柔性非晶硅太阳电池制造工艺制造技术

本发明专利技术提供一种柔性非晶硅太阳电池制造工艺，用外购的厚度为０．３ｍｍ卷状透明聚酰亚胺膜，按下列工艺步骤镀层：１．将卷有透明聚酰亚胺膜滚筒架在一个轴承架上，通过磁控溅射，生成一层ＺｎＯｘ导电膜层，其电阻率小于１０Ω－ｃｍ；２．将镀有ＺｎＯｘ导电膜层的聚酰亚胺膜滚筒取出，送入另一个单室大型ＰＥＣＶＤ设备中，内部沉积温度为２１０℃，采用１３．５ＭＺ的射频作电源，用等离子增强法沉积ｐ、ｉ、ｎ型非晶硅薄膜；３．将装有聚酰亚胺薄膜的滚筒，安装入一个专门用来沉积铝层的磁控溅射设备中，采用直流磁控溅射的方法沉积一层铝；ｎ型电极采用铝超声焊接，ｐ型电极采用低温银－铝浆法封装。本发明专利技术的优点是，工艺简单，成本低，适宜一可大批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能大量生产的可巻曲的薄膜非晶硅太阳电池的制 造工艺。
技术介绍
柔性非晶硅太阳电池的生产技术由6层不同薄膜的半导体和金属 薄膜组成，光线通过基体高透光率聚酰亚胺膜1，透明导电膜ZnOx2 (方块电阻为 10Q - cm)进入由3、 4、 5三层不词导电类型的非晶硅 薄膜组成的非晶硅薄膜电池内，由于3和5是两种不同导电类型的半 导体材料，两层之间是本征层4形成了一个强度〉104V/cm的高电场 区，在无电或者其它激发状态存在时，它是一个耗尽区，即除本征载 流子以外无过剩载流子。当光子通过l、 2、 3层进入4时，产生大量 的过剩载流子(电子和空穴)，这些电子和空穴在结内电场E的驱动 下作迁移运动，电子进入3，空穴进入5，成为3和5半导体膜中的 多子(即光生电流)导电电极2和6分别作为电池的正极和负极将光 生电流引出到外电路，向负载供电，这种电池的Voc(开路电压)取决 于2和4的有效掺杂浓度即费米能级在导带顶和价带底的位置。目前尚未发现一种用最简单的工艺，制造柔性非晶硅太阳电池。
技术实现思路
本专利技术提供一种柔性非晶硅太阳电池制造工艺，用外购的厚度为0.3mm巻状透明聚酰亚胺膜，按下列工艺步骤镀层(1) 将巻有透明聚酰亚胺膜滚筒装入一套常规磁控溅射设备的沉 积室内，架在一个轴承架上，使之能平稳旋转，将绕在滚筒上外端的 聚酰亚胺膜拉出，通过磁控溅射设备的沉积区后固定在另一个滚筒 上，该滚筒能在一个电源的带动下旋转，以5-10cm/秒的速度通过沉 积区，生成一层ZnOx导电膜层，其电阻率小于10Q -cm;(2) 将镀有ZnOx导电膜层的聚酰亚胺膜滚筒取出，送入一个单室 大型PECVD设备中，内部沉积温度为210°C，采用13.5MZ的射频 作电源，用等离子增强法沉积p、 i、 n型非晶石i薄膜，在PECVD反 应室内有两个可自动控制旋转速度的轴承A、 B，可正向、逆向旋转， 已沉^R有ZnOx膜的聚酰亚胺薄膜滚筒，固定在一个A轴承上，将已 沉积有ZnOx膜的聚酰亚胺薄膜一端拉出，通过等离子沉积区后，绕 到另一个轴承B的滚筒上，其沉积p、 i、 n型非晶硅薄膜步骤分别是a,先沉积p型非晶硅，其工艺参数如下 反应气体硅垸和硼烷混合气体比例是硼烷/硅烷=2%，气体流量是 250sccm,聚酰亚胺薄膜温度210。C，反应功率20mW/cm2，反应压力 1乇，沉积速度3-5A/S，厚度8-10nm;聚酰亚胺薄膜的移动速度 10cm/S;b，沉积i层时，将该滚筒A、 B逆向旋转，同样采用PECVD的方 法沉积本征层i,聚酰亚胺薄膜的移动速度为l-1.5nm/S，沉积厚度为300nm，射频功率20 mW /cm2，沉积温度210°C,采用纯硅烷，流量 为500sccm，反应压力1乇；c，沉积n层，其过程和沉积p型非晶硅相似，将n型非晶硅膜沉 积在本征层之上，其工艺参数如下聚酰亚胺薄膜温度210°C ，反应气体硅烷和磷烷PH3/Si2H4为1.5% 的比例，流量250 sccm，聚酰亚胺薄膜移动速度为0.3-0.5nW/S，沉 积厚度30-35nm;(3) 将装有聚酰亚胺薄膜的滚筒，安装入一个专门用来沉积铝层的 磁控溅射设备中，采用直流磁控溅射的方法沉积一层铝，其传输过程 和制造ZnOx膜相似，聚酰亚胺薄膜移动速度30cm/s，铝膜的厚度约 300nm， '(4) n型电极采用铝超声焊接，p型电极采用低温银-铝浆法封装。 本专利技术的优点是，工艺简单，成本低，适宜一可大批量生产。附图说明附图1本专利技术的各镀层结构示意图。 附图2是本专利技术制造工艺流程图。具体实施例方式请参阅附图1示，本专利技术自太阳光线照射，向里的各镀层是高 透光率聚酰亚胺薄膜l，氧化锌导电膜2， P型非晶硅膜3，本征型非 晶硅膜4， N型非晶硅膜5，铝膜6;本专利技术制造工艺如下本专利技术专利采用外购巻状透明聚酰亚胺膜作电池的基体，膜的厚度为0.3mm，透光率高于92%,能承受300°C以上高温，膜的宽度30cm， 长度1000m，膜是缠绕在，个带有轴承的金属滚筒上，第一步将滚筒 装入一套常规磁控溅射设备的沉积室内，装架在一个轴承架上，使之 能平稳旋转，将绕在滚筒上外端的聚酰亚胺膜拉出，通过磁控溅射设 备的沉积区后固定在另一个滚筒上，该滚筒能在一个电机的带动下旋 转，旋转速度可以自动控制，其目的是使宽30cm的膜能均匀地以 5-10cm/秒的速度通过沉积区，生成一层ZnOx导电膜，其电阻率小 于10Q - cm。约30-60分钟时间可将1000米长度的膜连续沉积上 ZnOx导电膜。第二步是将聚酰亚胺连带滚筒取出，即送入另一个单 室大型PECVD设备中，内部沉积温度为210t，采用13.5MZ的射 频作电源，用等离子增强法沉积p、 i、 n型非晶硅薄膜，在PECVD 反应室内有两个可自动控制旋转速度的轴承A和B，他们可以正向、 逆向旋转。滚筒被固定在一个A轴承上，将己沉积有ZnOx膜的聚酰 亚胺薄膜的最外一端拉出通过等离子沉积区固定在另一个安装在旋 转轴承B轴滚筒上，先沉积p型非晶硅，其工艺参数如下反应气体硅烷和硼烷混合气体比例是硼烷/硅烷=2%，气体流量是 250sccm，基体温度210。C，反应功率20mW/cm2，反应压力1乇，沉 积速度3-5A/S，厚度8-10nm，基体移动速度10cm/S，约150-200分 钟沉积完p层。此时原来绕有1000米聚酰亚胺膜的滚筒上已无聚酰 亚胺膜，但这一聚酰亚胺膜尾部仍固定在这一滚筒上，在制造i层时， 仅仅需要将该滚筒逆向旋转，将膜绕回到A轴上的滚筒上，同样采用PECVD的方法沉积本征层(i),其厚度为300nm，沉积速率为 l-1.5nm/S，射频功率20mW/cm2,沉积温度21(TC，采用纯硅垸，流 量为500sccm，反应压力l乇，沉积时间,30-40小时，沉积完本征层， 1000米长、30cm宽的聚酰亚胺基体，已被返回绕到了 A轴的滚筒上， 仅仅是头部固定在B轴承的旋转轴上，n型非晶硅膜的制造过程和p 型非晶硅相似，是将基体从A轴上滚筒自动走向B轴承上，在通过 等离子体时，将n型非晶硅膜沉积在本征层之上，工艺参数如下基体温度21(TC，反应气体、硅烷和磷垸PH3/Si2H4为1.5%的比 例，流量250 sccm，沉积厚度30-35nm，沉积率0.3-0.5nW/S， 1000 米沉积时间约450-600分钟，在完成n型层之后，可打开单室PECVD 沉积装置，将装在B轴承上的滚筒取出，并可ft时安装上新的滚筒， 关闭真空室，又可开始第二个1000米的沉积过程。在完成了 2、 3、 4、 5层膜后，又要将装有基体的滚筒安装入一个 专门用来沉积铝层的磁控溅射设备中，采用直流磁控溅射的方法沉积 一层铝，其传输过程和制造ZnOx膜相似，铝膜的厚度约300nm，基 体移动速度30cm/s， 1000米基体约需1小时。在完成了铝膜6的沉积后， 一巻长约1000米，宽30cm的非晶硅 太阳电池已做完，如在室外强光下照射(100mm/cm2，AM1.5)条件 下，每平方厘米能提供约14mA的工作电流和0.580V的直流工作电 压，面积为0.3mX1000m的非晶电池推算，能发出电能1.8万瓦，但 是要它成为一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性非晶硅太阳电池制造工艺，用外购的厚度为０．３ｍｍ卷状透明聚酰亚胺膜，按下列工艺步骤镀层：（１）将卷有透明聚酰亚胺膜滚筒装入一套常规磁控溅射设备的沉积室内，架在一个轴承架上，使之能平稳旋转，将绕在滚筒上外端的聚酰亚胺膜拉出，通 过磁控溅射设备的沉积区后固定在另一个滚筒上，该滚筒能在一个电源的带动下旋转，以５－１０ｃｍ／秒的速度通过沉积区，生成一层ＺｎＯｘ导电膜层，其电阻率小于１０Ω－ｃｍ；（２）将镀有ＺｎＯｘ导电膜层的聚酰亚胺膜滚筒取出，送入一个单室大型Ｐ ＥＣＶＤ设备中，内部沉积温度为２１０℃，采用１３．５ＭＺ的射频作电源，用等离子增强法沉积ｐ、ｉ、ｎ型非晶硅薄膜，在ＰＥＣＶＤ反应室内有两个可自动控制旋转速度的轴承Ａ、Ｂ，可正向、逆向旋转，已沉积有ＺｎＯｘ膜的聚酰亚胺薄膜滚筒，固定在一个Ａ轴承上，将已沉积有ＺｎＯｘ膜的聚酰亚胺薄膜一端拉出，通过等离子沉积区后，绕到另一个轴承Ｂ的滚筒上，其沉积ｐ、ｉ、ｎ型非晶硅薄膜步骤分别是：ａ，先沉积ｐ型非晶硅，其工艺参数如下：反应气体硅烷和硼烷混合气体比例是硼烷／硅烷＝２％， 气体流量是２５０ｓｃｃｍ，聚酰亚胺薄膜温度２１０℃，反应功率２０ｍＷ／ｃｍ↑［２］，反应压力１乇，沉积速度３－５＊／Ｓ，厚度８－１０ｎｍ；聚酰亚胺薄膜的移动速度１０ｃｍ／Ｓ；ｂ，沉积ｉ层时，将该滚筒Ａ、Ｂ逆向旋转，同样采用ＰＥＣＶＤ 的方法沉积本征层ｉ，聚酰亚胺薄膜的移动速度为１－１．５ｎｍ／Ｓ，沉积厚度为３００ｎｍ，射频功率２０ｍＷ／ｃｍ↑［２］，沉积温度２１０℃，采用纯硅烷，流量为５００ｓｃｃｍ，反应压力１乇；ｃ，沉积ｎ层，其过程和沉积ｐ型非晶硅相似，将ｎ型 非晶硅膜沉积在本征层之上，其工艺参数如下：聚酰亚胺薄膜温度２１０℃，反应气体硅烷和磷烷ＰＨ３／Ｓｉ↓［２］Ｈ↓［４］为１．５％的比例，流量２５０ｓｃｃｍ，沉积率为０．３－０．５ｎＷ／Ｓ，沉积厚度３０－３５ｎｍ；（３）将装有聚 酰亚胺薄膜的滚筒，安装入一个专门用来沉积铝层的磁控溅射设备中，采用直流磁控溅射的方法沉积一层铝，其传输过程和制造ＺｎＯｘ膜相似，聚酰亚胺薄膜移动速度３０ｃｍ／ｓ，铝膜的厚度约３００ｎｍ；（４）ｎ型电极采用铝超声焊接，ｐ型电极采用低温 银－铝浆法封装。...

【技术特征摘要】
1. 一种柔性非晶硅太阳电池制造工艺，用外购的厚度为0.3mm卷状透明聚酰亚胺膜，按下列工艺步骤镀层(1)将卷有透明聚酰亚胺膜滚筒装入一套常规磁控溅射设备的沉积室内，架在一个轴承架上，使之能平稳旋转，将绕在滚筒上外端的聚酰亚胺膜拉出，通过磁控溅射设备的沉积区后固定在另一个滚筒上，该滚筒能在一个电源的带动下旋转，以5-10cm/秒的速度通过沉积区，生成一层ZnOx导电膜层，其电阻率小于10Ω-cm；(2)将镀有ZnOx导电膜层的聚酰亚胺膜滚筒取出，送入一个单室大型PECVD设备中，内部沉积温度为210℃，采用13.5MZ的射频作电源，用等离子增强法沉积p、i、n型非晶硅薄膜，在PECVD反应室内有两个可自动控制旋转速度的轴承A、B，可正向、逆向旋转，已沉积有ZnOx膜的聚酰亚胺薄膜滚筒，固定在一个A轴承上，将已沉积有ZnOx膜的聚酰亚胺薄膜一端拉出，通过等离子沉积区后，绕到另一个轴承B的滚筒上，其沉积p、i、n型非晶硅薄膜步骤分别是a，先沉积p型非晶硅，其工艺参数如下反应气体硅烷和硼烷混合气体比例是硼烷/硅烷＝2％，气体流量是250sccm，聚酰亚胺薄膜温度210℃，反应功率20mW/cm2，反应压力1乇，沉积速度id=icf0001 fi...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宏勋，郑君，
申请(专利权)人：胡宏勋，郑君，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]