[发明专利]在线制备太阳能电池导电极膜层

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅基薄膜太阳能电池背电极或前电极在线连续磁控溅射镀膜，属于太阳能技术领域。

背景技术

目前，薄膜太阳能电池的前电极和背电极的加工制造过程，均需要镀制TCO膜层，TCO膜层为透明导电膜，作薄膜太阳能电池芯片（电池板）的电极使用。同时，可以使光线透过，主要指标为透过率和电导率，TCO膜层的透过率越高，光线进入电池越多，电池的短路电流和开路电压越大。提高TCO膜层的电导率，能减少TCO膜层的缺陷，降低电池内的串联电阻，提高并联电阻，增大电池的填充因子，从而有效提高电池的转化效率。硅基薄膜太阳能电池一般应用平衡磁控溅射镀膜技术，特别是背电极（负极）的制作，在电池板（或芯片）PIN结的背电极P层膜表面形成复合膜层，金属氧化膜AZO、金属膜银Ag、铝Al等金属膜层作背电极导电用。磁控溅射镀膜技术，对靶材施加负高压，以靶材作为阴极，基片作为阳极，在靶材与基片之间形成电场，并通过在靶材背面放置磁极提供磁场，利用磁场与电场交互作用，约束电子在靶表面附近螺旋状运行，不断撞击氩气产生离子，所产生的离子在电场作用下撞向靶面溅射出靶材原子，沉积在基片上获得所需的导电薄膜层。工业化的磁控溅射已发展成为连续磁控溅射镀膜，即在一条磁控溅射设备上配备了多个磁控溅射阴极。如薄膜太阳能电池的背电极连续镀膜设备，当电池板（以下称基片）在生产线真空镀膜区域移动过程中连续经过AZO、Ag、Al阴极靶，在电池芯板背电极表面形成所需的复合膜层。虽然磁体材料可以采用永磁铁和电磁材料，但使用永磁铁的缺点是磁体极性调节不方便。为此，采用电磁铁，问题是现有技术忽略了电磁极性对磁场影响。特别是在线生产连续镀膜时，对阴极靶要进行排列组合，而每套磁控溅射阴极靶的结构要相同一致，在此条件下必须考虑相邻阴极装置靶位之间的磁体极性的相互影响和磁场的分布及等立体分布，对膜层的光学和电学性能的影响。

本发明内容

鉴于此，要解决以上所说现有磁控溅射连续镀膜时，对多个阴极靶位排列，相邻阴极靶位之间电磁极性会影响磁场分布，要加以认真研究和合理的利用。

本发明目的在于用阴极靶的电磁体调整磁场极性，调节和控制阴极靶位的极性，使其磁体极性相同或相反，以适应在线太阳能电池电极连续磁控溅射镀复合透明导电膜和金属膜。 

本发明的另一目的是通过对磁体的极性设定，使磁控溅射镀膜不仅适合镀电池背电极膜层，还能镀前电极膜层及过渡膜层，膜层界面清晰、膜层性能好。 

    本发明技术解决方案的主要技术特征：在线连续磁控溅射镀膜，在真空腔室内，安装由多种靶材构成的阴极靶装置，镀膜区域内排列的阴极靶是平板靶或旋转靶，阴极靶相邻靶位的磁体极性可调；

磁体由外环和中间电磁体励磁线圈接直流电源正负极调节磁体极性。

电池基板通过真空腔室内阴极靶镀膜区和过渡区连续磁控溅射镀膜；在基板（电池板）表面形成复合膜和金属膜,或金属氧化膜。

使阴极靶排列的电磁体极性和磁场强度可调，通过匹配外环和中间磁体的励磁线圈的匝数或磁体的截面积调节磁通量。电池板在真空腔室内阴极靶镀膜区连续镀膜，在电池板基板表面形成复合膜层和或金属膜。对硅基薄膜太阳能电池的背电极磁控溅射镀复合膜和金属膜或对电池前电极镀透明导电膜、复合膜。在阴极靶的靶位上装靶材、水冷背板，阴极靶装置由外环电磁体、中间电磁体构成。将外环和中间电磁体的励磁线圈接直流电源的正负极，以调节磁体极性。阴极靶的靶材作为阴极，基片作为阳极进行排列组合形成磁控溅射镀膜阵列。阴极靶可为平面靶或旋转靶，在靶材与基片之间形成电场，靶座承托靶材由背面电磁体提供磁场。

实施本发明的积极效果：实现了本发明的目的，通过电磁体的极性设定，不仅应用于在线生产硅基薄膜太阳能电池背电极膜层也适应前电极膜层。通过阴极靶装置的设定，由单面镀到双面镀，提高了产能，降低了生产成本。

附图说明

图1、是本发明的真空腔室剖面示意图。

图2、是本发明的磁体结构示意图。

图3、是本发明中相邻阴极靶位磁体极性相同时，磁力线及等离子体分布示意图。

图4、是本发明中相邻阴极靶位磁体极性相反时，磁力线及等离子体分布示意图。

图5、是本发明阴极靶位中相对磁极极性相反时的磁力线及等离子体分布示意图。

图6、是本发明阴极靶位中相对磁极极性相同时的磁力线及等离子体分布示意图。

图7、是本发明实施例1单侧面镀膜，阴极靶可以两侧排布，对基片双侧面镀膜。