專利名稱：一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備前趨物金屬薄膜的方法，尤其是一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法。
背景技術(shù)：
多元化合物太陽能電池為目前最受屬目的材料之一，是指以I族-III族-IV族所構(gòu)成的太陽能電池吸收層并且可以成份調(diào)控進(jìn)行能系改變而達(dá)到最佳光電轉(zhuǎn)換效率，其中，I族為銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)，III族為鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)，IV族為硫(S)、硒(Se)、銻(Te)，目前以銅銦鎵硒太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率最高。典型CIGS太陽能電池依基材由下往上為Mo (鑰背電極層)/CIGS (銅銦鎵硒吸收 層)/CdS (硫化鎘緩沖層)/ZnO+AZO (氧化鋅與參雜鋁氧化鋅光窗層)/Al (鋁上電極層)，一般背電極層、光窗層采真空濺鍍方式，緩沖層采化學(xué)水域方式，相較于組件結(jié)構(gòu)各膜層中，吸收層制備方式共分兩大類1.真空制程，包含共蒸鍍及濺鍍前趨物與硒化制程；2.非真空制程，包含電鍍及涂布等；其中使用化學(xué)浴方式制備緩沖層主要原因為目前階段所制作吸收層表面非常粗大，需藉由水浴法來達(dá)到緩沖層完整批覆于吸收層上，然而，在整個生產(chǎn)CIGS太陽電池過程中，使用水浴法制程方式有幾種限制1.對于生產(chǎn)連續(xù)性不加；2.大面積均勻性不易控制；3.水浴法制作過程中需耗大量水；4.水浴法所使用化學(xué)溶劑后續(xù)處理成本高。另外，可以大量、大面積化的吸收層制程方式為濺鍍前趨物與硒化制程，其中制備前趨物金屬薄膜的特性為造成上述之問題所在，一般這些所使用的前趨物金屬薄膜設(shè)計不管是單一元素還是合金金屬，因材料屬性在制程中容易產(chǎn)生團(tuán)聚，造成前趨物表面粗糙，以致于后續(xù)制備吸收層時，其表面粗度非常高，而且隨著粗糙前趨物金屬薄膜的表面起伏會造成吸收層成分的不均一性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，是用物理氣象沉積方法制備平坦化金屬薄膜，調(diào)節(jié)制程工作壓力來達(dá)到不同成分或合金設(shè)計的前趨物金屬的平坦化，進(jìn)而改變單層或多層前驅(qū)層薄膜的平坦化設(shè)計，在硒化與硫化過程中，以達(dá)到降低吸收層表面粗度的要求。一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-50mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜?！N氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-50 mtorr，基板熱至80-100°C，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制
程，制得平坦化銦金屬薄膜。
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦薄膜(60%In_40%Cu)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-20 mtorr,以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦薄膜。一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦鎵薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
O.7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-20 mtorr,以直流功率70-150瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅
銦鎵薄膜。本發(fā)明的優(yōu)點是在濺鍍法制備前趨物金屬薄膜的過程中，僅僅改變了制程工作壓力，使制得的金屬薄膜的表面粗度減少了百倍左右，進(jìn)而改變單層或多層前驅(qū)層薄膜的平坦化設(shè)計，在硒化與硫化過程中，以達(dá)到降低吸收層表面粗度的要求，滿足了生產(chǎn)的需要。
具體實施例方式 實施例I:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 7X IO-2HItorr,用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為lOmtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。實施例2:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0. 8X l(T2mtorr，用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為30mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。實施例3:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0. 9X l(T2mtorr，用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為50mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。實施例4:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0. 7X l(T2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10 mtorr，基板熱至80°C，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。實施例5:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 8X IO-2HItorr,利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為30 mtorr，基板熱至90°C，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。實施例6:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 9X l(T2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為50 mtorr，基板熱至100°C，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。實施例7:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦薄膜^0%In-40%Cu)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 7X 10_2mtorr， 利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10 mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦薄膜。實施例8:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦薄膜^0%In-40%Cu)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 8X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為15mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦薄膜。實施例9:
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦薄膜^0%In-40%Cu)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 9X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為20 mtorr,以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦薄膜。實施例10
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦鎵薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
0.7 X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10 mtorr,以直流功率70瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦鎵薄膜。實施例11
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦鎵薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
0.8X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為15 mtorr,以直流功率110瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦鎵薄膜。實施例12
一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦鎵薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
0.9X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為20 mtorr,以直流功率150瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦鎵薄膜。對比例I :現(xiàn)有技術(shù)氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至I. OX 10_2mtorr以下，用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。對比例2
現(xiàn)有技術(shù)氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦薄膜^0%In-40%Cu)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
I.OX 10_2mtorr以下,利用IS氣當(dāng)作工作氣體,透過節(jié)流閥將通入IS氣控制派鍍腔體的工作壓力為5 mtorr,以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦薄膜。對比例3
現(xiàn)有技術(shù)氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，制備銅銦鎵薄膜(50% Cu-35%In-15%Ga)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
I.OX 10_2mtorr以下,利用IS氣當(dāng)作工作氣體,透過節(jié)流閥將通入IS氣控制派鍍腔體的工作壓力為5 mtorr,以直流功率70-150瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦鎵薄膜。各實施例各對比例制得的金屬薄膜表面平均粗度如下表所示
權(quán)利要求
1.一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-50mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。
2.一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 7X 10_2-0. 9X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-50 mtorr，基板熱至80-100°C，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。
3.一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銅銦薄膜(60%In-40%Cu)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X10_2-0.9X10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-20 mtorr,以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦薄膜。
4.一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銅銦鎵薄膜(50%Cu-35%In-15% Ga)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 7 X 10_2-0. 9 X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為10-20 mtorr,以直流功率70-150瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦鎵薄膜。
5.如權(quán)利要求I所述的一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 8X 10_2mtorr，用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為30mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。
6.如權(quán)利要求2所述的一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銦金屬薄膜時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 8X 10_2mtorr,利用IS氣當(dāng)作工作氣體,透過節(jié)流閥將通入IS氣控制派鍍腔體的工作壓力為30 mtorr，基板熱至90°C，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銦金屬薄膜。
7.如權(quán)利要求3所述的一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銅銦薄膜^0%In-40%Cu)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 8 X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為15mtorr，以直流功率100瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦薄膜。
8.如權(quán)利要求4所述的一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，其特征為制備銅銦鎵薄膜(50% Cu-35%In-15% Ga)時，把所需鍍著玻璃基材放入濺鍍腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至O. 8X 10_2mtorr，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為15 mtorr,以直流功率110瓦進(jìn)行60分鐘的濺鍍制程，制得平坦化銅銦鎵薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣相凝結(jié)制備前趨物金屬薄膜的方法，是用物理氣象沉積方法制備平坦化金屬薄膜，調(diào)節(jié)制程工作壓力來達(dá)到不同成分或合金設(shè)計的前趨物金屬的平坦化，使制得的金屬薄膜的表面粗度減少了百倍左右，進(jìn)而改變單層或多層前驅(qū)層薄膜的平坦化設(shè)計，在硒化與硫化過程中，以達(dá)到降低吸收層表面粗度的要求。
文檔編號C23C14/14GK102936715SQ201210497098
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者黃信二 申請人:研創(chuàng)應(yīng)用材料(贛州)有限公司