專利名稱：用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備及其控制系統(tǒng)，屬于磁控濺射鍍膜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁控濺射鍍膜設(shè)備通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用，在等離子體真空腔體內(nèi)對(duì)靶材進(jìn)行濺射，沉積薄膜太陽(yáng)能電池的背電極，如鋁、摻鋁氧化鋅等膜層。而磁控濺射鍍膜采用的靶結(jié)構(gòu)基本可分為平面靶和旋轉(zhuǎn)靶兩種方式。平面靶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但靶材利用率相對(duì)較低，基本在15%-30%，隨著技術(shù)的發(fā)展，可以通過(guò)增加磁鐵移動(dòng)裝置提高平 面靶的利用率，實(shí)現(xiàn)靶材轟擊的均勻性，如中國(guó)專利201010121301. I《磁控濺射源及等離子體處理設(shè)備》是采用增加磁鐵移動(dòng)裝置，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度，以提高平面靶的利用率，但是其利用率仍然不高，需經(jīng)特殊的技術(shù)處理后才能達(dá)到35%-40%。平面IE要求IE材厚度在6-14mm之間,若祀材太厚或太薄都會(huì)使利用率降低，導(dǎo)致靶材更換頻繁，對(duì)于規(guī)模化生產(chǎn)會(huì)增加工序及不利于設(shè)備維護(hù)，影響產(chǎn)能。而旋轉(zhuǎn)靶具有靶材利用率高，維護(hù)周期長(zhǎng)，產(chǎn)能高的優(yōu)點(diǎn)，避免了平面靶的這些缺點(diǎn)；但是旋轉(zhuǎn)靶結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造要求高，靶材成本高，供貨周期較長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備及工序的生產(chǎn)管控要求高。旋轉(zhuǎn)靶的靶材利用高、消耗均勻，但在使用過(guò)程中，靶材會(huì)越來(lái)越薄，靶材濺射表面與靶筒內(nèi)的磁鐵之間的距離越來(lái)越小，使靶材濺射表面的磁場(chǎng)發(fā)生變化，所鍍膜層越來(lái)越薄，無(wú)法達(dá)到膜層性能要求，使產(chǎn)品質(zhì)量降低；因此在使用旋轉(zhuǎn)靶生產(chǎn)時(shí)，隨著靶材消耗、厚度減少，為了保證所鍍膜層厚度，需采用頻繁調(diào)整靶功率的方式，但靶起輝后靶材一直處于消耗狀態(tài)，難以調(diào)整到合適的參數(shù)，導(dǎo)致所鍍薄膜厚度不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量，尤其不適合對(duì)功率調(diào)整敏感的AZO等透明導(dǎo)電膜層，因?yàn)檎{(diào)整功率時(shí)會(huì)影響AZO膜層的致密程度，雖然膜層厚度一致，但是由于膜層疏松程度不一樣，導(dǎo)致其電阻率變化較大，不能達(dá)到薄膜電池膜層的性能要求?；谏鲜鰡?wèn)題，中國(guó)專利200910160063. 3《真空濺鍍?cè)O(shè)備的旋轉(zhuǎn)靶裝置》是通過(guò)旋轉(zhuǎn)內(nèi)部磁鐵來(lái)保證鍍膜厚度，但該技術(shù)需要多個(gè)相同的旋轉(zhuǎn)靶才能實(shí)現(xiàn)，價(jià)格昂貴，成本聞。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備及其控制系統(tǒng)，解決磁控濺射鍍制薄膜電池膜層的厚度一致性等技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)以上任務(wù)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案設(shè)計(jì)一種用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，包括安裝在真空腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)靶上裝有可移動(dòng)的磁體，該旋轉(zhuǎn)靶呈筒狀，其外壁上裝有靶材，內(nèi)部裝磁體，靶軸貫穿靶筒，磁體的移動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在靶軸的一端，靶軸的另一端裝有靶材旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。靶筒兩端設(shè)有連接構(gòu)件，該構(gòu)件由端頭、靶軸支承座和連接夾套組成，端頭由連接夾套安裝在靶筒的兩端，且端頭內(nèi)裝有靶軸支承座。
靶軸支承座內(nèi)設(shè)有靶軸移動(dòng)槽。靶軸的兩端設(shè)有平面臺(tái)階，該平面臺(tái)階插接在靶軸移動(dòng)槽內(nèi)。磁體移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、齒輪和齒條組成，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軸上裝有齒輪，靶筒的端頭裝有齒條，齒輪與齒條嚙合。磁體包括固定塊、封閉盒、靶靴和多組磁鐵，磁鐵安裝在磁靴上，且置于封閉盒內(nèi)，該封閉盒由固定塊安裝在靶軸上，磁體的封閉盒內(nèi)裝有冷卻水。本發(fā)明還提供一種用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備的控制系統(tǒng)，包括電腦、工控機(jī)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器，其主要技術(shù)特點(diǎn)是磁控濺射設(shè)備的靶電源，其一端與真空腔體內(nèi)的陰極連接，另一端連接工控機(jī)，該工控機(jī)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器及移動(dòng)機(jī)構(gòu)相互連接，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，工控機(jī)從靶電源采集靶功率、靶電壓及電流信號(hào)，反饋至電腦，由電腦程序控制磁體移動(dòng)。磁控濺射設(shè)備的靶材為金屬靶，由工控機(jī)自動(dòng)控制靶功率和靶材厚度，均勻鍍制金屬膜層，靶功率和靶材厚度的關(guān)系式為y=-4. 81η (χ)+22. 04，其中y是靶功率，χ是靶材厚度。磁控濺射設(shè)備的靶材為AZO IE,由工控機(jī)自動(dòng)控制靶面與磁鐵之間的間距以及靶材厚度，其函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=0. 834X+11. 5，y為靶材厚度，χ為靶面與磁鐵之間的間距。本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果是對(duì)薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)靶進(jìn)行改進(jìn)，在旋轉(zhuǎn)靶的靶軸的兩端安裝端頭及靶軸支承座，靶軸支承座上設(shè)有靶軸移動(dòng)槽，靶軸可在移動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)，靶軸的一端安裝有齒條，通過(guò)控制系統(tǒng)控制電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條移動(dòng)，使得靶軸上的磁體在端頭支承座的移動(dòng)槽內(nèi)移動(dòng)，調(diào)整濺射靶材表面的磁場(chǎng)。通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)靶電源以及旋轉(zhuǎn)靶上的磁鐵和靶材之間距離，調(diào)整靶材表面的磁場(chǎng)，保證所鍍膜層厚度的均勻性和致密度的一致性。


圖I :本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 :圖I中靶軸15的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 :圖I中A-A剖面示意圖。圖4 :圖I中B-B首I]面不意圖。圖5 :圖I中C-C剖面示意圖。圖6 :圖I中D-D首I]面不意圖。圖7 :本發(fā)明用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備的控制系統(tǒng)的示意圖。圖8 :靶功率和靶材厚度的關(guān)系圖。圖9 :靶材厚度對(duì)應(yīng)處的靶功率示意圖。圖10 :膜層厚度與靶材厚度的關(guān)系圖。圖11 :祀電壓和祀材厚度的關(guān)系不意圖。圖12 :1旲層厚度和祀材厚度的關(guān)系不意圖。
圖13 :本發(fā)明采用閉環(huán)控制移動(dòng)磁體時(shí)，靶電壓和靶材厚度的關(guān)系示意圖。圖14 :本發(fā)明采用閉環(huán)控制移動(dòng)磁體時(shí)，膜層厚度和靶材厚度的關(guān)系示意圖。圖15 :本發(fā)明采用閉環(huán)控制移動(dòng)磁體時(shí)，齒條移動(dòng)距離和靶材厚度的關(guān)系示意圖。
圖16 :本發(fā)明采用閉環(huán)控制移動(dòng)磁體時(shí)，靶面與磁鐵之間的間距和靶材厚度的關(guān)系不意圖。圖17 :本發(fā)明采用閉環(huán)控制移動(dòng)磁體時(shí)，電阻率和靶材厚度的關(guān)系示意圖。圖I至圖17中1、真空腔體，2、基片，3、靶材轉(zhuǎn)動(dòng)主齒輪，4、靶材轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，5、右端頭，6、靶材轉(zhuǎn)動(dòng)副齒輪，7、右靶軸支承座，8、連接夾套，9、靶材，10、固定塊，11、靶筒，12、左端頭，13、移動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)，14、移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪，15、靶軸，16、移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條，17、左靶軸支承座，18、封閉盒，19、磁靴，20、磁鐵。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備包括一個(gè)具有可移動(dòng)磁體的旋轉(zhuǎn)靶，其置于磁控濺射設(shè)備的真空腔體內(nèi)，主要包括靶筒、端頭、連接夾套、靶軸、磁體以及靶材，靶材焊接在靶筒外，磁體固定在靶軸上，并放置在靶筒內(nèi)，端頭通過(guò)連接夾套安裝在靶筒兩端，在靶軸的兩端安裝有靶軸支承座，靶軸支承座安裝在端頭內(nèi)，靶軸兩端加工有平面臺(tái)階，靶軸支承座加工有靶軸移動(dòng)槽，靶軸平面臺(tái)階插入靶軸支承座的靶軸移動(dòng)槽內(nèi)。在靶軸的一端安裝有移動(dòng)機(jī)構(gòu)。移動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)、齒輪和齒條組成，電機(jī)安裝在真空腔體上，齒輪安裝在電機(jī)軸上，齒條固定安裝在靶軸的平面臺(tái)階上，齒輪與齒條嚙合。見圖I至圖7，旋轉(zhuǎn)靶由靶材轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4、靶材轉(zhuǎn)動(dòng)主齒輪3、靶材轉(zhuǎn)動(dòng)副齒輪6、右端頭5、左端頭12、靶筒11、靶材9、連接夾套8、靶軸15、右靶軸支承座7、左靶軸支承座17、移動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)13、移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪14、移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條16、固定塊10、封閉盒18、磁靴19和磁鐵20組成。靶材9安裝在靶筒11外圓上，靶筒11兩頭通過(guò)連接夾套8與右端頭5和左端頭12相連接，右端頭5和左端頭12分別通過(guò)軸承安裝在真空腔體I上，右端頭5伸出到真空腔體I外部，在其上安裝有靶材轉(zhuǎn)動(dòng)副齒輪6，靶材轉(zhuǎn)動(dòng)副齒輪6與靶材轉(zhuǎn)動(dòng)主齒輪3相嚙合，靶材轉(zhuǎn)動(dòng)主齒輪3安裝在靶材轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4的軸上。磁鐵20安裝在磁靴20上，一起放置在封閉盒18內(nèi)，封閉盒18內(nèi)充滿冷卻水，封閉盒18由固定塊10安裝在靶軸15上，裝有磁體的封閉盒18放置在靶筒內(nèi)，靶軸15兩端的平面臺(tái)階分別插入右靶軸支承座7和左靶軸支承座17的靶軸移動(dòng)槽內(nèi)，右靶軸支承座7和左靶軸支承座17通過(guò)軸承分別安裝在右端頭5和左端頭12上，右靶軸支承座7并從右端頭5內(nèi)伸出并固定在真空腔體I外，使得磁體面向基片2，靶軸15的左端的平面臺(tái)階伸出到左靶軸支承座17的外側(cè)，在平面臺(tái)階上固定有移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條16，移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條16與移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪14相嚙合，移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪14安裝在固定在真空腔體I的外部的移動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)13的伸入到真空腔體I的內(nèi)部的軸上。工作時(shí)，靶材轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4帶動(dòng)靶材轉(zhuǎn)動(dòng)主齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)靶材轉(zhuǎn)動(dòng)副齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)右端頭5轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)靶筒11和靶材9轉(zhuǎn)動(dòng)，由于右端頭5、左端頭12和右靶軸支承座7、左靶軸支承座17是通過(guò)軸承相連，并不會(huì)帶動(dòng)右靶軸支承座7和左靶軸支承座17轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)靶材9消耗后，控制系統(tǒng)將信號(hào)傳遞給工控機(jī)，工控機(jī)再將信號(hào)傳遞給移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器，移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器給指令到移動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪14轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條16移動(dòng)，再帶動(dòng)靶軸15移動(dòng)，靶軸15帶動(dòng)磁體移動(dòng)靠近靶材9內(nèi)表面，補(bǔ)償靶材9消耗帶來(lái)的磁場(chǎng)變化，均勻鍍制薄膜太陽(yáng)能電池的背電極膜層。
實(shí)施例2
采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的磁控濺射設(shè)備及控制系統(tǒng)，鍍制薄膜太陽(yáng)能電池的背電極金屬膜層，如Ag或Al膜。磁控濺射設(shè)備的控制系統(tǒng)，包括電腦、工控機(jī)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器，磁控濺射設(shè)備的靶電源，其一端與真空腔體內(nèi)的陰極連接，另一端連接工控機(jī)，該工控機(jī)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器及移動(dòng)機(jī)構(gòu)相互連接，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，工控機(jī)從靶電源采集靶功率、靶電壓及電流信號(hào)，反饋至電腦，由電腦程序控制磁體移動(dòng)。本實(shí)施例 中薄膜太陽(yáng)能電池磁控濺射設(shè)備的靶材為Ag或Al金屬靶，由工控機(jī)自動(dòng)控制靶功率和靶材厚度，均勻鍍制薄膜太陽(yáng)能電池的背電極金屬膜層，靶功率和靶材厚度的關(guān)系式為y=_4. 81η (χ) +22. 04，其中y是靶功率，χ是靶材厚度，所鍍膜層厚度為69nm，見圖8。根據(jù)上述靶材厚度和靶功率的曲線，隨后可以通過(guò)電腦程序控制靶電源，實(shí)時(shí)調(diào)整相應(yīng)的靶功率設(shè)置，保證所鍍膜層厚度的一致性。薄膜太陽(yáng)能電池磁控濺射的控制過(guò)程為
采集信號(hào)工控機(jī)從靶電源采集靶功率、電壓、電流等信號(hào)，將該信號(hào)反饋給電腦，同時(shí)輸入靶材不同階段的鍍膜膜厚。擬合靶功率和靶材厚度的關(guān)系式電腦對(duì)工控機(jī)采集的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，擬合出靶功率和靶材厚度相應(yīng)的關(guān)系式，y=-4. 81η (χ)+22. 04 (其中y :靶功率，χ :靶材厚度)，見圖8，隨著靶材厚度減小，靶功率是呈現(xiàn)指數(shù)方式的上升趨勢(shì)。輸入到工控機(jī)，閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)調(diào)整靶功率將靶功率和靶材厚度相應(yīng)的關(guān)系式輸入到工控機(jī)中，自動(dòng)控制調(diào)整靶電源功率，使鍍膜過(guò)程中的靶功率盡可能地靠近計(jì)算值，如圖9所示。鍍制厚度均勻的背電極膜層根據(jù)圖8所示的靶功率和靶材厚度的關(guān)系式，實(shí)時(shí)調(diào)整靶功率，可實(shí)現(xiàn)膜層厚度的重現(xiàn)性，如圖10所示，要求所鍍薄膜太陽(yáng)能電池背電極膜層的厚度為69nm，而通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整鍍膜過(guò)程中的靶功率，實(shí)際制備的背電極膜層厚度波動(dòng)大小僅為3. 12%，屬于可控范圍，保證了所鍍背電極膜層厚度的一致性，滿足作為背電極膜層的性能及質(zhì)量要求。實(shí)施例3
鍍制薄膜太陽(yáng)能電池AZO膜層。AZO膜層對(duì)靶功率特別敏感，隨著靶功率的變化，會(huì)影響AZO膜層的電阻率，所以不能采用調(diào)整靶功率的方法鍍制AZO膜層。本發(fā)明用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，且旋轉(zhuǎn)靶上裝有可以移動(dòng)的磁體，通過(guò)移動(dòng)磁鐵，調(diào)整磁鐵與靶面之間的距離，鍍制厚度均勻的AZO膜層，同時(shí)解決AZO膜層的電阻率不穩(wěn)定問(wèn)題，這種磁控濺射設(shè)備的控制系統(tǒng)模式如下
工控機(jī)采集并監(jiān)控靶電壓信號(hào)工控機(jī)從靶電源采集靶電壓信號(hào)，靶電源引出數(shù)據(jù)線到PLC (可編程邏輯控制器)，通過(guò)PLC從靶電源處獲得靶電壓數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控靶電壓的變化；
PLC將靶電源的電壓值反饋給電腦；
當(dāng)工控機(jī)監(jiān)測(cè)到靶電壓發(fā)生變化時(shí)，電腦給出磁體發(fā)出移動(dòng)信號(hào)電腦根據(jù)靶材厚度與靶面/磁鐵間距的函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=0. 834X+11. 5，其中y為靶材厚度，χ為靶面與磁鐵之間的間距，計(jì)算出磁鐵需移動(dòng)的距離，靶材厚度與靶面/磁鐵間距的函數(shù)關(guān)系曲線見圖16，由工控機(jī)自動(dòng)控制靶面與磁鐵之間的間距以及靶材厚度，以此來(lái)校正實(shí)際鍍制膜層中，隨著靶材厚度變化，調(diào)整磁鐵和靶面之間距離；
磁鐵移動(dòng)電腦將磁鐵需移動(dòng)的距離傳送給PLC，PLC程序控制磁鐵移動(dòng)；
工控機(jī)再采集靶電壓數(shù)據(jù)在磁鐵移動(dòng)的同時(shí)，工控機(jī)從靶電源采集靶電壓信號(hào)，并根據(jù)靶電壓的穩(wěn)定程度來(lái)進(jìn)一步調(diào)整磁鐵移動(dòng)的距離，保證所鍍膜層厚度的一致性。在未采用閉環(huán)控制以及移動(dòng)磁鐵時(shí)，在一定的靶電源功率條件下，靶電壓會(huì)隨著靶材消耗呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。如圖11所示，在IOKW的靶電源功率下，隨著AZO靶材厚度的減小，相應(yīng)的靶電源的電壓降低，在這種情形下制備的AZO膜層厚度不均勻，具體如圖12所示，AZO膜層厚度隨著靶材的消耗呈線性變薄的趨勢(shì)，不能滿足膜層厚度均勻的要求。 本發(fā)明采用閉環(huán)控制以及移動(dòng)磁鐵的方式，使磁控濺射設(shè)備的旋轉(zhuǎn)陰極靶得到提升。圖13、圖14和圖15是實(shí)測(cè)得出的各種曲線圖其中圖13所示的靶材厚度和靶電壓的曲線關(guān)系，通過(guò)閉環(huán)控制和移動(dòng)磁鐵，靶電壓不再隨著靶材消耗而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。圖13靶電壓在498V-502V之間波動(dòng)，其波動(dòng)性為O. 4%，靶電壓穩(wěn)定。圖14為本發(fā)明采用閉環(huán)控制移動(dòng)磁體時(shí)，膜層厚度和靶材厚度的關(guān)系示意圖，由圖可知，所鍍AZO膜層的厚度均勻，其波動(dòng)性為O. 94%，其效果明顯優(yōu)于圖10僅是閉環(huán)控制方式時(shí)膜層厚度的波動(dòng)性。圖15為AZO靶材厚度與磁鐵移動(dòng)距離的曲線關(guān)系，從圖中可以看出隨著靶材越薄，磁鐵所需要移動(dòng)距離隨之變小。圖17為采用本發(fā)明技術(shù)通過(guò)閉環(huán)系統(tǒng)控制靶電源以及磁鐵移動(dòng)獲得的靶材厚度與所鍍膜層厚度的電阻率的關(guān)系曲線，可以看出所鍍AZO膜層的電阻率變化在
4.46-4. 81 μ Ω · cm之間，滿足要求非晶硅薄膜電池的要求。本發(fā)明可用于鍍制金屬膜層和/或金屬氧化物膜層，不局限應(yīng)用于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，也可用于其他行業(yè)鍍制所需膜層，更不局限于以上實(shí)施例及實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改變，這些變型和改變也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，包括安裝在真空腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)靶，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)靶上裝有可移動(dòng)的磁體，該旋轉(zhuǎn)靶呈筒狀，其外壁上裝有靶材，內(nèi)部裝磁體，靶軸貫穿靶筒，磁體的移動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在靶軸的一端，靶軸的另一端裝有靶材旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，其特征在于所述靶筒兩端設(shè)有連接構(gòu)件，該構(gòu)件由端頭、靶軸支承座和連接夾套組成，端頭由連接夾套安裝在靶筒的兩端，且端頭內(nèi)裝有靶軸支承座。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，其特征在于所述靶軸支承座內(nèi)設(shè)有靶軸移動(dòng)槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，其特征在于所述靶軸的兩端設(shè)有平面臺(tái)階，該平面臺(tái)階插接在靶軸移動(dòng)槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶可移動(dòng)磁體的旋轉(zhuǎn)靶磁控濺射設(shè)備，其特征在于所述磁體移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、齒輪和齒條組成，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軸上裝有齒輪，靶筒的端頭裝有齒條， 齒輪與齒條嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，其特征在于所述磁體包括固定塊、封閉盒、靶靴和多組磁鐵，磁鐵安裝在磁靴上，且置于封閉盒內(nèi)，該封閉盒由固定塊安裝在靶軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備，其特征在于所述磁體的封閉盒內(nèi)裝有冷卻水。
8.一種用于權(quán)利要求I所述磁控濺射設(shè)備的控制系統(tǒng)，包括電腦、工控機(jī)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器，其特征在于所述磁控濺射設(shè)備的靶電源，其一端與真空腔體內(nèi)的陰極連接，另一端連接工控機(jī)，該工控機(jī)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器及移動(dòng)機(jī)構(gòu)相互連接，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，工控機(jī)從靶電源采集靶功率、靶電壓及電流信號(hào)，反饋至電腦，由電腦程序控制磁體移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述磁控濺射設(shè)備的靶材為金屬靶，由工控機(jī)自動(dòng)控制靶功率和靶材厚度，均勻鍍制金屬膜層，靶功率和靶材厚度的關(guān)系式為y=-4. 81η (χ) +22. 04，其中y是靶功率，x是靶材厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述磁控濺射設(shè)備的靶材為AZO靶，由工控機(jī)自動(dòng)控制靶面與磁鐵之間的間距以及靶材厚度，其函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=0. 834X+11. 5，y為靶材厚度，χ為靶面與磁鐵之間的間距。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于薄膜太陽(yáng)能電池的磁控濺射設(shè)備及其控制系統(tǒng)，屬于磁控濺射鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，解決所鍍膜層的厚度一致性等技術(shù)問(wèn)題。磁控濺射設(shè)備包括安裝在真空腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)靶，該旋轉(zhuǎn)靶呈筒狀，其上裝有可移動(dòng)的磁體，靶筒外壁上裝有靶材，內(nèi)部裝磁體，靶軸貫穿靶筒，磁體的移動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在靶軸的一端，靶軸的另一端裝有靶材旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)靶電源，其一端與真空腔體內(nèi)的陰極連接，另一端連接工控機(jī)，該工控機(jī)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制器及移動(dòng)機(jī)構(gòu)相互連接，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，由電腦程序控制磁體移動(dòng)。積極效果是通過(guò)閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)靶電源以及磁鐵和靶材之間距離，保證所鍍膜層厚度的均勻性和致密度的一致性。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102644056SQ201210143679
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者劉志斌, 宋光耀, 李毅, 翟宇寧 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司