高效太阳能电池薄膜生长工艺优化模型的研究及其意义

摘
要 ：薄膜化是降低太阳 电池成本 的主 要手段和发展趋势 ， 膜生长设备研 制与通用设备的最大区别 薄 就是要 与生产 工艺密切 配合 。本文提 出一种用 于太 阳能薄膜生 长的工 艺建模新方 法 ，将 计算 智能技 术与分形 理论综合 集成 ，利用计 算智 能方法提供 的混合 智能系统 及分形 理论的数 学工 具进行 系统描述 ，建立薄 膜生长复 杂过 程的基 本模型 ，以得到 生长过程 参数与薄 膜宏观性 能
次 、随 机 的 、不 确 定 性 等 多种 复 杂特 性 的组 合 。
其 反 应 室 内部 电极 间 电场 、流 体 场 、温 度 场 等 的
较 大 影 响 ； 另 外 设 备 的 结 构 参 数 ， 如 气 体 的 气 流 分 布 均 匀 性 和 电场 分 布 均 匀 性 等 也 影 响 薄 膜
工 艺 条 件 ， 如 衬 底 温 度 、 射 频 电 源 的 功 率 、 工 作 气 压 、 不 同 气 体 的 比 例 、 气 体 的 流 速 等 都 对
薄 膜 的 生 长 速 率 、 成 分 、 结 构 、 物 理 性 能 等 有
平 衡热 力 学和 动 力 学理 论范 ” ，是非 线性 、多层
应 、热 力 学和 动 力 学原 理 的 复 杂过 程 ， 已超 出 了
成 薄 膜 。 等 离 子 增 强 化 学 气 相 沉 积 （ ｌ ｍａ Ｐａ ｓ
Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍ ｉ Ｃａｌ ａｐＯＴ Ｖ Ｄ ｅｐＯＳｉ ｉ ｔ ｏｎ ，
Ｐ ＣＶＤ）作 为 薄 膜 生 长 的 核 心 设 备 ， 它 的 制 备 Ｅ
气 体 在 等 离 子 体 中 发 生 分 解 而 在 衬 底 上 淀 积
作 ，过 去 常 常通 来自百度文库 反 复试 验 ， 或 依 靠 经验 来 解 决
这 类 问题 。Ｐ ＶＤ技 术 沉 积 薄 膜 的 过 程 是 一 个 ＥＣ 非 常 复 杂 的物 理 化 学过 程 ，涉 及 等 离子 体 化 学 反
现 在 国 产 设 备 的 成 膜 速 率 低 ， 并 且 不 均 匀 ， 究 其 原 因 就 是 在 研 究 设 备 的 过 程 当 中 对 设 备 的 工 艺 参 数 控 制 的 研 究 不 足 ，这 就 造 成 了 制 造 设 备 企 业 生 产 的 设 备 与 工 艺 的 脱 节 ， 有 的 甚 至 有 较 大 程 度 的 设 计 不 合 理 。 工 艺 稳 定 性 根 本 不 能 保 证 ， 严 重 影 响 产 品 质 量 薄 膜 生 长 过 程 中存 在 多 目 标 优 化 问 题 ， 如 体 现 产 品 质 量 的 薄 膜 均 匀 性 、 体 现 生 长 效 率 的 镀 膜 速 率 等 ，这 些 需 求 之 间存 在 相 互 矛 盾 与 制 约 。 薄 膜 生 长 过 程 最 佳 参 数 的确 定需 要 大 量 的工
李桂琴’ ，陆利新’ ，叶晓军 ，李红波 ，夏士伟。 Ｌ Ｇｕ— ｉ。Ｌ ｉ ｉ。Ｙ ｉｏ ｕ Ｌ Ｈ ｎ ．ｏ 。 Ａ Ｓ ｉ ｉ Ｉ ｉ ｎ ， Ｕ Ｌ－ ｎ ， Ｅ Ｘａ ３ ｎ ， Ｉ ｏ ｇ ｂ ＸＩ ｈ． ０ ｑ ｘ ｗｅ
（． １ 上海大 学 机 自学院，上海 ２ ０ ７ ：２ 上海空间电源研究所 ，上海 ２ ０ ４ ；３ 上海欣邦 电气有限公 司，上海 ２ ０ ５ ） ０ ０２ ． ０２ １ ． ０ ０ １
优 点 ，便 于 工 业 化 大 规 模 生 产 ，成 为 降 低 太 阳 电
池 成本 的 主要 手段 和 发展 趋势 。 薄 膜 的 结 构 和 性 质 与 制 备 工 艺 的 关 系 非 常 密 切 ， 目前 认 为 以 辉 光 放 电 法 制 备 的 非 晶 硅 膜
质 量 最 好 ， 即 在 辉 光 放 电 装 置 中 ， 利 用 反 应
年 来 发 展 最 快 、最 有 活 力 的 可 再 生 能 源 利 用 技 术 。薄膜 太 阳 能 电池 是 第 二 代 太 阳能 电池 ， 它是 是 在 玻 璃 或 不 锈 钢 等 基 板 上 沉 积 几 微 米 厚 的薄 膜
而 成 ， 具 有 成 本 低 、能 耗 低 、 单 片 电池 面 积 大 等
太 阳 电 池 产 品 的 质量 及 生 产 效 率 。
分 布 均 匀 性 将 直 接 影 响到 薄 膜 沉 积 的均 匀 性 。 因 此 ，面 向薄 膜 生 长 控 制 的工 艺 过 程 建 模 ，建 立 工 艺 参 数 与 薄 膜 性 能 之 间的 定 量 解 析 关 系变 得 极 为 必 要 ，成 为 改 进 工 艺 、提 升 装 备 技 术 水 平 迫 切 需 要解 决 的关键 问题 。
０ 引言
开 发 新 能 源 和 可 再 生清 洁 能 源 是 ２ 世 纪 最 具 １
决 定 影 响 的 技 术 领 域 之 一 ，太 阳能 光 伏 技 术 是近
解 决 的 一 个 问 题 。 国外 在 研 究 设 备 的 同 时 也 在
为 该设 备 的正 常合 理化 工艺 作 针对 性 的研 究 。
之 间的定量解析关系 。
关键词 ：薄 膜生长 ；工艺建模 ；分形理论 ； 计算智 能 ；集成 中 图分 类号 ：Ｔ ９ Ｐ３ ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ —０ ３ （ ０ ） （ ～０ ４ — ４ ９ １ ４ ２１ ３ 上） ０ ３ ０ ０ １
Ｄｏｉ １ ． ９ ９ ．ｓ ｎ． ０ －０ ４． ０ １ ３ － ． ： ３ ６ ／ｊｉｓ １ ９ １ ２ １ ． （ｔ） １ ０ ０ ３ ５
、 ｌ
Ｉ 似 Ｉ ５
高效太 阳能 电池薄膜 生长工艺优化模型 的研究及其 意义
Ａ ｔ ｄ ｎｇｒ ｗｔ ｗ ｎ ｐ ｉ ｚ Ｕ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｍ ｏ ｅ ｆ ｈｎｆｌ ｇ ｏ ｈｆ ｒ ｏａ ｅｌ ｓｕ ｙｏ ｏ ｈｌ ａ ｄｏ ｔ ａ ｍａ ａ ｏ ｒ ｃ ｓ ｄ ｌ ｉ ｍ ｒ ｗ ｌｒ ｌ ｏｔ ｉ ｔ ｏ ｓ ｃ ｓ