[发明专利]一体化CIGS薄膜太阳能电池生产设备及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种一体化铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池片生产设备及其生产方法。

背景技术

目前，学术界和产业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代太阳能电池就是铜铟镓硒薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池，铜铟镓硒即CIGS（CIS中掺入Ga）化合物薄膜太阳能电池。它是目前世界上技术最先进，成本最小，发电性能最好的一种太阳能电池片。

CIGS太阳能电池的制备过程中薄膜的沉积一般需要采用磁控溅射法，磁控溅射法是在高真空条件下充入适量的氩气，在阴极（柱状靶或平面靶）和阳极（镀膜室壁）之间施加几百千伏的直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。目前市场上用磁控溅射法生产CIGS薄膜太阳能电池片的方法主要是将各生产流程分开实施，各流程采用独立的生产设备，也就是说基片材料在一台生产设备上完成一道生产工序后，再使用人为的方法将其转运到下一个生产流程，其他流程依此类推。图1所示为现有技术中CIGS薄膜太阳能电池的部分生产设备的结构示意图，如图1所示，1-6六个依次连接的镀膜室中，在各个镀膜室之间需要有多个法兰F进行连接。

现有技术中转换室只设计两个转换室，如图2所示，给1号转换室和2号转换室分别配备罗茨泵和分子泵。在生产铜铟镓硒（TIGS）太阳能电池片时，需同时开启罗茨泵和分子泵，将1号转换室的真空度抽至5帕以内，将2号转换室的真空度抽至0.1帕以内。当基片材料进入1号转换室，开启1号门，关闭2号门；当基片材料要进入2号室时，开2号门，关闭1号门；最后再将基片材料半成品送至等待室。现有的设备在生产CIGS薄膜太阳能电池过程中，镀膜室和硒化室是各自独立操作的设备，也就是说在半成品经过二次镀膜镀上CIG膜层后，先将这些半成品下至下片区暂时存放，当下片区的半成品达到一定数量后，再采用人工转运的方式将这些半成品运至硒化工作区，最后再由人工将半成品送入硒化室进行硒化。

现有技术的CIGS薄膜太阳能电池生产设备和生产过程中，一旦生产设备中的某一个环节出现故障，将影响所有环节的生产，导致整个生产流程中断，从而影响生产的顺利进行；并且，设备中使用法兰较多，设备制造成本高，且工序繁琐，安装时间长，人工参与成本大，机器间对接平整度低，漏气源也比较多，对产品性能影响较大；现有生产设备中要把转换室真空度抽至5帕以内，少则要用数个小时，多则要用一天时间，生产周期长，生产效率低，能源消耗大，生产成本较高。生产过程中，因镀膜和硒化流程被独立割断，由人工转运，中间环节占用了大量流转时间，这样不但延长了生产周期，使生产具有严重的滞后性，同时还增加了生产成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种可连续生产，尤其是在生产设备出现故障的情况下能确保生产正常运行的生产铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池生产设备及其生产方法。本发明所采用的技术方案具体是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种一体化CIGS薄膜太阳能电池生产设备，其包括依次设置并一体连接形成整体生产设备的一次清洗装置、第一组镀膜室、一次刻线装置、二次清洗装置、第二组镀膜室、硒化装置、二次刻线装置、三次清洗装置、第三组镀膜室。

优选地，在所述第一组镀膜室中形成钼金属层，在第二组镀膜室中依次形成铜铟镓层，在所述硒化装置中对形成的铜铟镓层进行硒化，在所述第三组镀膜室中形成氧化锌层。

优选地，所述硒化装置位于所述第二组镀膜室中与之一体连接。

优选地，所述第一组镀膜室、第二组镀膜室和第三组镀膜室均分别包括依次连接的1-6号六个镀膜室。

优选地，所述第一组镀膜室、第二组镀膜室和第三组镀膜室均具有两个法兰，其分别位于2号镀膜室与3号镀膜室之间和4号镀膜室与5号镀膜室之间。

优选地，还包括依次连接的第一转换室、第二转换室、第三转换室和等待室。

优选地，还包括与第一转换室连接的旋片泵，与第二转换室连接的罗茨泵，与第三转换室连接的分子泵。