柔性cigs太阳能电池的制备装置制造方法
【专利摘要】本发明涉柔性CIGS太阳能电池的制备，具体说是柔性CIGS太阳能电池的制备装置，其包括真空室，真空室内设置有工作台，工作台外侧设置有将柔性CIGS太阳能电池基板输送至该工作台的推进收纳机构，工作台上安装有加热器，在工作台上侧设置有溅射源和与溅射源对应的两靶材，溅射源通过分别轰击两靶材使工作台的基板上沉积形成吸收层和缓冲层。本发明采用向由上向下的溅射法沉积吸收层与缓冲层，避免了因重力的影响使得沉积不够均匀的现象。
【专利说明】柔性c IGS太阳能电池的制备装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及CIGS太阳能电池的制备，具体说是柔性CIGS太阳能电池的制备装置。【背景技术】
[0002]吸收层铜铟镓硒薄膜是CIGS太阳能电池的核心部分，吸收层的制备方法如多元共蒸法和磁控溅射后硒化法。虽然这些真空沉积技术能够制备出转换效率高的CIGS薄膜电池，但是精密的真空设备需要很大的设备投资，生产周期长，这使得电池的生产成本较闻。
[0003]现有的CIGS (铜铟镓硒)太阳能电池包括基板，基板材料可包括玻璃、铝、不锈钢、聚合物或任何具相似可挠性的金属及塑料，在基板表面沉积有数层薄膜。首先，基板上沉积有碱硅酸盐层。一般而言，来自碱硅酸盐层的钠穿过底部电极层至吸收层，增加电池效率；接着，含有钥(Mo)的底部电极层溅射至碱硅酸盐层上，在底部电极层上沉积有吸收层，吸收层上沉积有缓冲层，缓冲层是由硫化镉(CdS)组成。硫化镉具有毒性。由氧化锌(ZnO)组成的快闪层溅镀形成于缓冲层上。快闪层用于防止太阳能电池在进行发电过程中，因Shunting及薄膜针孔(pinhole)的问题导致CIGS薄膜效能下降；最后，由招掺杂氧化锌所构成的顶部电极层是溅射于快闪层上。
[0004]其中，CIGS吸收层是太阳能电池的核心部分，吸收层的制备方法如多元共蒸法和磁控溅射后硒化法。共蒸法由于采用四种不同的元素各具有不同的熔点，使得要控制整比化合物在大型基板上的形成是很困难的。目前，市场上出现有一种通过溅射法直接制备吸收层和缓冲层的方法，其采用的方法是使基板圆周运行，在圆周外通过溅射法使基板上形成吸收层和缓冲层。这种方法由于采用的是水平溅射，由于重力的作用，其在基板上沉积的吸收层和缓冲层不够均匀，影响电池的质量。
【发明内容】
[0005]针对上述技术问题，本发明提供一种沉积均匀的柔性CIGS太阳能电池的制备装置。
[0006]本发明解决上述技术问题采用的技术方案是:柔性CIGS太阳能电池的制备装置，包括真空室，真空室内设置有工作台，工作台外侧设置有将柔性CIGS太阳能电池基板输送至该工作台的推进收纳机构，工作台上安装有加热器，在工作台上侧设置有溅射源和与溅射源对应的两靶材，溅射源通过分别轰击两靶材使工作台的基板上沉积形成吸收层和缓冲层。
[0007]进一步地，在工作台上侧水平设置有可旋转的空心筒，空心筒内置所述溅射源，在空心筒外壁沿周向间隔对应设置有吸收层靶材和缓冲层靶材，所述空心筒旋转带动靶材转动
[0008]作为一种方式，所述工作台为可旋转的水平设置的辊筒，辊筒内安装有所述加热器，在辊筒的一侧设置有所述推进收纳机构，该推进收纳机构将基板推送至辊筒外周壁使其缠绕在辊筒上，并收纳缠绕后的基板；基板随着辊筒转动时，溅射源通过轰击吸收层靶材使基板上沉积形成吸收层；形成吸收层的基板随着辊筒反向转动时，溅射源通过轰击缓冲层靶材使吸收层上沉积形成缓冲层。
[0009]作为一种方式，所述工作台为水平设置的平台，平台两端安装有所述推进收纳机构，在平台下侧安装有所述加热器；当推进收纳机构将基板从平台上侧一端输送至另一端时，溅射源通过轰击吸收层靶材使基板上沉积形成吸收层；当推进收纳机构将沉积有吸收层的基板从平台上侧所述另一端输送至所述一端时，溅射源通过轰击缓冲层靶材使吸收层上沉积形成缓冲层。
[0010]进一步地，所述吸收层靶材通过CIGS粉末压制而成。
[0011]进一步地，所述推进收纳机构包括两滚子，当沉积吸收层时，其中一个滚子装载卷筒基板，并将基板片段推进至工作台，另一个滚子载出基板并将其收成卷；当沉积缓冲层时，所述另一个滚子装载卷筒基板，并将基板片段推进至工作台，所述其中一个滚子载出基板并将其收成卷。
[0012]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0013]1、本发明采用向由上向下的溅射法沉积吸收层与缓冲层，避免了因重力的影响使得沉积不够均匀的现象。
[0014]2、本发明采用基板的正向运动，沉积吸收层；反向运动，沉积缓冲层，从而提高了生产效率。
[0015]3、将吸收层靶材和缓冲层靶材设置在同一个旋转的空心筒周壁，使得设备的体积较小，节约了空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明一种优选方式的结构示意图；
[0017]图2是图1的侧面示意图；
[0018]图3是本发明另一种优选方式的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图详细介绍本发明:
[0020]图1、图2示出一种沉积均匀的柔性CIGS太阳能电池的制备装置，其包括真空室1，真空室内设置有工作台2，工作台外侧设置有将柔性CIGS太阳能电池基板3输送至该工作台的推进收纳机构4，工作台上安装有加热器5，使真空室内保持适当的温度；基板上有碱硅酸盐层和含钥底部电极层，工作台上侧设置有溅射源6和与溅射源对应的两靶材7，溅射源通过分别轰击两靶材使工作台的基板的底部电极层上沉积形成吸收层和缓冲层，溅射源可采用通过等离子带电体的惰性气体，如氩气等。
[0021]在实施过程中，在工作台上侧水平设置有可旋转的空心筒8，空心筒内置溅射源6，在空心筒外壁沿周向间隔对应设置有吸收层靶材和缓冲层靶材，所述空心筒旋转带动靶材转动；为了实现溅射，应在空心筒壁的靶材设置出开具一个或多个气孔81，以供溅射源轰击靶材。当需要溅射靶材时，将其旋转至基板的正上方，溅射源通过由上向下轰击靶材，从而使吸收层或缓冲层的成分由上向下沉积在基板上，这样就避免了因重力的影响而使沉积的成分不够均匀的现象，提高了成膜质量。本发明中，吸收层靶材是直接通过CIGS粉末压制而成，采用单靶溅射沉积成吸收层，进一步提高成膜质量；缓冲层可以是无毒性氧硫化锌，可利用氩气作为溅射源沉积形成。
[0022]作为一种方式，所述工作台为可旋转的水平设置的辊筒，辊筒内安装有所述加热器，可使缠绕在滚筒上的基板温度保持均匀，在辊筒的一侧设置有所述推进收纳机构，该推进收纳机构将基板推送至辊筒外周壁使其缠绕在辊筒上，并收纳缠绕后的基板；基板随着辊筒转动时，将吸收层靶材旋转至基板的正上方，溅射源通过轰击吸收层靶材使基板上沉积形成吸收层；当一卷基板的吸收层均沉积完成后，根据沉积的质量，选择合适的时间间隔，反向转动滚筒，并旋转空心筒，使缓冲层靶材位于基板正上方，溅射源通过轰击缓冲层靶材使吸收层上沉积形成缓冲层。这种采用旋转的滚筒作为工作台，不仅节约空间，而且生产效率较高。
[0023]作为另一种方式，如图3，所述工作台为水平设置的平台，平台两端安装有所述推进收纳机构，在平台下侧安装有所述加热器；当推进收纳机构将基板从平台上侧一端输送至另一端时，溅射源通过轰击吸收层靶材使基板上沉积形成吸收层；当推进收纳机构将沉积有吸收层的基板从平台上侧所述另一端输送至所述一端时，溅射源通过轰击缓冲层靶材使吸收层上沉积形成缓冲层。这种方式的工作台与上述辊筒式的工作台相比，其结构更加简单，加工更加方便。
[0024]在本发明中，所述推进收纳机构4包括两滚子41，当沉积吸收层时，其中一个滚子装载卷筒基板，并将基板片段推进至工作台，另一个滚子载出基板并将其收成卷；当沉积缓冲层时，所述另一个滚子装载卷筒基板，并将基板片段推进至工作台，所述其中一个滚子载出基板并将其收成卷。当采用滚筒式的工作台时，两个滚子位于滚筒同一侧，这样可使基板基本绕滚筒一圈；当采用平台式的工作台，在工作台的两端分别设置一个滚子。在实施过程中，两个滚子应配合相应的机构推进和收纳基板，这些机构可以是现有技术的任何一种，在此不详述。
[0025]上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发 明的范畴。
【权利要求】
1.柔性CIGS太阳能电池的制备装置，包括真空室，其特征在于:真空室内设置有工作台，工作台外侧设置有将柔性CIGS太阳能电池基板输送至该工作台的推进收纳机构，工作台上安装有加热器，在工作台上侧设置有溅射源和与溅射源对应的两靶材，溅射源通过分别轰击两靶材使工作台的基板上沉积形成吸收层和缓冲层。
2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于:在工作台上侧水平设置有可旋转的空心筒，空心筒内置所述溅射源，在空心筒外壁沿周向间隔对应设置有吸收层靶材和缓冲层靶材，所述空心筒旋转带动靶材转动。
3.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于:所述工作台为可旋转的水平设置的辊筒，辊筒内安装有所述加热器，在辊筒的一侧设置有所述推进收纳机构，该推进收纳机构将基板推送至辊筒外周壁使其缠绕在辊筒上，并收纳缠绕后的基板；基板随着辊筒转动时，溅射源通过轰击吸收层靶材使基板上沉积形成吸收层；形成吸收层的基板随着辊筒反向转动时，溅射源通过轰击缓冲层靶材使吸收层上沉积形成缓冲层。
4.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于:所述工作台为水平设置的平台，平台两端安装有所述推进收纳机构，在平台下侧安装有所述加热器；当推进收纳机构将基板从平台上侧一端输送至另一端时，溅射源通过轰击吸收层靶材使基板上沉积形成吸收层；当推进收纳机构将沉积有吸收层的基板从平台上侧所述另一端输送至所述一端时，溅射源通过轰击缓冲层靶材使吸收层上沉积形成缓冲层。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的制备装置，其特征在于:所述吸收层靶材通过CIGS粉末压制而成。
6.根据权利要求 1至4中任意一项所述的制备装置，其特征在于:所述推进收纳机构包括两滚子，当沉积吸收层时，其中一个滚子装载卷筒基板，并将基板片段推进至工作台，另一个滚子载出基板并将其收成卷；当沉积缓冲层时，所述另一个滚子装载卷筒基板，并将基板片段推进至工作台，所述其中一个滚子载出基板并将其收成卷。
【文档编号】C23C14/34GK103710670SQ201310740638
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】陈进中, 莫经耀, 吴伯增, 林东东, 甘振英 申请人:柳州百韧特先进材料有限公司