薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备技术

本发明专利技术提供了薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备，该方法包括：调节沉积吸收层的沉积腔室内的压力达到预设压力阈值；对已形成有背电极层的衬底进行加热，调节衬底的温度达到预设沉积温度阈值；调节金属源的加热功率达到第一预设功率阈值，或沉积速率达到第一预设沉积速率阈值；调节非金属源的加热功率达到第二预设功率阈值或沉积速率达到第二预设沉积速率阈值；根据沉积腔室的压力、衬底的温度、金属源以及非金属源的加热功率或沉积速率，在背电极层表面沉积预设厚度的吸收层。本申请通过控制金属和非金属在衬底上沉积的量，提高薄膜太阳能电池吸收层薄膜的均匀性，提高结晶性能和导电性能，从而提高薄膜太阳能电池的转换效率和功率。

【技术实现步骤摘要】
薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备
本专利技术涉及太阳能电池衬底镀膜
，尤其涉及一种薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备。
技术介绍
薄膜太阳能电池的研究近年来发展迅速，已成为太阳能电池领域中最活跃的方向，而其中铜铟镓硒尤为引人注目，是太阳能电池材料体系中能够同时兼顾高效率和低成本的、最好的和最现实的体系。目前大部分的铜铟镓硒电池都是利用真空蒸镀的方式生产的，一般称为共蒸镀。共蒸镀镀膜是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化成粒子，粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。现有通过共蒸镀沉积的光吸收层薄膜均匀性差，结晶性能和导电性能差，导致薄膜太阳能电池的转换效率和功率偏低。
技术实现思路
本专利技术提供一种薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备，以解决现有技术中共蒸镀膜沉积的光吸收层薄膜均匀性差，结晶性能和导电性能差，导致薄膜太阳能电池的转换效率和功率偏低的问题。第一方面，本专利技术提供了一种薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述薄膜太阳能电池包括依次层叠设置的衬底、背电极层和吸收层，所述吸收层包括金属元素和非金属元素，所述吸收层的制备方法包括：调节沉积所述吸收层的沉积腔室内的压力达到预设压力阈值；对已形成有所述背电极层的衬底进行加热，调节所述衬底的温度达到预设沉积温度阈值；以及对金属源进行加热，调节所述金属源的加热功率达到第一预设功率阈值，或调节所述金属源的沉积速率达到第一预设沉积速率阈值；以及对非金属源加热，调节所述非金属源的加热功率达到第二预设功率阈值或调节所述非金属源的沉积速率达到第二预设沉积速率阈值；根据所述沉积腔室的压力、衬底的温度、所述金属源的加热功率或沉积速率，以及所述非金属源的加热功率或沉积速率，在所述背电极层远离所述衬底的表面沉积具有预设含量的金属元素且膜层达到预设厚度的吸收层。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述吸收层包括铜铟镓硒膜层，所述铜铟镓硒膜层中铜Cu的预设含量为0.52≤Cu/(In+Ga)≤0.98，和/或所述铜铟镓硒膜层中镓Ga的预设含量为0.1≤Ga/(In+Ga)≤0.7。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述吸收层包括铜铟镓硒膜层，所述铜铟镓硒膜层中铜Cu的预设含量为0.6≤Cu/(In+Ga)≤0.96，和/或所述铜铟镓硒膜层中镓Ga的预设含量为0.2≤Ga/(In+Ga)≤0.62。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述第一预设沉积速率阈值为5～100mg/s，和/或所述第二预设沉积速率阈值为5～100mg/s。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述第一预设沉积速率阈值为10～50mg/s，和/或所述第二预设沉积速率阈值为10～50mg/s。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述第一预设功率阈值为100～3000W，和/或所述第二预设功率阈值为200～2000W。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述第一预设功率阈值为200～2000W，和/或所述第二预设功率阈值为400～900W。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述预设压力阈值大于1.0×10-3Pa，所述预设沉积温度阈值为200～600℃，所述预设厚度为1.0～3.0μm。可选地，上述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述预设压力阈值大于1.1×10-3Pa，所述预设沉积温度阈值为500～540℃，和/或所述预设厚度为1.8～2.6μm。第二方面，本申请提供了一种采用上述的制备方法制备薄膜太阳能电池吸收层的镀膜设备，所述镀膜设备包括金属源、非金属源、第一加热器、第二加热器和第三加热器；所述金属源内填充有金属单质原料，所述非金属源内填充有非金属单质原料；控制器用于控制所述第一加热器加热衬底，使衬底的温度达到预设温度阈值，控制所述第二加热器加热金属源，使金属源的加热功率达到第一预设功率阈值或金属源的沉积速率达到第一预设沉积速率阈值，控制所述第三加热器加热非金属源，使非金属源的加热功率达到第二预设功率阈值或非金属源的沉积速率达到第二预设沉积速率阈值。本专利技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本申请提供了一种薄膜太阳能电池吸收层的制备方法及镀膜设备，通过调节沉积此吸收层的沉积腔室内的压力、调节衬底的温度，以及调节金属源的加热功率或沉积速率，以及调节非金属源的加热功率或沉积速率，在背电极层远离衬底的表面沉积具有预设含量的金属元素且膜层达到预设厚度的吸收层。即，本申请通过控制金属和非金属在衬底上沉积的量，提高了薄膜太阳能电池吸收层薄膜的均匀性，提高了结晶性能和导电性能，从而提高了薄膜太阳能电池的转换效率和功率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例中薄膜太阳能电池的结构示意图；图2为本专利技术实施例中薄膜太阳能电池吸收层的制备方法的流程图；图3为本专利技术另一实施例中薄膜太阳能电池的结构示意图；图4为本专利技术实施例中沉积腔室内两排金属源与一排非金属源的排布方式示意图；图5为本专利技术实施例中一种沉积腔室的正视图；图6为本专利技术实施例中一种沉积腔室的侧视图；图7为本专利技术实施例中一种镀膜设备的结构组成图；附图标记为：沉积腔室1，金属源11，非金属源12，沉积腔室幅长方向13，参考线14，中心线15，第一进料腔室20，第二进料腔室200，前处理腔室21，后处理腔室22，加热腔室A23、加热腔室B24、加热腔室C25，冷却腔室26，出料腔室28，衬底3，背电极层4，阻挡层5，前处理碱金属层6，薄膜太阳能电池的吸收层7，后处理碱金属层8，缓冲层10，窗口层11，顶电极层9。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有通过共蒸镀沉积的光吸收层薄膜均匀性差，结晶性能和导电性能差，导致薄膜太阳能电池的转换效率和功率偏低。基于上述情况，本专利技术提出一种薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，以解决现有技术中共蒸镀膜沉积的光吸收层薄膜均匀性差，结晶性能和导电性能差，导致薄膜太阳能电池的转换效率和功率偏低的问题。以下结合附图，详细说明本专利技术各实施例提供的技术方案。实施例1：如图1所示，本专利技术实施例1提供了一种薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池包括依次设置的衬底3、背电极层4、缓冲层10、窗口层11和顶电极层9，其中在背电极层4和缓冲层10之间还设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述薄膜太阳能电池包括依次层叠设置的衬底、背电极层和吸收层，所述吸收层包括金属元素和非金属元素，其特征在于，所述吸收层的制备方法包括：/n调节沉积所述吸收层的沉积腔室内的压力达到预设压力阈值；/n对已形成有所述背电极层的衬底进行加热，调节所述衬底的温度达到预设沉积温度阈值；以及/n对金属源进行加热，调节所述金属源的加热功率达到第一预设功率阈值，或调节所述金属源的沉积速率达到第一预设沉积速率阈值；以及/n对非金属源进行加热，调节所述非金属源的加热功率达到第二预设功率阈值或调节所述非金属源的沉积速率达到第二预设沉积速率阈值；/n根据所述沉积腔室的压力、所述衬底的温度、所述金属源的加热功率或沉积速率，以及所述非金属源的加热功率或沉积速率，在所述背电极层远离所述衬底的表面沉积具有预设含量的金属元素且膜层达到预设厚度的吸收层。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，所述薄膜太阳能电池包括依次层叠设置的衬底、背电极层和吸收层，所述吸收层包括金属元素和非金属元素，其特征在于，所述吸收层的制备方法包括：
调节沉积所述吸收层的沉积腔室内的压力达到预设压力阈值；
对已形成有所述背电极层的衬底进行加热，调节所述衬底的温度达到预设沉积温度阈值；以及
对金属源进行加热，调节所述金属源的加热功率达到第一预设功率阈值，或调节所述金属源的沉积速率达到第一预设沉积速率阈值；以及
对非金属源进行加热，调节所述非金属源的加热功率达到第二预设功率阈值或调节所述非金属源的沉积速率达到第二预设沉积速率阈值；
根据所述沉积腔室的压力、所述衬底的温度、所述金属源的加热功率或沉积速率，以及所述非金属源的加热功率或沉积速率，在所述背电极层远离所述衬底的表面沉积具有预设含量的金属元素且膜层达到预设厚度的吸收层。


2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述吸收层包括铜铟镓硒膜层，所述铜铟镓硒膜层中铜Cu的预设含量为0.52≤Cu/(In+Ga)≤0.98，和/或所述铜铟镓硒膜层中镓Ga的预设含量为0.1≤Ga/(In+Ga)≤0.7。


3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述吸收层包括铜铟镓硒膜层，所述铜铟镓硒膜层中铜Cu的预设含量为0.6≤Cu/(In+Ga)≤0.96，和/或所述铜铟镓硒膜层中镓Ga的预设含量为0.2≤Ga/(In+Ga)≤0.62。


4.根据权利要求1～3任一项所述的薄膜太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，所述第一预设沉积速率阈值为5～100mg/s，和/或所述第二预设沉积速率阈值为5～100mg/s。

【专利技术属性】
技术研发人员：辛科，杨立红，
申请(专利权)人：北京铂阳顶荣光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11