柔性cigs太陽能電池的制備裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉柔性CIGS太陽能電池的制備，具體說是柔性CIGS太陽能電池的制備裝置，其包括真空室，真空室內(nèi)設(shè)置有工作臺，工作臺外側(cè)設(shè)置有將柔性CIGS太陽能電池基板輸送至該工作臺的推進收納機構(gòu)，工作臺上安裝有加熱器，在工作臺上側(cè)設(shè)置有濺射源和與濺射源對應(yīng)的兩靶材，濺射源通過分別轟擊兩靶材使工作臺的基板上沉積形成吸收層和緩沖層。本發(fā)明采用向由上向下的濺射法沉積吸收層與緩沖層，避免了因重力的影響使得沉積不夠均勻的現(xiàn)象。
【專利說明】柔性c IGS太陽能電池的制備裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CIGS太陽能電池的制備，具體說是柔性CIGS太陽能電池的制備裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]吸收層銅銦鎵硒薄膜是CIGS太陽能電池的核心部分，吸收層的制備方法如多元共蒸法和磁控濺射后硒化法。雖然這些真空沉積技術(shù)能夠制備出轉(zhuǎn)換效率高的CIGS薄膜電池，但是精密的真空設(shè)備需要很大的設(shè)備投資，生產(chǎn)周期長，這使得電池的生產(chǎn)成本較聞。
[0003]現(xiàn)有的CIGS (銅銦鎵硒)太陽能電池包括基板，基板材料可包括玻璃、鋁、不銹鋼、聚合物或任何具相似可撓性的金屬及塑料，在基板表面沉積有數(shù)層薄膜。首先，基板上沉積有堿硅酸鹽層。一般而言，來自堿硅酸鹽層的鈉穿過底部電極層至吸收層，增加電池效率；接著，含有鑰(Mo)的底部電極層濺射至堿硅酸鹽層上，在底部電極層上沉積有吸收層，吸收層上沉積有緩沖層，緩沖層是由硫化鎘(CdS)組成。硫化鎘具有毒性。由氧化鋅(ZnO)組成的快閃層濺鍍形成于緩沖層上?？扉W層用于防止太陽能電池在進行發(fā)電過程中，因Shunting及薄膜針孔(pinhole)的問題導(dǎo)致CIGS薄膜效能下降；最后，由招摻雜氧化鋅所構(gòu)成的頂部電極層是濺射于快閃層上。
[0004]其中，CIGS吸收層是太陽能電池的核心部分，吸收層的制備方法如多元共蒸法和磁控濺射后硒化法。共蒸法由于采用四種不同的元素各具有不同的熔點，使得要控制整比化合物在大型基板上的形成是很困難的。目前，市場上出現(xiàn)有一種通過濺射法直接制備吸收層和緩沖層的方法，其采用的方法是使基板圓周運行，在圓周外通過濺射法使基板上形成吸收層和緩沖層。這種方法由于采用的是水平濺射，由于重力的作用，其在基板上沉積的吸收層和緩沖層不夠均勻，影響電池的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種沉積均勻的柔性CIGS太陽能電池的制備裝置。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:柔性CIGS太陽能電池的制備裝置，包括真空室，真空室內(nèi)設(shè)置有工作臺，工作臺外側(cè)設(shè)置有將柔性CIGS太陽能電池基板輸送至該工作臺的推進收納機構(gòu)，工作臺上安裝有加熱器，在工作臺上側(cè)設(shè)置有濺射源和與濺射源對應(yīng)的兩靶材，濺射源通過分別轟擊兩靶材使工作臺的基板上沉積形成吸收層和緩沖層。
[0007]進一步地，在工作臺上側(cè)水平設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的空心筒，空心筒內(nèi)置所述濺射源，在空心筒外壁沿周向間隔對應(yīng)設(shè)置有吸收層靶材和緩沖層靶材，所述空心筒旋轉(zhuǎn)帶動靶材轉(zhuǎn)動
[0008]作為一種方式，所述工作臺為可旋轉(zhuǎn)的水平設(shè)置的輥筒，輥筒內(nèi)安裝有所述加熱器，在輥筒的一側(cè)設(shè)置有所述推進收納機構(gòu)，該推進收納機構(gòu)將基板推送至輥筒外周壁使其纏繞在輥筒上，并收納纏繞后的基板；基板隨著輥筒轉(zhuǎn)動時，濺射源通過轟擊吸收層靶材使基板上沉積形成吸收層；形成吸收層的基板隨著輥筒反向轉(zhuǎn)動時，濺射源通過轟擊緩沖層靶材使吸收層上沉積形成緩沖層。
[0009]作為一種方式，所述工作臺為水平設(shè)置的平臺，平臺兩端安裝有所述推進收納機構(gòu)，在平臺下側(cè)安裝有所述加熱器；當推進收納機構(gòu)將基板從平臺上側(cè)一端輸送至另一端時，濺射源通過轟擊吸收層靶材使基板上沉積形成吸收層；當推進收納機構(gòu)將沉積有吸收層的基板從平臺上側(cè)所述另一端輸送至所述一端時，濺射源通過轟擊緩沖層靶材使吸收層上沉積形成緩沖層。
[0010]進一步地，所述吸收層靶材通過CIGS粉末壓制而成。
[0011]進一步地，所述推進收納機構(gòu)包括兩滾子，當沉積吸收層時，其中一個滾子裝載卷筒基板，并將基板片段推進至工作臺，另一個滾子載出基板并將其收成卷；當沉積緩沖層時，所述另一個滾子裝載卷筒基板，并將基板片段推進至工作臺，所述其中一個滾子載出基板并將其收成卷。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0013]1、本發(fā)明采用向由上向下的濺射法沉積吸收層與緩沖層，避免了因重力的影響使得沉積不夠均勻的現(xiàn)象。
[0014]2、本發(fā)明采用基板的正向運動，沉積吸收層；反向運動，沉積緩沖層，從而提高了生產(chǎn)效率。
[0015]3、將吸收層靶材和緩沖層靶材設(shè)置在同一個旋轉(zhuǎn)的空心筒周壁，使得設(shè)備的體積較小，節(jié)約了空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1的側(cè)面示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明另一種優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖詳細介紹本發(fā)明:
[0020]圖1、圖2示出一種沉積均勻的柔性CIGS太陽能電池的制備裝置，其包括真空室1，真空室內(nèi)設(shè)置有工作臺2，工作臺外側(cè)設(shè)置有將柔性CIGS太陽能電池基板3輸送至該工作臺的推進收納機構(gòu)4，工作臺上安裝有加熱器5，使真空室內(nèi)保持適當?shù)臏囟龋换迳嫌袎A硅酸鹽層和含鑰底部電極層，工作臺上側(cè)設(shè)置有濺射源6和與濺射源對應(yīng)的兩靶材7，濺射源通過分別轟擊兩靶材使工作臺的基板的底部電極層上沉積形成吸收層和緩沖層，濺射源可采用通過等離子帶電體的惰性氣體，如氬氣等。
[0021]在實施過程中，在工作臺上側(cè)水平設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的空心筒8，空心筒內(nèi)置濺射源6，在空心筒外壁沿周向間隔對應(yīng)設(shè)置有吸收層靶材和緩沖層靶材，所述空心筒旋轉(zhuǎn)帶動靶材轉(zhuǎn)動；為了實現(xiàn)濺射，應(yīng)在空心筒壁的靶材設(shè)置出開具一個或多個氣孔81，以供濺射源轟擊靶材。當需要濺射靶材時，將其旋轉(zhuǎn)至基板的正上方，濺射源通過由上向下轟擊靶材，從而使吸收層或緩沖層的成分由上向下沉積在基板上，這樣就避免了因重力的影響而使沉積的成分不夠均勻的現(xiàn)象，提高了成膜質(zhì)量。本發(fā)明中，吸收層靶材是直接通過CIGS粉末壓制而成，采用單靶濺射沉積成吸收層，進一步提高成膜質(zhì)量；緩沖層可以是無毒性氧硫化鋅，可利用氬氣作為濺射源沉積形成。
[0022]作為一種方式，所述工作臺為可旋轉(zhuǎn)的水平設(shè)置的輥筒，輥筒內(nèi)安裝有所述加熱器，可使纏繞在滾筒上的基板溫度保持均勻，在輥筒的一側(cè)設(shè)置有所述推進收納機構(gòu)，該推進收納機構(gòu)將基板推送至輥筒外周壁使其纏繞在輥筒上，并收納纏繞后的基板；基板隨著輥筒轉(zhuǎn)動時，將吸收層靶材旋轉(zhuǎn)至基板的正上方，濺射源通過轟擊吸收層靶材使基板上沉積形成吸收層；當一卷基板的吸收層均沉積完成后，根據(jù)沉積的質(zhì)量，選擇合適的時間間隔，反向轉(zhuǎn)動滾筒，并旋轉(zhuǎn)空心筒，使緩沖層靶材位于基板正上方，濺射源通過轟擊緩沖層靶材使吸收層上沉積形成緩沖層。這種采用旋轉(zhuǎn)的滾筒作為工作臺，不僅節(jié)約空間，而且生產(chǎn)效率較高。
[0023]作為另一種方式，如圖3，所述工作臺為水平設(shè)置的平臺，平臺兩端安裝有所述推進收納機構(gòu)，在平臺下側(cè)安裝有所述加熱器；當推進收納機構(gòu)將基板從平臺上側(cè)一端輸送至另一端時，濺射源通過轟擊吸收層靶材使基板上沉積形成吸收層；當推進收納機構(gòu)將沉積有吸收層的基板從平臺上側(cè)所述另一端輸送至所述一端時，濺射源通過轟擊緩沖層靶材使吸收層上沉積形成緩沖層。這種方式的工作臺與上述輥筒式的工作臺相比，其結(jié)構(gòu)更加簡單，加工更加方便。
[0024]在本發(fā)明中，所述推進收納機構(gòu)4包括兩滾子41，當沉積吸收層時，其中一個滾子裝載卷筒基板，并將基板片段推進至工作臺，另一個滾子載出基板并將其收成卷；當沉積緩沖層時，所述另一個滾子裝載卷筒基板，并將基板片段推進至工作臺，所述其中一個滾子載出基板并將其收成卷。當采用滾筒式的工作臺時，兩個滾子位于滾筒同一側(cè)，這樣可使基板基本繞滾筒一圈；當采用平臺式的工作臺，在工作臺的兩端分別設(shè)置一個滾子。在實施過程中，兩個滾子應(yīng)配合相應(yīng)的機構(gòu)推進和收納基板，這些機構(gòu)可以是現(xiàn)有技術(shù)的任何一種，在此不詳述。
[0025]上述實施方式僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā) 明的范疇。
【權(quán)利要求】
1.柔性CIGS太陽能電池的制備裝置，包括真空室，其特征在于:真空室內(nèi)設(shè)置有工作臺，工作臺外側(cè)設(shè)置有將柔性CIGS太陽能電池基板輸送至該工作臺的推進收納機構(gòu)，工作臺上安裝有加熱器，在工作臺上側(cè)設(shè)置有濺射源和與濺射源對應(yīng)的兩靶材，濺射源通過分別轟擊兩靶材使工作臺的基板上沉積形成吸收層和緩沖層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備裝置，其特征在于:在工作臺上側(cè)水平設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的空心筒，空心筒內(nèi)置所述濺射源，在空心筒外壁沿周向間隔對應(yīng)設(shè)置有吸收層靶材和緩沖層靶材，所述空心筒旋轉(zhuǎn)帶動靶材轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備裝置，其特征在于:所述工作臺為可旋轉(zhuǎn)的水平設(shè)置的輥筒，輥筒內(nèi)安裝有所述加熱器，在輥筒的一側(cè)設(shè)置有所述推進收納機構(gòu)，該推進收納機構(gòu)將基板推送至輥筒外周壁使其纏繞在輥筒上，并收納纏繞后的基板；基板隨著輥筒轉(zhuǎn)動時，濺射源通過轟擊吸收層靶材使基板上沉積形成吸收層；形成吸收層的基板隨著輥筒反向轉(zhuǎn)動時，濺射源通過轟擊緩沖層靶材使吸收層上沉積形成緩沖層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備裝置，其特征在于:所述工作臺為水平設(shè)置的平臺，平臺兩端安裝有所述推進收納機構(gòu)，在平臺下側(cè)安裝有所述加熱器；當推進收納機構(gòu)將基板從平臺上側(cè)一端輸送至另一端時，濺射源通過轟擊吸收層靶材使基板上沉積形成吸收層；當推進收納機構(gòu)將沉積有吸收層的基板從平臺上側(cè)所述另一端輸送至所述一端時，濺射源通過轟擊緩沖層靶材使吸收層上沉積形成緩沖層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的制備裝置，其特征在于:所述吸收層靶材通過CIGS粉末壓制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求 1至4中任意一項所述的制備裝置，其特征在于:所述推進收納機構(gòu)包括兩滾子，當沉積吸收層時，其中一個滾子裝載卷筒基板，并將基板片段推進至工作臺，另一個滾子載出基板并將其收成卷；當沉積緩沖層時，所述另一個滾子裝載卷筒基板，并將基板片段推進至工作臺，所述其中一個滾子載出基板并將其收成卷。
【文檔編號】C23C14/34GK103710670SQ201310740638
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】陳進中, 莫經(jīng)耀, 吳伯增, 林東東, 甘振英 申請人:柳州百韌特先進材料有限公司