[发明专利]用于形成薄膜太阳能电池材料的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，更具体而言，涉及形成用于制造太阳能电池的薄膜材料的装置和方法。

背景技术

光伏电池或太阳能电池是用于从太阳光直接生成电流的光伏组件。由于对清洁能源的需求不断增长，近年来，太阳能电池的制造急剧发展且还在继续发展。各种类型的太阳能电池和太阳能电池子结构已经存在并继续被开发。例如，太阳能电池包括衬底、位于衬底上的背面接触层、位于背面接触层上的吸收层、位于吸收层上的缓冲层和位于缓冲层上方的正面接触层。在一些类型的太阳能电池中，正面接触层可包括形成使光通过而到达下面的其他层的窗口的透明导电氧化物（TCO）材料层。

在衬底上形成多个太阳能电池，并通过每个太阳能电池中的对应互连结构而串联连接以形成太阳能电池组件。吸收层吸收太阳光，并通过背面接触层把太阳光转化成电流。因此，半导体材料作为形成吸收层的材料被用于至少一些已知的太阳能电池的生产或制造中。更具体而言，诸如铜铟镓硫-硒化物（CIGSS）的基于黄铜矿的半导体材料（也被称为薄膜太阳能电池材料）用于完成吸收层的形成。

用于形成CIGSS或薄膜太阳能电池材料的一些技术包括金属前体的硒化工艺和硒化后进行的硫化工艺（整个工艺被称为硒化后硫化（SAS））。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于形成薄膜太阳能电池材料的方法，包括：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的室内，直到室达到第二压力值并具有第一温度值，其中，第二压力值是第一压力值的预定百分比；增加室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使室中的压力增至第三压力值；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至室内直到室达到第四压力值；增加室中的温度至第三温度值以用于硫化工艺；以及在硫化工艺之后冷却室。

优选地，该方法进一步包括：去除硫化工艺期间产生的残余气体。

优选地，该方法进一步包括：当室中的温度增加至第二温度值与当前温度值的差值的一半时，将惰性气体加入至室内。

优选地，引入第一惰性气体混合物包括：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有约10^-1托至约10^-4托之间的第一压力值的室内，直到室达到约130托至520托之间的第二压力值。

优选地，增加室中的温度至所述第二温度值包括：增加室中的温度至约370℃至约450℃之间的第二温度值。

优选地，加入第二惰性气体混合物包括：将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至室内，直到室达到约200托至约600托之间的压力。

优选地，增加室中的温度至第三温度值包括：增加室中的温度至约500℃至约650℃之间的温度值。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于形成薄膜太阳能电池材料的装置，包括：至少一个后处理室，连接至至少一个沉积室以从中接收太阳能电池子结构；以及控制器，连接至至少一个后处理室，控制器被配置为能够通过以下处理在至少一个后处理室内的太阳能电池子结构上形成所述薄膜太阳能电池材料：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的所述至少一个后处理室内，直到至少一个后处理室达到第二压力值并具有第一温度值，第二压力值是所述第一压力值的预定百分比；增加至少一个后处理室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使至少一个后处理室中的压力增加至第三压力值；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至至少一个后处理室内直到至少一个后处理室达到第四压力值；增加至少一个后处理室中的温度至第三温度值以用于硫化工艺；和在硫化工艺之后冷却至少一个后处理室。

优选地，控制器进一步被配置为去除硫化工艺期间产生的残余气体。

优选地，控制器进一步被配置为当后处理室中的温度增加至第二温度值与当前温度值的差值的一半时，将惰性气体加入到至少一个后处理室内。

优选地，第一压力值在约10^-1托至约10^-4托之间，第二压力值在约130托至约520托之间，其中，第一温度值是室温。

优选地，第二温度值在约370℃至约450℃之间。

优选地，第四压力值在约200托至约600托之间。

优选地，第三温度值在约500℃至约650℃之间。