一种铜铟镓硒太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种铜铟镓硒太阳能电池，它包括钠钙玻璃基板和铜铟镓硒薄膜层，铜铟镓硒薄膜层电镀在钠钙玻璃基板上，本实用新型专利技术铜铟镓硒太阳能电池采用“铜铟镓硒”四元素合成固态靶材，在退火炉内具有富裕的“硒”气体气氛，扼制“铜铟镓硒”薄膜中“硒”的流失，保证了硒在整个“铜铟镓硒”薄膜层间的均匀性，保证了高转换率的“铜铟镓硒”批量生产工艺，并方便快捷，生产过程不产生有毒气体。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种铜铟镓硒太阳能电池。
技术介绍
现有的铜铟镓硒薄膜光伏太阳能芯片制造工艺，采用钠钙玻璃基板，以400-500°C 的高温蒸发铜，铟，镓，二硒等材料；或先使用溅射工艺，镀上其中三种金属单元素材料后，再采用“硒化”工艺，添加硒材料。这是一项很难重复，而且十分缓慢的工艺；还有另一种方法，使用电镀沉淀工艺，或使用“金属，，或“金属氧化物”经过纳米印刷工艺制造；这些工艺皆不适应于批量生产，单硒化工艺，就可长达8小时，并需用大量有毒气体，比如使用硒化氢来逐步使铜铟镓薄膜层硒化成铜铟镓硒薄膜层。铜铟镓硒薄膜层在“高温”的基板上成型，目的是为了滋长较大的结晶，结晶体起码该是它本身厚度(1.0-2.0微米)一半以上的厚度。过小的晶体会产生大量的晶界，导致 “电子-空穴”再次重组，降低电池的转换效率。高温的另一个目的是促进“钠钙玻璃”里的 “钠”，在穿过钼薄膜层后，扩散到“铜铟镓硒”薄膜层里，“钠”离子能促进更多带有“P-型掺杂物”的“铜铟镓硒”薄膜的生长，要做到“铜铟镓硒”这四种元素在高温下共蒸发是十分费事，同时极难控制的工艺，不适宜于批量生产。要在高温下做好“铜铟镓硒”薄膜，并能保证它持有最优化的化学成分比例，成为标准的批量生产工艺，我们使用已匹配好化学成分的“铜铟镓硒”四元素固态靶材，用磁控溅射工艺，一次性镀膜；同时，为避免高温下“硒”的流失，一般行业采用的工艺是利用“硒化氢”气体，来补充“硒”的流失；但这种气体有毒，不适应批量生产；为了避免这个缺陷，我们使用双温区退火炉，并使用固态“硒”来控制“硒”的流失。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种能快捷大量生产并在生产过程中不产生有毒气体的太阳能电池。为解决上述的技术问题，本技术通过以下方案加以实现一种铜铟镓硒太阳能电池，它包括钠钙玻璃基板和铜铟镓硒薄膜层，铜铟镓硒薄膜层电镀在钠钙玻璃基板上。所述钠钙玻璃基板和铜铟镓硒薄膜层中间镀有约0. 35微米厚钼薄膜。所述铜铟镓硒薄膜层的上表面设置“p-n结”区域。所述铜铟镓硒薄膜层上面镀有0. 05微米厚的硫化镉。所述硫化镉上镀有约0. 1微米厚的绝缘层氧化锌。所述氧化锌上镀有约0. 35微米厚的导电透明的氧化锌参铝。所述氧化锌参铝上表面设有约0. 05微米厚的镍。所述镍上面设有约3. 0微米厚铝膜。所述铝膜上面镀有约0. 05微米厚保护铝的一层保护镍。所述保护镍上面镀有约1. 0至4. 0毫米厚的钠钙覆盖玻璃。本技术铜铟镓硒太阳能电池采用“铜铟镓硒”四元素合成固态靶材，在退火炉内具有富裕的“硒”气体气氛，扼制“铜铟镓硒”薄膜中“硒”的流失，保证了硒在整个“铜铟镓硒”薄膜层间的均勻性，保证了高转换率的“铜铟镓硒”批量生产工艺，并方便快捷，生产过程不产生有毒气体。附图说明图1为本技术模片横截图；图2为本技术的铜铟镓硒晶相图；图3为本技术的实施例示意图。具体实施方式如图1、2、3所示，一种铜铟镓硒太阳能电池，它包括钠钙玻璃基板1和铜铟镓硒薄膜层3，铜铟镓硒薄膜层3电镀在钠钙玻璃基板1上，钠钙玻璃基板1和铜铟镓硒薄膜层3 中间镀有约0. 35微米厚钼薄膜2，铜铟镓硒薄膜层3的上表面设置“p-n结”区域11，铜铟镓硒薄膜层3上面镀有0. 05微米厚的硫化镉4，硫化镉4上镀有约0. 1微米厚的绝缘层氧化锌5，氧化锌5上镀有约0. 35微米厚的导电透明的氧化锌参铝6，氧化锌参铝6上表面镀约0. 05微米厚的镍7，镍7上面设有约3. 0微米厚铝膜8，铝膜8上面镀有约0. 05微米厚保护铝的一层保护镍9，保护镍9上面镀有约1. 0至4. 0毫米厚，或3. 2毫米标准厚度的钠钙覆盖玻璃10。我们首先使用一块已匹配好化学成分的“铜，铟，镓，硒”等四元素合成固态靶材， 在较低的基板温度下O50-300摄氏度)，用“脉冲直流电源溅射”镀膜，将铜，铟，镓，硒等元素，一次性电镀在玻璃基板1上；然后再采用带有“硒”闭封气氛的退火炉，在400-500°C高温下进行退火。这工艺缩短了传统“铜铟镓硒”制造工艺所需用的时间，保证了薄膜的优化化学成分；免除了传统工艺中长达八少时的“硒化工艺”，传统的“硒化”手段是使用带“硒” 元素的气体，经数小时的化学反应，从已成型的“铜铟镓”薄膜的表层，逐步往下“硒化”。我们采用不高于300摄氏度的基板温度，能避免四元素溅射时，硒的流失；跟着， 我们将已具备良好“化学成分”的铜铟镓硒薄膜层3半成品芯片，调离真空溅射生产线为避免占用“铜铟镓硒”真空线，它是生产线上最复杂的瓶颈工艺环节，并采用单独的廉价退火炉进行高温退火；此退火炉是特制的双温区退火炉，退火炉内用坩埚13放置固态硒元素， 在一个大气的气压下进行高温退火，滋长大体积的“铜铟镓硒”晶体；由于前面采用四元素固态靶材，已保证了 “铜铟镓硒”的化学成分，无需添加硒元素，退火炉内放置的固态“硒”， 它并不是为了在“铜铟镓硒”薄膜中添加“硒”，而是为了保证退火炉内有富裕的“硒”气体气氛，扼制“铜铟镓硒”薄膜中“硒”的流失。这工艺保证了大体积的“铜铟镓硒”晶体，保证了 “铜铟镓硒，，化学成分的优化及重复性，保证了退火期间“铜铟镓硒，，薄膜不会有“硒，，的流失，保证了硒在整个“铜铟镓硒”薄膜层间的均勻性，保证了高转换率的“铜铟镓硒”批量生产工艺。注意“铜铟镓硒” “吸收层”的最上层是非常狭窄的“P-n结”区域11 ；经阳光“光伏”作用所释放的“负电子”与腾空的“空穴”，形成“负电子-孔穴”的“P-n结”区域11，它必须设置在“铜铟镓硒”层的最上层。“铜铟镓硒”的底层，必须有富裕的“P-型”导电，而 “铜铟镓硒”的上层位置，需减少“P-型导电”成分，使铜铟镓硒薄膜层3的上一层，则硫化镉4薄膜层里的“镉”，能往下扩散，渗透到铜铟镓硒薄膜的上表层，使其转换成“η-型导电”， 同时，我们也要控制好“钠钙玻璃”中的“钠”向上渗透，和保证不让“硒”流失，因为“缺铜” 和有“钠掺杂剂”的薄膜，皆能促进“P-型”的“铜铟镓硒”薄膜；而缺“硒”的薄膜，却能促进“η-型”的“铜铟镓硒”薄膜，我们在退火炉内放置小块的或粉状的“硒”，然后将镀好“铜铟镓硒”的基板，在这个带有“硒”气氛的退火炉内进行300-500度C ;30至180分钟的退火。 表1 “硒”蒸发压力与温度摄氏(C)温度硒蒸发压力 (大气)说明217-221硒熔点22710-527910-434610-343110-254010-16850.987硒沸点 图3所示，其中一实施例，在实验室操作的方法先在四寸直径的石英管12内，一头放置已镀上“铜铟镓硒”薄膜的基板；另一头，放置数克重的固态“硒”；跟着给石英管12 抽真空，密封，并按图四的温度曲线加热；这样，蒸发出来的“硒”，能使石英管12内放置“铜铟镓硒”薄膜基板14位置的范围里，保持“硒”的气氛，控制“硒”的流失，而在退火后，让 “硒”气氛在另一温区冷凝。权利要求1.一种铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于它包括钠钙玻璃基板(1)和铜铟镓硒薄膜层(3)，铜铟镓硒薄膜层(3)电镀在钠钙玻璃基板(1)上。2.根据权利要求1所述的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于所述钠钙玻璃基板(1) 和铜铟镓硒薄膜层(3)中间镀有约0本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于：它包括钠钙玻璃基板（１）和铜铟镓硒薄膜层（３），铜铟镓硒薄膜层（３）电镀在钠钙玻璃基板（１）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马给民，
申请(专利权)人：东莞日阵薄膜光伏技术有限公司，广东凯盛光伏技术研究院有限公司，广东凯盛光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94