[發明專利]用于連續制造金屬薄膜太陽能電池的淀積設備及方法

無效

• 申請號: 201110365540.6
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102424958A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 陳聰茂
• 申請（專利權）人: 陳聰茂
• 主分類號: C23C16/54
• 分類號: C23C16/54;C23C16/30;H01L31/18
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司 31214
• 代理人: 徐小蓉

技術領域

本發明涉及有機金屬氣體氣相淀積系統，具體涉及一種用于連續制造金屬薄膜太陽能電池的淀積設備及方法。

背景技術

砷化鎵太陽能電池是所有太陽能電池光電轉換效率最高的品種，且耐溫性好。高效能砷化鎵太陽能電池是將N型砷化鎵材料與P型砷化鎵材料先后淀積在砷化鎵基板上，兩種異電性材料間的接口能光電轉換使太陽光轉換成電流并輸出，其中砷化鎵太陽能電池的基板材料是砷化鎵晶片。

目前傳統的有機金屬氣體氣相淀積系統為圓形真空反應腔室里面的基板加熱平臺一次可裝設39片2吋砷化鎵晶片，在一次基本的制造過程從開始將反應腔室抽至真空、基板加熱、氣體氣相淀積制程、冷卻，大約需要四小時，也就是在四小時之內可淀積產出2.5cm×2.5cm×3.1416×39=765.765cm²或1×1×3.1416×39=122.5224平方吋的砷化鎵太陽能電池片。該系統使用的基片材料2吋砷化鎵晶片每片價位在110美元左右等于每平方厘米5.71美元左右的價位，成本非常高昂，且耗能大產量小，只能用在一些不計較成本的精密儀器及航天設備上使用。

如何能降低砷化鎵太陽能電池生產成本,?提高產量,?使太陽能發電成本降低到每瓦一美元(W/USD)以下,是光伏產業研究創新的最大目標。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足之處，提出一種用于連續制造金屬薄膜太陽能電池的淀積設備及方法，即提供一種用有機金屬氣體氣相淀積方法在金屬薄膜上來連續制造砷化鎵太陽能電池的設備及工藝方法，該方法運用有機金屬氣體氣相淀積方在卷帶式金屬薄膜連續制造砷化鎵太陽能電池的設備和工藝，給光伏產品成本價格帶來徹底的改善，即極大的提高了生產效率，大輻度的降低了砷化鎵太陽能電池制造成本。

本發明的目的實現由以下技術方案完成：

一種用于連續制造金屬薄膜太陽能電池的淀積設備，其特征在于：所述設備包括一個大型真空腔室及其附屬真空排氣裝置；隔絕在所述真空腔室里至少有如下裝置：連續性金屬薄膜自動出料展料系統及收料系統；淀積反應區；金屬氣體淀積反應器，及其用于均勻噴灑有機金屬氣體的噴口組合；基材加熱平臺；其中所述淀積反應區位于所述出料展料系統和收料系統之間，所述金屬氣體淀積反應器及其用于噴灑有機金屬氣體的噴口組合位于所述淀積反應區的上方，所述的淀積反應區的下方設置所述加熱平臺。

所述的金屬氣體淀積反應器包括至少二套N型有機金屬氣體淀積反應器和至少二套P型有機金屬氣體淀積反應器，各套所述金屬氣體混合反應器在所述真空腔室內的所述淀積反應區的上方依次呈N-P-N-P-N…型依次交錯縱向、間隔分布。

所述的金屬氣體淀積反應器包括三套N型有機金屬氣體淀積反應器和兩套P型有機金屬氣體淀積反應器，五套所述金屬氣體混合反應器在所述真空腔室內的所述淀積反應區的上方依次呈N-P-N-P-N型縱向、間隔分布。

靠近所述收料系統處的所述真空腔室外壁設置有觀測窗口，并在所述的長型真空腔室內設置有真空計和溫度量測系統用以量測并控制加熱平臺溫度。

一種用于連續制造金屬薄膜太陽能電池的淀積方法，涉及權利要求1-4任一項所述設備，其特征在于，所述方法至少包括下列步驟：所述連續性金屬薄膜自動出料展料系統以可控制的速度緩緩釋放展開出金屬薄膜,?金屬薄膜被拉引經過所述淀積反應區，所述金屬氣體淀積反應器及其用于噴灑有機金屬氣體的噴口組合將混合的有機金屬氣體均勻噴灑至金屬薄膜表面，有機金屬氣體淀積并反應成砷化鎵材料層，金屬薄膜加熱平臺以直接接觸的方式加熱金屬薄膜，被加熱至一個設定的溫度，以便促成有機金屬氣體淀積并反應，經過連續幾次反應過后已成長數層異電性界面的金屬薄膜被所述收料系統卷收起來。

所述出料展料系統展開金屬薄膜的速度與收料系統卷收金屬薄膜的速度匹配，由此速度來控制成長太陽能電池之厚度。

本發明的優點是，降低了生產制造砷化鎵太陽能電池成本，提高了生產效率，可批量化投入生產。與傳統型設備相比，在用來淀積制程的有機金屬氣體成本都類似的情況下，?相差近25倍的生產速度，且基材成本不到傳統基材成本的七百分之一。本發明涉及的有機金屬氣體氣相淀積系統用來連續制造卷帶式金屬薄膜砷化鎵太陽能電池將給光伏產品成本價格上帶來徹底的改善，有機會將太陽能發電成本降低在比一般傳統火力發電每瓦1.1美元以下的成本，也就是有機會使其大量推廣，以取代傳統耗能排污(二氧化碳)的火力發電行業。

附圖說明

圖1為本發明真空腔室結構示意圖；

圖2為發明金屬薄膜自動出料展料及收料系統結構示意圖；