[实用新型]低温溅射工艺制造的薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及有关薄膜“光伏太阳能”电池芯片，具体涉及低温溅射工艺制造的太阳能电池。

背景技术

现有的“铜铟镓硒(CIGS)”薄膜光伏太阳能芯片制造工艺，采用“钠钙(soda lime)”玻璃基板，以400-500℃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”经过纳米印刷工艺来制造“铜铟镓硒(CIGS)”薄膜光伏太阳能芯片；这些工艺皆不适应于批量生产，单“硒化(Selenization)”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(CIS)”薄膜层“硒(Se)化”成““铜铟镓硒CIGS)”薄膜层。传统生产工艺的缺陷，可使用“低温，“铜铟镓硒(CIGS)”四元素共溅射的工艺来解决；此工艺能让“硒”在低温溅射镀膜的过程中参入“铜铟镓硒(CIGS)”薄膜层，而避开了采用漫长，危险，有毒的“硒化”工艺；此外，“低温溅射”能加快镀膜速度，由于在“高温溅射”时，溅射材料的原子与高温基板的粘合力较差，材料原子容易反弹；此外，“高温溅射”容易促使“硒”蒸发流失，需要在后工艺时，大量补充“硒”。一般在电镀“铜铟镓硒(CIGS)”薄膜层时，传统的工艺，是需要在“高温”的基板上镀膜；原因是为了滋长较大的“铜铟镓硒(CIGS)”晶体，晶体的起码尺寸，该是薄膜层本身厚度(1.0-2.0微米)的一半以上，则0.5-1.0微米左右；过小的晶体，会产生大量的晶界(grain boundaries)，导致“电子-空穴”再次重组，影响电池的“转换效率”。传统的工艺，使用高温基板的另一个目的是促进“钠钙玻璃(soda-lime glass)”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(CIGS)”薄膜的晶体生长；但也必须注意到过多的“钠”离子，也会有负面的影响；此专利是针对所有这些参数的合理控制，保证有重复性的批量系统工艺；取代“铜铟镓硒(CIGS)”高温共蒸发的工艺，寻找能重复，能精确控制，适宜于批量生产的工艺。

此专利同样适用于与“铜铟镓硒(CIGS)”成分相似的薄膜制作；包括，但不限于：“硫(S)”代替“硒(Se)”，或“铝(Al)”代替“铟(In)”，或是“锌(Zn)”代替“铟(In)”，或是“锡(Sn)”代替“镓(Ga)”，等类似“铜铟镓硒(CIGS)”薄膜太阳能的工艺制作。

实用新型内容

本实用新型解决上述问题提供一种适宜批量生产并精准的低温溅射工艺制造的薄膜太阳能电池。

为解决上述问题，本实用新型通过以下方案来实现：低温溅射工艺制造的薄膜太阳能电池，在钠钙玻璃基板上镀有约0.35至1.0微米厚钼薄膜，在所述钼薄膜镀有约0.7至2.0微米厚，或1.0微米标准厚度的铜铟镓硒薄膜及晶体，在铜铟镓硒薄膜及晶体与其上表面有“p-n结”薄膜区域11。

所述铜铟镓硒薄膜及晶体上镀有0.05微米厚的硫化镉或硫化锌。

所述硫化镉或硫化锌上镀有约0.1微米厚的绝缘层氧化锌。

所述氧化锌上镀有约0.35至1.9微米厚的导电透明氧化锌参铝。

所述氧化锌参铝上镀有约0.05微米厚的镍，该镍上镀有约3.0微米厚铝膜。

所述铝膜上镀有约0.05微米厚的一层保护镍。

所述保护镍上镀有约1.0至4.0毫米厚的钠钙覆盖玻璃。

所述保护镍上镀有3.2毫米标准厚度的钠钙覆盖玻璃。

本实用新型在约250℃溅射镀膜后，靶材和薄膜里的四元素成分几乎没有什么变化。同时正合符最优化的“alpha相”所需的成分。说明使用低温溅射，不会使“硒(Se)”流失，并能促进玻璃基板放气，促进薄膜间的粘合度，并启动“铜铟镓硒”晶体的生长。表中“铟”与“镓”的成分是我们常见的比例，Ga/(Ga+In)的比例也是十分理想的，要靠近0.3但不超过0.3，以求得最优化的“带宽(band gap)”，适宜批量生产并精准的低温溅射工艺制造的薄膜太阳能电池。

附图说明

图1为本实用新型结构截面图；

图2为本实用新型退火炉的其中一种设计方案图；

图3为图2内炉的平面图。

图2中：其数字表示为，

13嵌锅；

14玻璃基板；

15半封闭内炉装置；

16金属支撑方格；