本发明涉及半导体工艺
技术领域：
，特别是涉及一种太阳能电池制作方法。
背景技术：
：磁控溅射技术在目前太阳能电池的制备中占着举足轻重的位置。现有的cigs即铜铟镓硒太阳能电池制备时，需要通过磁控溅射方式制备透明导电电极层azo即掺铝氧化锌薄膜作为上电极层。现有技术中azo薄膜在ar与o2复合工艺气体气氛中，采用磁控溅射的方式制备而成。氩气为主要的工作气体，适量导入o2可以调节azo薄膜在长波波段的透过性，提高cigs太阳能电池的短路电流。事实上azo薄膜导电性的改善与透过性的提高本身存在一定程度的矛盾性。具体地，一方面azo薄膜本身存在的vo即氧空位缺陷数量有利于提高其导电性，另一方面vo又对长波波段的光产生明显的吸收，造成薄膜透过性变差。基于此原因，现有azo薄膜工艺的调整本质上是在azo薄膜导电性与透过性之间寻求一个最优的平衡，在制备azo薄膜时主要通过加入o2牺牲一定的导电性以换取更好的透过性能，而实际制备过程中o2加入量的确定存在很大难度。可见，现有的通过加入o2的方式，难以解决azo薄膜导电性与透过性之间的矛盾问题。技术实现要素：本发明实施例提供一种太阳能电池制作方法，以解决现有的太阳能电池制作方法中存在的无法有效解决azo薄膜导电性与透过性之间矛盾的问题。为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种太阳能电池制作方法，其中，所述方法包括：制备太阳能电池衬底；采用磁控溅射设备，基于zn0、al2o3复合靶材，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，通过直流磁控溅射方法在所述衬底上制备第一预设厚度的azo薄膜作为所述太阳能电池的透明导电电极层。优选地，所述水蒸气、氩气与水蒸气复合气体二者的摩尔比范围为0.5％～2.0％。优选地，所述采用磁控溅射设备，基于zn0、al2o3复合靶材，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，通过直流磁控溅射方法在所述衬底上制备第一预设厚度的azo薄膜作为所述太阳能电池的透明导电电极层的步骤，包括：采用磁控溅射设备，基于zn0、al2o3复合靶材，控制所述衬底温度在第一预设温度范围内，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，通过直流磁控溅射方法在所述衬底上制备第一预设厚度的azo薄膜；其中，所述第一预设厚度所属范围为950nm～1050nm，所述第一预设温度范围为210℃～230℃。优选地，所述太阳能电池为cigs太阳能电池，所述制备太阳能电池衬底的步骤包括：在基板上依次制备背电极层、cigs吸收层、缓冲层以及窗口层，生成太阳能电池衬底。优选地，在基板上制备背电极层的步骤，包括：在基板上依次制备阻挡层和电极层形成背电极层。优选地，所述cigs吸收层为铜、铟、镓以及硒按照预设比例混合组成的多晶化合物层；所述cigs吸收层厚度范围为1600nm～2600nm。优选地，在所述cigs吸收层上制备缓冲层的步骤，包括：采用化学水浴沉积方法或磁控溅射方法，在所述cigs吸收层上制备第二预设厚度的硫化镉层或硫化锌层作为所述缓冲层。优选地，在所述缓冲层上制备窗口层的步骤，包括：基于zn0靶材，在氩气与氧气复合工艺气体气氛下，通过交流磁控溅射方法在所述缓冲层上制备第三预设厚度的zn0薄膜作为所述窗口层。优选地，所述zn0、al2o3复合靶材中zn0与al2o3的摩尔比为98:2。本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，在太阳能电池衬底上基于zn0、al2o3复合靶材，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，制备azo薄膜作为太阳能电池的透明导电电极层，水蒸气可电离出两份氢离子一份氧离子，通过电离出的两份氢离子提升azo薄膜的电导率，增加azo薄膜在短波段的透过性；通过电离出的一份氧离子控制azo薄膜内部的氧空位缺陷的数量，从而提升azo薄膜的导电性和其在近红外波长范围内的光线透过性，可见，本发明实施例提供的太阳能电池制作方法既能够提升azo薄膜导电性又能够提升其透过性。不仅如此，本发明实施例中，通过注入的水蒸气能够稳定严格控制两份氢离子一份氧离子的注入比例，从而提升azo薄膜工艺的稳定性。附图说明图1是根据本发明实施例一的一种太阳能电池制作方法的步骤流程图；图2是根据本发明实施例二的一种太阳能电池制作方法的步骤流程图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。实施例一参照图1，示出了本发明实施例一的一种太阳能电池制作方法的步骤流程图。本发明实施例的太阳能电池制作方法包括如下步骤：步骤101：制备太阳能电池衬底。本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，可适用于任意类型的包含azo薄膜层的太阳能电池，例如：cigs太阳能电池、蹄化镉薄膜太阳能电池等。太阳能电池的类型不同，则其包含的衬底也不同，因此本领域技术人员可根据实际需求制备太阳能电池衬底，本实施例中对太阳能电池衬底的具体结构以及制备方法不做具体限制。步骤102：采用磁控溅射设备，基于zn0、al2o3复合靶材，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，通过直流磁控溅射方法在衬底上制备第一预设厚度的azo薄膜作为太阳能电池的透明导电电极层。其中，水蒸气、氩气与水蒸气复合气体二者的摩尔比范围为0.5％～2.0％。水蒸气可使用在线水气发生器产生，水蒸气的注入流量使用水气流量计进行控制，氩气的注入流量使用氩气流量计进行控制，水气流量计、ar流量计及真空腔室的真空规管组成调节闭环，通过流量的调节保证气氛与气压的稳定。第一预设厚度可以根据实际需求灵活设置，例如设置为1000nm、950nm或980nm等。azo薄膜的厚度在制备过程中，直流磁控溅射的功率以及溅射时长是影响薄膜厚度的两个重要因素。具体地，相同溅射时长的情况下，直流磁控溅射的功率越大则所制备出的薄膜越厚；相同功率的情况下，溅射时长越长则所制备出的薄膜越厚。zn0、al2o3复合靶材中zn0与al2o3的摩尔比可由本领域技术人员根据实际需求进行选择，例如：zn0与al2o3的摩尔比为99:1、98:2或者97:3等。在制备azo薄膜时，将zn0、al2o3复合靶材安装在磁控溅射设备真空腔室的靶台上，然后对真空腔室进行抽真空，对zn0、al2o3复合靶材进行加热使其达到第一预设温度范围，向真空腔室中充入预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体，使真空腔室中的气体压强达到工艺压强，开启直流磁控溅射电源待溅射功率达到预设稳定功率后，移开靶材遮挡板进行镀膜，溅射预设时长后在衬底上形成第一预设厚度的azo薄膜。本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，在太阳能电池衬底上基于zn0、al2o3复合靶材，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，制备azo薄膜作为太阳能电池的透明导电电极层，水蒸气可电离出两份氢离子一份氧离子，通过电离出的两份氢离子提升azo薄膜的电导率，增加azo薄膜在短波段的透过性；通过电离出的一份氧离子控制azo薄膜内部的氧空位缺陷的数量，从而提升azo薄膜的导电性和其在近红外波长范围内的光线透过性，可见，本发明实施例提供的太阳能电池制作方法既能够提升azo薄膜导电性又能够提升其透过性。不仅如此，本发明实施例中，通过注入的水蒸气能够稳定严格控制两份氢离子一份氧离子的注入比例，从而提升azo薄膜工艺的稳定性。实施例二参照图2，示出了本发明实施例二的一种太阳能电池制作方法的步骤流程图。本发明实施例的太阳能电池制作方法具体包括如下步骤：步骤201：在基板上依次制备背电极层、cigs吸收层、缓冲层以及窗口层，生成太阳能电池衬底。本发明实施例中以制作cigs太阳能电池为例进行说明。基板主要对太阳能电池起支撑作用，基板可供选择的材料可以包括但不限于：浮法玻璃、金属薄片及塑料薄片等；基板的类型及特性决定着太阳能电池的机械性能及其应用场景；具体地刚性的玻璃基板上制备的太阳能电池一般应用于屋顶、电站及墙面；柔性的金属及塑料基板上制备的太阳能电池多用于可穿戴领域；而具有一定透光性的基板上制备的太阳能电池则可以利用于幕墙、光伏大棚等领域。制备太阳能电池衬底的具体流程如下：首先，在基板上依次制备阻挡层和电极层形成背电极层。阻挡层的作用主要是阻挡基板中的杂质粒子在后续的高温过程中迁移到太阳能电池结构的功能层中，影响太阳能电池的光电转换效率；不同类型的基板一般选择不同的材料作为阻挡层。一般在玻璃基板上使用硅的氧化物或是氮化物薄膜作为阻挡层。使用交流溅射直接溅射化合物靶材、交流反应溅射硅靶材或是化学气相沉积的工艺均可制备阻挡层，阻挡层厚度在20nm-50nm；在不锈钢基底上一般选择铬作为阻挡层材料，使用直流磁控溅射的方式制备厚度在30nm-50nm的铬薄膜作为阻挡层。电极层一般使用钼金属通过直流磁控溅射制备生成。电极层性能需要考虑其与基板的结合力及自身的导电性，一般使用双层结构；第一层使用高的溅射气压(＞1pa)制备，称之为钼种子层，厚度一般在20nm-100nm；第二层直接使用直流磁控溅射的方式在较低的气压(0.3-0.6pa)下制备生成，溅射在纯氩或是氩氢气氛中进行，薄膜厚度在350nm-500nm，薄膜的方块电阻＜0.5ω/square，其中，ω/square为欧姆/平方。其次，在背电极层上制备cigs吸收层。cigs吸收层为铜、铟、镓以及硒按照预设比例混合组成的多晶化合物层，根据光伏电池的特点及其cigs材料本身的特性，cigs层被设计成为不同深度位置不同元素分布的复杂膜系结构。cigs吸收层一般采用共蒸发或是溅射后硒(硫)化的方式制备生成；同时也可采用印刷、旋涂加高温硒化(硫)等制备方法制备生成；cigs吸收层高温处理(共蒸发、硒化、后处理)的温度一般在550℃左右。cigs吸收层厚度范围为1600nm～2600nm。再次，采用化学水浴沉积方法或磁控溅射方法，在cigs吸收层上制备第二预设厚度的硫化镉层或硫化锌层作为缓冲层。缓冲层用于与cigs吸收层形成pn结，构成太阳能电池的最核心结构，被吸收的光子在cigs吸收层激发光生载流子对，载流子对在材料中迁移，进入pn结的内建电场后被内建电场分开并在pn的结区积累，形成光生电动势。缓冲层一般使用的是硫化镉、硫化锌或者氧硫锌材料，缓冲层厚度一般在20nm-50nm。采用化学水浴沉积方式制备缓冲层时，按照一定浓度比例配比镉(锌)盐、硫脲及氨水，使混合溶液在特定温度下发生化学反应，生成缓冲层材料并在cigs层上生长。特定温度范围为50-70℃。最后，基于zn0靶材，在氩气与氧气复合工艺气体气氛下，通过高频交流磁控溅射方法在缓冲层上制备第三预设厚度的zn0薄膜作为窗口层。窗口层作为缓冲层的有效补充，宏观上对缓冲层的细微空洞进行有效的填补，减小太阳能电池结构中漏电流的产生；微观上弱n型材料的特性，对缓冲层与cigs吸收层之间形成的pn结也是一个补充；另外，在后续的azo薄膜制备过程中，窗口层能够有效减弱粒子的轰击效应，对太阳能电池的pn结起到保护作用。窗口层使用的高阻的薄膜材料制成，一般使用未掺杂的zn0材料，也即zn0薄膜作为窗口层。窗口层通常使用交流磁控溅射的方式制备生成，制备过程在氩氧混合气氛中进行，气压在1.0pa左右，第三预设厚度控制在20nm-50nm之间。更为优选地可以采用高频交流磁控溅射的方式制备zn0薄膜，以缩短zn0薄膜的制备时长。步骤202：采用磁控溅射设备，基于zn0、al2o3复合靶材，控制衬底温度在第一预设温度范围内，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，通过直流磁控溅射方法在衬底上制备第一预设厚度的azo薄膜。所制备的cigs太阳能电池为依次叠加的基板、背电极层、cigs吸收层、缓冲层、窗口层以及azo薄膜层。其中，水蒸气、氩气与水蒸气复合气体二者的摩尔比范围为0.5％～2.0％。优选地，水蒸气、氩气与水蒸气复合气体二者的摩尔比为1％。第一预设厚度所属范围为950nm～1050nm，第一预设温度范围为210℃～230℃。zn0、al2o3复合靶材中zn0与al2o3的摩尔比为98:2。azo薄膜作为cigs太阳能电池的透明导电电极层，在cigs太阳能电池结构中的作用包括：光的通路和电流收集，因此透明导电电极层要求有优异的光透过性及好的导电性。在磁控溅射过程水蒸气在高温等离子体中，完全电离成h+和o2-，电离方程式如下h2o→2h++o2-。下面分别研究h的注入对azo薄膜性能的影响以及o的注入对azo薄膜性能的影响。h在azo薄膜溅射制备过程中对薄膜的各项性能产生影响具体如下：azo薄膜禁带宽度随着h含量的增加而增大，禁带宽度增加，使透射光谱的本征吸收的截止波长出现蓝移，能够增加azo薄膜在短波段的透过性；而在可见光波段，h的注入未对azo薄膜的透过性产生明显的影响。具体地薄膜禁带宽度与电阻率随溅射气氛中随h含量变化的实验数据如表1所示：h含量薄膜禁带宽度(ev)电阻率(×10-4ω.cm)0％3.75252％3.79144％3.80249％3.8227实验表明azo薄膜的电阻率随溅射气氛中h含量的变化也产生一定程度的变化。这种变化体现在表1中，当h含量为2％左右时，azo薄膜具有最优的导电性能；进一步分析表明，溅射气氛中适量h的注入在azo薄膜中形成一定数量的缺陷，而这些缺陷在azo薄膜中充当做载流子的作用。所以h引入改善azo薄膜导电性的本质是增加了azo薄膜的载流子浓度；而另一方面，如果在某一阈值后继续的增加h含量会导致薄膜的缺陷持续增加，进而影响薄膜的晶体结构，同时载流子的散射效应也会增强，对azo薄膜的导电性产生负面影响。因此，在薄膜溅射气氛中可将h含量控制在1.0-4.0％即控制水蒸气在气氛中的含量在0.5-2.0％，本次研究发现最优的h含量注入为2.0％。在具体制备过程中，最优地水蒸气含量需要结合具体的工艺条件以及磁控溅射设备自身硬件条件加以优化。o在azo薄膜溅射制备过程中对薄膜的各项性能产生影响具体如下：在azo薄膜沉积过程中工艺气氛掺入一定量的o对于薄膜的光学及电学性能均产生影响。zn0、al2o3复合靶材在磁控溅射过程中，由于化合物靶材中各物质的溅射择优性，沉积的azo薄膜会呈现一定程度的n性半导体特性，其本质原因是溅射成膜过程中，azo薄膜偏离靶材的化学计量比，薄膜内部存在着一定数量的氧空位缺陷，所以azo薄膜的载流子类型包括掺杂产生的电子和氧空位缺陷。另一方面，氧空位在导电的同时也会吸收特定波长范围(近红外波段)的光子来转化为自身的振动。因此，在azo薄膜沉积过程中，注入一定量0可以一定程度上控制和调整薄膜内部的氧空位缺陷的数量，进而对azo薄膜的导电性和近红外波长范围内的光线透过性进行调整。具体地，azo薄膜透过率与电阻率随溅射气氛中o含量变化的实验数据如表2所示：在对h和o对azo薄膜特性影响的单独研究中发现最优的o含量为0.8％，与表1中的实验数据得出的最优的h含量为2％结合分析得出，最优h含量与最优的o含量比大致为2:1，符合水中的元素化学计量比，所以在azo薄膜制备过程中在工艺气氛中引入水蒸气进行磁控溅射。在确定在工艺气氛中引入水蒸气后，需要再次结合实验对水蒸气即h2o在水蒸气与氩气复合工艺气体中的具含量。在磁控溅射制备azo透明导电电极层的实验过程中，控制工艺气压约在0.3-0.6pa，工艺温度在210-230℃左右，在氩气气氛中引入不同含量的水蒸气，分别制备出厚度为1000nm的azo薄膜，并对各不同水蒸气含量对应的azo薄膜的性能进行测试，所得薄膜透过率与电阻率随溅射气氛中随水蒸气含量变化的实验数据如表3所示：如表3所示，水蒸气含量在1.0％的工艺气氛下制备的azo薄膜，其光学性能及电学性能较之单独的氢工艺和氧工艺均有所改善。综上所述，在氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下制备azo薄膜，相较于单独的氢工艺和氧工艺制备的azo薄膜，azo薄膜具有更优的光学性能及电学性能。不仅如此，复合工艺气体中注入的水蒸气能够稳定严格控制两份氢离子一份氧离子的注入比例，从而提升azo薄膜工艺的稳定性。此外，由于所使用的水蒸气并非高危易爆气体，因此能够提升工艺操作的安全性。本发明实施例提供的太阳能电池制作方法，在太阳能电池衬底上基于zn0、al2o3复合靶材，在预设摩尔比的氩气与水蒸气复合工艺气体气氛下，制备azo薄膜作为太阳能电池的透明导电电极层，水蒸气可电离出两份氢离子一份氧离子，通过电离出的两份氢离子提升azo薄膜的电导率，增加azo薄膜在短波段的透过性；通过电离出的一份氧离子控制azo薄膜内部的氧空位缺陷的数量，从而提升azo薄膜的导电性和其在近红外波长范围内的光线透过性，可见，本发明实施例提供的太阳能电池制作方法既能够提升azo薄膜导电性又能够提升其透过性。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。以上对本发明所提供的一种数据推推送方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页12