池。
[0024]一种柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置，如图1所示。装置中真空蒸发腔室9整体呈长方体形状，使用#316不锈钢板，通过无缝焊接工艺制成；在真空腔体表面无缝焊接了水冷管路，通入的冷水温度在10°C左右。真空腔室右侧配置有抽真空系统12，左侧安装了电离规13，用于测试腔室的压强。真空腔室上部安装有衬底加热装置10，柔性衬底11固定于衬底加热系统下方约Icm处。
[0025]真空腔室中自左至右均匀分布安装5个不同蒸发源，依次为Se蒸发源14，Ga蒸发源15，In蒸发源17，Cu蒸发源19，NaF蒸发源21，第二个到第五个蒸发源上方均安装有挡板，依次为Ga蒸发源挡板16，In蒸发源挡板18，Cu蒸发源挡板20，NaF蒸发源挡板22。每个蒸发源中包含了加热系统和测量温度的热电偶，将测量的信号反馈给位于沉积薄膜室外面的PID程序控制器，由PID程序控制器控制对应加热装置是否启动，以此控制各蒸发源的蒸发速率以及升温速率。
[0026]采用附图1所示的装置制备高结合力吸收层薄膜，具体工艺如下:首先，使用磁控溅射的方法在柔性衬底上沉积0.6 μ m-ι μ m厚的Mo背电极。在沉积CIGS薄膜前，在Mo薄膜上共蒸发In、Ga和Se沉积(Irvx, GaJ2Se应力缓冲层，该层膜的厚度约为lOOnm-lOOOnm。沉积过程中，腔室的真空压强保持在I X 10_3Pa左右，衬底温度在350°C?450°C之间范围内保持恒定，腔室中始终保持足够的Se气氛，以保证沉积到衬底上的In、Ga元素与Se元素充分反应，形成(Irvx, Gax)2SeJg0.2<x<0.8。Ga、In蒸发源的温度分别恒定为800°C -1000°C,700°C -900°C, Se蒸发源在220°C?280°C范围内保持恒定。在沉积缓冲层的同时蒸发NaF，蒸发温度为600°C -800°C。IGS薄膜沉积速率约为40nm/min，得到合适厚度的、含Na的IGS应力缓冲层，同时关闭In蒸发源挡板18、Ga蒸发源挡板16和NaF蒸发源挡板22，Se继续保持恒定蒸发速率。然后在IGS薄膜上沉积CIGS吸收层。使衬底温度升温至400°C -500°C之间，并保持恒定，同时打开Cu、Ga和In蒸发源挡板20、16和18，Cu、Ga和In蒸发温度分别为 1100-1300°C、800°C -1000。。和 700°C -9000°C ο Se 蒸发源在 220°C~ 280°C范围内保持恒定，以保证足够的Se饱和蒸汽压。CIGS薄膜的沉积速率约为40nm/min。当CIGS薄膜厚度达到约2 μ m时关闭Cu、Ga和In蒸发源的挡板20、16和18，衬底在Se气氛下以10°C /min的速率降温；直至衬底温度低于250°C后关闭Se蒸发源，衬底自然降低到室温。在CIGS吸收层生长过程中，Na原子通过IGS应力缓冲层扩散进入CIGS薄膜中，使CIGS吸收层的载流子浓度从3X 116CnT3提高到2X 10 17CnT3 (提高了近7倍)，显著改善了该层薄膜的电学性质，相应CIGS薄膜电池的开路电压提高了 10%，填充因子提高了 10%-20%。同时，这种通过IGS应力缓冲层掺入Na的方式避免了单独沉积NaF层对CIGS薄膜与PI/Mo衬底结合力的影响。
[0027]在CIGS吸收层上依次用化学水浴法沉积50nm厚度的CdS缓冲层，用射频磁控溅射法沉积i_ZnO/ZnO:Al窗口层，两层薄膜的厚度分别为50nm和300nm。最后蒸发N1-Al栅电极，Ni和Al的厚度分别为0.05 ym和3 μ m，最后采用蒸发工艺沉积厚度约为10nm的18&减反射层，得到小面积柔性CIGS薄膜太阳电池。与实施例1的结果相同，一定厚度的IGS缓冲层有效改善了 CIGS吸收层在PI衬底/Mo薄膜上的附着性，避免了 CIGS吸收层的脱落问题。
[0028]本实施例具有所述的能够获得高结合力CIGS吸收层，有效避免了柔性衬底上的CIGS薄膜因内应力而开裂、甚至脱落等问题，能够有效提高柔性CIGS薄膜太阳电池的性能和成品率等积极效果。
【主权项】
1.一种柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置，其特征是:柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置中真空蒸发腔室整体呈长方体形状，真空蒸发腔室一侧配置有抽真空机构，另一侧安装有电离规，用于测试腔室的压强，真空蒸发腔室上部安装有衬底加热机构，柔性衬底固定于衬底加热机构下方，真空蒸发腔室中自左至右均匀分布安装有5个蒸发源，第二个到第五个蒸发源上方均安装有挡板，每个蒸发源装有加热机构。
2.根据权利要求1所述的柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置，其特征是:每个蒸发源内装有测量温度的热电偶。
3.根据权利要求1或2所述的柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置，其特征是:长方体真空蒸发腔室整体为不锈钢板无缝焊接结构，表面无缝焊接有水冷管路。
【专利摘要】本实用新型涉及一种柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置。本实用新型属于铜铟镓硒薄膜太阳电池技术领域。一种柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置，其特点是：柔性衬底上共蒸发制备高结合力吸收层的装置中真空蒸发腔室整体呈长方体形状，真空蒸发腔室一侧配置有抽真空机构，另一侧安装有电离规，用于测试腔室的压强，真空蒸发腔室上部安装有衬底加热机构，柔性衬底固定于衬底加热机构下方，真空蒸发腔室中自左至右均匀分布安装有5个蒸发源，第二个到第五个蒸发源上方均安装有挡板，每个蒸发源装有加热机构。本实用新型具有能够获得高结合力CIGS吸收层，能够有效提高柔性CIGS薄膜太阳电池的性能和成品率等优点。
【IPC分类】H01L31-18
【公开号】CN204271113
【申请号】CN201420689857
【发明人】王赫, 乔在祥, 赵彦民, 李微, 张超, 杨亦桐, 王胜利, 杨立
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年11月17日