一种制备真空卷对卷镀膜用可挠性基材及薄膜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种制备卷对卷真空镀膜可挠性基板及薄膜的方法，使用整卷铝箔或铝合金箔为基材，镀膜前先针对基板表面进行阳极处理，并同时添加钠元素，高温CIGS蒸镀成膜时藉由扩散过程钠元素会进入CIGS膜层中以提高电池的效率。首创使用铝或者铝合金箔当作基材，缓冲层方面并使用溅镀的锌镁氧膜层取代传统的水浴法的CdS膜，使得CIGS太阳能电池能够实现整卷的生产，利用卷对卷溅镀机镀下电极、缓冲层及透明导电膜层，利用卷对卷蒸镀机制备CIGS吸收层，实现CIGS电池的生产在全真空的制程下完成，确保大面积的均匀性，大幅提高电池的生产效率及产率，提高了薄膜质量及性能，符合CIGS薄膜太阳能电池的生产需求。
【专利说明】一种制备真空卷对卷镀膜用可挠性基材及薄膜的方法【技术领域】
[0001]本发明涉及ー种真空卷对卷镀膜用可挠性基材及薄膜的制备方法，属于太阳能光伏领域。
【背景技术】
[0002]全球能源需求逐年攀高，在节能及环保意识抬头下，发展再生能源为全球共同的目标；以再生能源来说，无论水力、风力、地热发电来说，均需以动能转换方式来获得转换效率，而太阳能发电则是利用太阳光转换成电能之发电系统，在太阳能发电系统中无可动部分，不像风力、水力、地热等发电系统中均须用到转动机械，因此不会有高温高压及噪音等困扰，在发电过程中不造成环境负担，为ー洁净地绿色能源。另外，太阳光源取之不尽用之不竭的特性，使得太阳能发电系统能具有永续利用之一大优点；虽然现今太阳能发电之光电转换效率尚不高，但太阳能发电系统不需耗费额外的能源成本为其优势，换句话说，这些原本不被人们利用的能源现在有部分比例作为电カ来源。太阳每天照射到地表的能量，超过全人类30年所需要的能源，太阳能电池已成为未来替代能源的主流。预估至2100年全球能源使用太阳能的利用率将达60%。
[0003]太阳能电池的种类众多，而CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池拥有高转换效率及发展潜カ而受到瞩目，目前CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池最高转换效率由美国再生能源实验室(NREL)所创造，其效率已达20%。CIGS从1995年发展至今转换效率已经提高足足有7%之多，相较于同样时间内CdTe的4%、单晶硅与多晶硅各为3%以及非晶硅的1%，足以看出CIGS在转换效率上的发展潜力。CIGS属于1-1I1-VI族的多晶黄铜矿结构(Chalcopyrite)化合物，是一种由I1- VI族化合物闪锋矿结构(Zinc-Blend Structure)所衍生而来的半导体材料，由两个闪锌矿之単位晶胞堆栈而成，原属II族元素之晶格位置由I族及III族所取代而形成，而 黄铜矿内部In所处晶格位置则可为所添加之Ga元素取代。CIGS (铜铟镓硒)具有直接能隙(Direct band-gap)性质的P_type半导体特性,并且有相当高的光吸收系数a (a =IO4^lO5 cnT1)，是单晶硅的100倍，能涵盖大部分的太阳光谱，与其它太阳能电池相比，故仅需的厚度，即可吸收99%以上的入射太阳光。目前CIGS薄膜太阳能电池最高转换效率由美国再生能源实验室(NREL)所创造，其效率已达20%。且NREL于2011年评估报告显示，CIGS (铜铟镓硒)在转换效率上会以每年0.3%往上成长。
[0004]CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池发展至今其组件结构大致件由上电极(AL/Ni)、抗反射层(MgF2)、光窗层(AZ0/IT0)、缓冲层(CdS)、吸收层(CIGS)、背电极(Mo)与基板(SS/GLASS/PET)所组成；在単一膜层内，各材料成份比之參数调配、薄膜晶体结构、制程方式与优化制程等各种因素为其制备上的挑战，此外，还需考虑到各膜层堆栈成组件的匹配性、各膜层制备方式与制程间的相互影响等众多因素，尤其从相关文献显示CIGS(铜铟镓硒)对于各种制程參数下对于组件影响极其敏感，更增添CIGS (铜铟镓硒)薄膜太阳能电池在制备上的困难，同时也使得技术门坎相对地提高，在国际光伏界认为是技术难度比较大的ー种太阳电池。[0005]靶材是具有固定形状用于溅射镀膜之母材。靶材若依材料分类可简单地分为金属与陶瓷两大类，若依制程分类通常可大略区分为熔炼制程与粉末冶金制程两大类。大多数金属靶材采熔炼制程，少数靶材鉴于使用时晶粒大小控制、合金成份熔点差距太大等诸因素才采用粉末冶金制程。针对金属或者合金靶材一般采用真空感应熔炼来调配成分，并经过后段的锻造及热处理等机加工方式获得所需靶材。目前光电及半导体产业中如触控屏、集成电路、液晶屏、建筑玻璃、光学膜及薄膜太阳能电池等，为获得大面积均匀性及量产性，相关薄膜均大量使用真空磁控溅镀制程。
[0006]多元化合物太阳能电池为目前最受属目的材料之一，系为以I族-1II族-1V族所构成的太阳能电池吸收层可以其成份调控进行能系改变而达到最佳光电转换效率，其中，
I族为铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)，III族为铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)，IV族为硫(S)、硒(Se)、锑(Te)，目前以铜铟镓硒太阳能电池光电转换效率最高。
[0007]CIGS膜层中吸收层是影响电池效率及生产方式的重要膜层，吸收层一般使用真空蒸镀及真空磁控溅镀加后硒化热处理的两种主要制程，具有大面积成膜及获得较佳均匀性的特性。典型CIGS太阳能电池依基材由下往上为Mo (钥背电极层)/CIGS (铜铟镓硒吸收层)/CdS (硫化镉缓冲层)/ZnO+AZO (氧化锌与参杂铝氧化锌光窗层)/Al (铝上电极层)，一般背电极层、光窗层采真空溅镀方式，缓冲层采化学水域方式，相较于组件结构各膜层中，吸收层制备方式共分两大类:1.真空制程，包含共蒸镀及溅镀前趋物与硒化制程；2.非真空制程，包含电镀及涂布等；其中使用以化学浴方式制备缓冲层主要原因为目前阶段所制作吸收层表面非常粗大，需藉由水浴法来达到缓冲层完整批覆于吸收层上，然而，在整个生产CIGS太阳电池过程中，使用水浴法制程方式有几种限制:1.对于生产连续性不加；2.大面积均匀性不易控制；3.水浴法制作过程中需耗大量水；4.水浴法所使用化学溶剂后续处理成本高。若能将吸收层的表面平坦化就可以不采用水域法来做缓冲层，避免生产的不连续性来提高生产效率与良率，并降低生产成本。
[0008]为大量与大面积化的制备吸收层薄膜，目前制程方式系采用溅镀前趋物与后硒化制程，其中，早期前趋物金属薄膜设计为单一元素或双元合金金属采用多枪溅镀，制程道次多、时间长且有低熔点合金制程不稳定性等因素，但由于前趋层含低熔点的铟元素，使用传统镀膜参数将使的前驱物薄膜表面粗糙度变大(>300nm)，将来高温硒化后的CIGS表面将无法达到理想的平坦化，不利于后续缓冲层及光窗层的制备，且所需形成吸收层相变化温度降低，造成后续硒化无法持续扩散至前趋物薄膜中进行反应，使得硒化不完全及转换效率无法有效提升，因上述原因而提高制造成本与降低了制程良率及产率。且本发明以前CIGS太阳能电池大都是采用单片式生产，量产率低，所需的人工较多，相对的生产成本也无法大幅下降。另外有些人采用在PI上卷对卷蒸镀成膜的方式来制作CIGS电池，可以达到轻量化的需求，但由于制程温度无法拉高(〈300°C )，无法形成有效均一的CIGS相，所以电池效率一直停留在5-10%，尚无法突破。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种制备真空卷对卷镀膜用可挠性基板及薄膜的方法，使用整卷铝箔或铝合金箔为基材，镀膜前先针对基板表面进行阳极处理，并同时添加入不等量的钠元素，高温CIGS蒸镀成膜时藉由扩散过程钠元素会进入CIGS膜层中以提高电池的效率。本发明首创使用铝或铝合金箔当作基材，且不使用水浴法的CdS缓冲层，使用真空溅镀的锌镁氧来当作缓冲层，使得CIGS太阳能电池能够实现整卷真空制程的生产，利用卷对卷溅镀机镀钥、氧化锌及透明导电膜(ITO)，利用卷对卷蒸镀机制备CIGS吸收层，大幅提高电池的生产效率及产率，大幅降低人力工时，提高了薄膜质量及性能，符合CIGS薄膜太阳能电池的生产需求。
[0010]一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽15-150cm的整卷铝箔或铝合金为基材，铝箔或铝合金的厚度小于1.0mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的工艺参数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:7-9，硫代硫酸钠为l-5mol/L，电流密度为1.5-2.0A/dm2，反应时间为30-50min，反应温度:15_25°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的0.1-10% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X10_5-0.9X10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5X10_3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至300-550°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至
0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
[0011]其中锌镁氧IE材制造首先使用61%氧化锌+6%氧化镁粉末+25%去离子水湿法混合后，用氧化锆球研磨8小时后灌入三吋模具中，等干燥后经1450°C 6小时烧结而成靶材坯体,经研磨加工成所需的锌镁氧靶材。
[0012]其中铟锡靶材制造首先使用70%氧化铟粉末及5%氧化锡粉末混合再加上25%的去离子水湿法混合后，用氧化锆球研磨20小时，然后灌入三吋模具中，待干燥后经过15500C 6小时烧结及后研磨加工成所需的氧化铟锡靶材。
[0013]其中卷对卷真空溅镀机是台湾勤友公司制造的，卷对卷共蒸镀机是台湾广继科技制造的。
[0014]阳极化是一种金属表面处理工艺，本专利是利用铝箔或铝合金箔在电解质溶液中，通过外施阳极电流使其表面形成氧化膜的一种材料保护吸附技术。阳极氧化一般在酸性电解液中进行，在电解过程中，氧的阴离子与铝或铝合金作用产生氧化膜。因为同时在形成氧化膜的过程中由于电流的作用，这层密膜被电流击穿形成了孔隙，电解液中含钠离子物质(硫代硫酸钠NhS2O3.5H20)就会被空隙所吸附，从而达到了钠元素的添加。
[0015]本发明的特点是在使用整卷铝箔或铝合金箔为基材，镀膜前先针对基板表面进行阳极处理，并同时添加入不等量的钠(Na)元素，将来再高温CIGS蒸镀成膜时藉由扩散过程钠元素会进入CIGS膜层中以提高电池的效率。本发明首创使用铝或者铝合金箔当作基材，缓冲层方面并使用溅镀的锌镁氧膜层(ZnMgO)取代传统的水浴法的CdS膜，始得CIGS太阳能电池能够实现整卷的生产，利用卷对卷溅镀机镀下电极(Mo)、缓冲层(ZnMgO)及透明导电膜(ITO)层，利用卷对卷蒸镀机制备CIGS吸收层，实现CIGS电池的生产在全真空的制程下完成，确保大面积的均匀性，使得平均薄膜表面粗糙度小于150nm，大幅提高电池的生产效率及产率，大幅降低人力エ时，提高了薄膜质量及性能，符合CIGS薄膜太阳能电池的生
产需求。
[0016]【具体实施方式】:
实施例1:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽15cm的整卷铝箔为基材，铝箔的厚度0.25mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的エ艺參数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:7,硫代硫酸钠为lmol/L,电流密度为1.5A/dm2 ,反应时间为30min,反应温度:15°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的0.1% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压カ抽至0.7X 10_5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压カ为5X10_3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第ニ层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至300°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压カ抽至0.7X10-5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压カ为2.5X10-3torr,以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压カ抽至0.7X10-5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压カ为2X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
[0017]其中锌镁氧祀材制造首先使用61%氧化锌+6%氧化镁粉末+25%去离子水湿法混合后，用氧化锆球研磨8小时后灌入三吋模具中，等干燥后经1450°C 6小时烧结而成靶材坯体,经研磨加工成所需的锌镁氧靶材。
[0018]其中铟锡靶材制造首先使用70%氧化铟粉末及5%氧化锡粉末混合再加上25%的去离子水湿法混合后，用氧化锆球研磨20小吋，然后灌入三吋模具中，待干燥后经过15500C 6小时烧结及后研磨加工成所需的氧化铟锡靶材。
[0019]其中卷对卷真空溅镀机是台湾勤友公司制造的，卷对卷共蒸镀机是台湾广继科技制造的。
[0020]实施例2:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽80cm的整卷铝箔为基材，铝箔的厚度0.5mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的エ艺參数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:8,硫代硫酸钠为3mol/L,电流密度为1.8A/dm2 ,反应时间为40min,反应温度:20°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的5.0% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压カ抽至0.8X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压カ为5X10_3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至400°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8X10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X10-3torr,以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8X10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
[0021]其余同实施例1。
[0022]实施例3:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽150cm的整卷铝箔为基材，铝箔或铝合金的厚度0.9mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的工艺参数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:9，硫代硫酸钠为5mol/L，电流密度为2.0A/dm2，反应时间为50min，反应温度:25°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的10% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.9X10_5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5X10-3torr,使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至550°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
[0023]其余同实施例1。
[0024]实施例4:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽IOOcrn的整卷铝箔为基材，铝箔的厚度0.7mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的工艺参数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:6,硫代硫酸钠为8mol/L,电流密度为1.2A/dm2 ,反应时间为25min,反应温度:30°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的3.0% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X10-5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5Xl(T3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至500°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.9X10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X10-3torr,以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X10-5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
[0025]其余同实施例1。
[0026]实施例5:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽15cm的整卷铝合金为基材，铝合金的厚度0.25mm，其余同实施例1。
[0027]实施例6:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽80cm的整卷铝合金为基材，铝合金的厚度0.5mm，其余同实施例2。
[0028]实施例7:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽150cm的整卷铝合金为基材，铝合金的厚度0.9mm，其余同实施例3。
[0029]实施例8:
一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽90cm的整卷铝合金为基材，铝合金的厚度0.4mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的工艺参数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:10，硫代硫酸钠为0.5mol/L,电流密度为2.5A/dm2，反应时间为60min，反应温度:13°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的7.0% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.9 X 10_5torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5X10_3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至350°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X IO-5后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
[0030]对比例1:
现有技术制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，使用幅宽30公分的整卷PI为材，PI箔的厚度0.3mm，接着先以卷对卷真空溅镀机溅镀钥(Mo)薄膜，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8 X IO-5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5X 10_3torr，使用DC电源溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜。然后使用卷对卷共蒸镀制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基板加热至150°C。接着以水浴法制备CdS膜(30nm)及真空溅镀法制备氧化锌(ZnO)缓冲层薄膜lOOnm，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压カ抽至0.8X 10_5 torr后，利用氩气当作エ作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压カ为2.5X10-3torr,以RF电源进行溅镀制程，制得薄膜厚度IOOnm左右的氧化锌薄膜。最后镀制透明导电膜(TC0)，以真空柚气系统将溅镀腔体背景压カ抽至0.8X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压カ为2X10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得薄膜厚度IOOnm左右的透明导电氧化铟锡(ITO)薄膜，即得。
[0031]各实施例和对比例制得的软性CIGS太阳能电池的性能如下表所示:
【权利要求】
1.一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，其特征为:使用幅宽15-150cm的整卷铝箔或铝合金为基材，铝箔或铝合金的厚度小于1.0_，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的工艺参数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:7-9，硫代硫酸钠为l-5mol/L，电流密度为1.5-2.0A/dm2，反应时间为30-50min，反应温度:15_25°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的0.1-10%;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5X10_3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至300-550°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
2.一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，其特征为:使用幅宽80cm的整卷铝箔为基材，铝箔的厚度0.5mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的工艺参数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:8，硫代硫酸钠为3mol/L，电流密度为1.8A/dm2，反应时间为40min，反应温度:20°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的5.0% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8X IO-5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5X 10_3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至400°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8 X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
3.一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，其特征为:使用幅宽80cm的整卷铝合金为基材，铝合金的厚度0.5mm，镀膜前先针对基材表面进行阳极化处理，阳极化处理的工艺参数为:阳极为铝，阴极为铅，电解液组成成分为:浓硫酸和硫代硫酸钠，其中浓硫酸和硫代硫酸钠的体积比为2:8，硫代硫酸钠为3mol/L，电流密度为1.8A/dm2，反应时间为40min，反应温度:20°C，使得基材中添加的钠元素的质量占基材总质量的5.0% ;接着把基材置入卷对卷真空溅镀机腔体内，然后以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至.0.8X IO-5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为5X 10_3torr，使用DC电源在基材上溅镀第一层500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷对卷共蒸镀机制造第二层2000nm厚的CIGS吸收层薄膜，共蒸镀镀膜时基材加热至400°C ;接着以真空溅镀法制备第三层锌镁氧薄膜，使用锌镁氧靶材放在溅镀机上，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2.5X 10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的锌镁氧薄膜；最后镀制第四层透明导电膜，使用氧化铟锡靶材放入真空腔体中，以真空抽气系统将溅镀腔体背景压力抽至0.8 X 10_5 torr后，利用氩气当作工作气体，透过节流阀将通入氩气控制溅镀腔体的工作压力为2X10_3torr，以RF电源进行溅镀制程，制得厚度IOOnm的透明导电氧化铟锡薄膜，即得。
4.如权利要求1或2或3所述的一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，其特征为:锌镁氧靶材制造首先使用61%氧化锌+6%氧化镁粉末+25%去离子水湿法混合后，用氧化锆球研磨8小时后灌入三吋模具中，等干燥后经1450°C 6小时烧结而成靶材坯体,经研磨加工成所需的锌镁氧靶材。
5.如权利要求1或2或3所述的一种制备真空卷对卷镀膜可挠性基材及薄膜的方法，其特征为:铟锡靶材制造首先使用70%氧化铟粉末及5%氧化锡粉末混合再加上25%的去离子水湿法混合后，用氧化锆球研磨20小时，然后灌入三吋模具中，待干燥后经过1550°C 6小时烧结及后研磨加工成所需的氧化铟锡靶材。
【文档编号】C23C14/35GK103531659SQ201310486546
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】黄信二 申请人:研创应用材料（赣州）有限公司