B&R贝加莱 PECVD 方案，光伏品质稳定的保障

PECVD 设备追求品质的稳定

　　在光伏的生产各个工序中，PECVD设备是一个关键部分，无论对于早期的铝背场晶硅技术，还是PERC工艺， PECVD都是关键环节，作为一个重资产、长期可用的设备， 其对晶片的涂层品质的影响很大，对于后续光伏晶片发电的效率及寿命也至关重要。

　典型的晶硅电池生产过程，经过切片、清洗制绒、扩散工艺后，硅片已经具有光电转换能力，但是，光在硅片表面的反射使得光损约1/3，即使经过表面制绒仍然损失11%左右，为了进一步减反射，需要利用光的干涉原理，在其表面制作一层减反射膜，以获得电流输出的能力增强。对于PECVD而言，提供高品质可靠性，以及参数控制的精准与同步性能，可以降低不良品率，降低单片成本。

 晶硅电池生产主要流程

 PECVD 工艺降低了光反射率(参考)

　　如果在晶硅电池片表面增加一个氮化硅(SiN)涂层， 其可以降低表面反射率，进而提升光的发电效率。图2可以看到，通过减反射工序，光的反射率大幅下降。

　　PECVD 基本原理

　　常见的物质形态为液体、气体、固体，当然，还有“等离子”这个状态，相对于普通气体中性分子或原子组成的特点，等离子体是带电粒子和中性粒子的几何体。等离子体是一种导电流体，但是又能与气体体积相比拟的宏观尺度内维持中性，这种特性使得它可以被电磁场控制。PECVD就是利用这种等离子体特性，通过电离产生的等离子体附着在晶片表现形成薄膜层，管式PECVD占地小，且成品效率高，因此较为广泛的应用。

　　图3是一个管式PECVD设备的结构，装载系统主要是负责通过定位控制，将放置于石墨舟中的硅片送至炉体中，在扩散部分，由等离子电源、气体输送系统、加热系统、真空泵等一起工作，将SiH和SiN气体通过RF射频系统分离为等离子体，并沉积到硅片表面，形成薄膜，这个反应的过程可以形成多种不同的薄膜，其可以针对不同的光进行减反射的作用，反应完成后由退舟系统回到装载系统，下料。配置系统如图4所示。

　　　图4中，贝加莱X20控制器提供了独立的桨与舟的送料、控制其气体流量、压力，以及电源、温度加热系统的控制， 炉体控制为独立的，也可以为多个共用CPU的模式，图4提供了更为独立的单元控制设计，X20控制器采用了的纳米特层处理，能够适用于具有气体污染的工作氛围。

　　温度控制的均匀性

　　对于温区控制来说，如何消除相互之间的影响，获得一致性的温度，对于PECVD的晶片沉积质量至关重要，如果温度过高反应剧烈，以及温度低反应较慢的情况下，造成了色差，这对硅片的最终成品反射性能会造成较大的影响，因此控制温度在整个反应腔中的一致性，是温度控制的核心。

　　贝加莱的温度控制具有良好的温度控制能力，并能够实现在多温区控制下的一致性，在需要进行温度曲线的设定方面，温控可以同步曲线，达到非常高的控制精度，并确保无超调，确保温度的稳定性。

　　因此，一个好的温度控制，具有非常好的控制效果，以及稳定性，贝加莱的温度控制达到了“好用”，即，高鲁棒性适应变化的工艺环境，自整定，温区解耦等非常好的品质控制能力。

　　图 5 贝加莱温度控制可以实现与设定曲线的同步

　　模块化软件设计

　　系统的好用，还体现在软件的可复用性设计，模块化的mapp技术，除了温度外，也包括其它一些直接配置，连接的模块，提供机器的丰富、易用的功能设计。

　　图 6 PECVD 用到的 mapp 软件模块

　　mapp可以通过快速配置方式来构建机器的控制系统，在PECVD设备中，很多mapp模块得到了应用：

　　• mappVIEW—— 提供更为友好的HMI操作，基于Web 技术的画风，显得直观大气，易于理解;

　　• mappRecipe—— 通过拖拽形成配方管理界面，并可以将配方通过csv/XML形式导出;

　　• mappTemperature—— 如前所述，提供高精度的温度同步，温度斜坡跟随能力;

　　• mappUser—— 用户管理，多级用户口令，确保机器可以被不同的人操作，访问不同的数据;

　　• mappReport—— 它为用户提供了基于PDF/CSV/txt 格式的数据报表，以便于数据分析之用途;

　　• mappAudit—— 它解决数据的可追溯性问题，即，谁在什么时候对机器的何种参数，进行了什么样的修改，这个都会以不可篡改形式予以保存，并供查询，在质量出现问题的时候，可以进行溯源;

　　• mappAlamX—— 对于机器来说，如门、气体泄漏等必须提供报警能力。

　　mapp集成于Automation Studio平台，并能够被快速的配置应用，快速构建机器的软件，缩短调试周期，这是将贝加莱在各个领域的共性技术进行了封装，基于严格的“高内聚、低耦合”软件工程思想，提供强大功能同时，达到快速模块化配置。

　　开放连接——不仅为了设备连接

　　对于PECVD设备来说，其中流量计、真空泵、恒温槽等，需要RS232/RS485、Modbus/TCP的接口，除了每个CPU标配的RS232/TCP接口外，也可以通过X20的通信模块进行扩展。

　　除了为机器提供过程控制的调节能力，来自贝加莱的系统还可以提供工厂连接的便利能力：

　　• OPC UA支持设备的数据访问，新的OPC UA Pub/Sub 更能提高数据分发效率;

　　• Web Server，提供了远程的访问能力，通过远程桌面系统可以实现对机器的数据访问;

　　• FTP Server，远程程序修改能力。

　　设备最终是要到终端用户端运行的，开放的数据连接能力，提供了生产管理、数据呈现、参数寻优的数据基础，通过OPC UA，可以为工厂建立从设备-设备，设备到管理系统， 乃至云端的连接能力，为数字化应用提供支撑。

　　“好用”，是系统的能力，贝加莱，通过持续技术创新，一直致力于让机器更为智能、更为便利与高效。