系列气体、水蒸气以及电压控制产品，等等。在这些产品拥有我们25年创新解决方案基础上高度发展的设计与技术，这些设计与技术能够提高精确度、避免缺陷以及提高产能。事实上，20多年来，很多的开发和制造光伏产品公司已经选用了我们的产品。但是，我们所提供的并不仅仅是我们的产品与技术，还包括专业应用支持、世界级制造设施、完善的全球销售与支持基础架构，等等。
垂询详情，请参见 AE太阳能的市场网页。
表1. AE用于太阳能光伏生产的产品
- 我们的公司才刚刚开始，立即需要订购大量设备。AE 可否在短时间内提供我们所需的所有设备吗？
答：这是一个令人兴奋的时刻，因为在多年以前新的薄膜工艺就已经出现了。对新兴太阳能市场有益的方面是它可以利用当前有关连市场的所有发展成果。这些发展包括技术、设备生产架构以及支持。AE 在半导体、FPD 和工业涂料等市场的发展已经使我们具备了大批量的生产能力。我们在中国深圳的世界级工厂拥有现成的工艺、设备、厂商和其他必要资源，可有效处理任何规模的订单，如新的太阳能生产部门30兆瓦特或更大规模的订单。
除了设备，我们还提供让您的新生产部门成功运营所需的支持。AE 的应用工程师会随时在工艺开发、设置、优化和疑难排解方面为您提供帮助。他们会基于在众多市场、生产技术和工艺条件领域的长期经验提供重要见解和专业知识。
凭借在全球主要生产中心的销售与服务办事处，AE 还拥有全球性架构来有效地为太阳能等全球性行业提供服务。例如：如果您在欧洲，那么我们当地的办事处就能够从邻近方便的位置为您提供帮助。同样，如果您的客户位于亚洲，那么，您也可以求助于我们遍布在那的多家办事处。
图2. AE 位于中国深圳的世界级工厂可迅速满足新的太阳能生产部门对大量设备的需求
- 为何我要选择基于真空的生产工艺？与印刷和蒸发等其他光伏生产方法相比，这一技术有哪些优点？
答：当今的光伏生产方法包括溅射 (PVD)、PECVD、印刷、蒸发等等。但是，PVD 和 PECVD 等基于真空的工艺能够切实提供其他方法所不能提供的益处。具体来说，PVD 和 PECVD 提供原子级控制，让您能够更加准确地控制薄膜特征，如化学计量、结晶度以及基板的一致性。此外，PVD 和 PECVD 产生的缺陷也比其他方法少。这种高水平的控制能够为当今的太阳能面板制造商带来两项重要益处：更高的光伏效率和更高的产能。
图3. 简单表示溅射物理气相沉积(PVD) 的工艺——其它光伏制造方法的精度不能与在原子级下进行的真空工艺的精度相媲美。
图3阐明了溅射工艺的原子级行为。在该工艺（左）的第一步，氩原子处于电离状态。一个加速的电子与原子产生非弹性碰撞，从原子中分离一个电子，生成一个 Ar+ 离子。接着，在溅射步骤中（中），Ar+离子加速靠近负阴极界面。它用足够的能量撞击以分离靶物。最后一步（右），靶物到达基板表面，从而沉积成薄膜。垂询溅射的更多详情，请查看 Sputter Spotlight® 电子通讯。
使用真空工艺的另一个好处是已经在PVD 和 PECVD 领域积累了众多专长和技术开发知识，可直接应用于光伏制造。AE 提供了超过25年的经验以及一个全面且高度发展的产品组合，与其它子系统制造商相比，它对膜性能的控制水平更加出色。例如，我们产品的缺陷率更低，不仅提高了太阳能电池效率，而且支持更高的运行功率，从而提高了产能。更高的功率运行还支持对大面积基板进行成功涂层。例如，我们的 Crystal® 交流电源在满足建筑玻璃应用（包括被动式太阳能市场的低辐射涂层）所需的功率水平方面有着长期的成功记录，这也使它成为光伏行业尺寸不断扩大的基板的理想电源。欲知更多详情，请查看我们的 Design Aspects of Large-Area Coating Supplies 白皮书。
事实上，AE 在 FPD 和建筑玻璃等行业大面积涂层方面的专长可直接应用于大面积光伏制造。我们已经在这些相邻市场以及半导体行业（当然指的是原始的硅晶圆应用）中优化了我们的产品、技术和专长。你可以说 AE 成长于半导体行业——一个需要高度的制造精度和几乎不允许或根本不允许误差的行业。实际上，与其它任何行业相比，半导体有着最小的工艺窗口。因此，我们的产品和技术是围绕精确的概念而设计的，这一事实提高了电池效率和工艺产能，从而使太阳能行业受益。
- 我正在进行一项 CIGS 工艺，最后一层是 TCO。您对如何控制我的 TCO 工艺的温度从而避免下面的有源层性能降低有什么建议吗？
答案：当然！热控制是如今许多制造应用迫切需要解决的问题。下面是为读者提供的一些背景资料：大多数的光伏制造工艺首先沉积 TCO 层，然后才是其它层。但是，对于 CIGS （以及一些薄膜硅）太阳能电池，则最后沉积 TCO 层。与金属层不同，TCO 的传导性极易受热量的影响，而金属层的导电性能相对来说不易受温度的影响，所以可以在冷工艺中沉积。为了产生充分的传导性，传统的 TCO 工艺通常在高温下进行。问题是对于最后沉积 TCO 的 CIGS 工艺来说，它的热控制可能超过上述所有层。过高的温度可能导致 TCO 下面的有源层内掺杂剂的扩散，从而导致光伏性能显著下降。此外，如果基板对温度比较敏感，它确实可能会在传统的 TCO 沉积工艺的温度下熔化。这是柔性聚合体基板的一个突出问题。
图4. 对于一个銅銦鎵硒四元素(CIGS) 太阳能面板最后沉积的是 TCO 层，而在非晶硅和 CdTe 板上最先沉积的则是 TCO 层。这为 CIGS 制造带来了与热量相关的特殊挑战。
那么，该如何应对这种表面上很糟糕的情况呢？一些有效方法可以在一个温度范围内进行运用，在这个范围内不会导致有源层的扩散或基板熔化，同时可产生良好的 TCO 传导性。这些都是经需要温度控制的其它工艺的成功记录证实的标准方法，如面向 FPD 彩色滤光片的电极，以及面向触控式面板工艺的透明导体。欲获得有关您的热敏性工艺有效解决方案的详情，请与我们联系。