[發(fā)明專利]對柔性襯底的擴散阻擋層修飾

無效

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• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN103290376A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 孫玉娣;張建柱;彭博;馬格林
• 申請（專利權）人: 任丘市永基光電太陽能有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;H01L31/18
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及對柔性CIGS薄膜太陽電池中柔性襯底的修飾，主要是對柔性襯底添加阻擋層的制備方法。

背景技術

不銹鋼箔能適應高效率器件所需的高溫制備環(huán)境，其價格遠低于鈦箔和鉬箔，是柔性CIGS薄膜太陽電池襯底的首選材料。但是不銹鋼襯底中的一些元素如Fe、Cu元素的擴散，會降低電池的質(zhì)量。因此，探尋合適的擴散阻擋層材料及其低成本制備工藝，對于提高器件效率和降低生產(chǎn)成本有重要意義。

以柔性材料為襯底的銅銦鎵硒(簡稱CIGS)薄膜太陽電池，在空間應用、建筑一體化等領域具有廣泛的應用前景，更重要的是具有柔性襯底的太陽能電池可以采用卷-卷工藝沉積，有利于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，并顯著降低生產(chǎn)成本。在現(xiàn)有柔性襯底材料中，不銹鋼相比于聚酰亞胺更能適應制備高效率CIGS吸收層的高溫(高于500℃)環(huán)境，同時其成本只有鈦箔和鉬箔的1/4，有利于降低電池的成本。但是，在吸收層形成的過程中不銹鋼中的有害元素如Fe、Cu會向吸收層擴散，會影響吸收層Cu元素的成分比例，因此高質(zhì)量的柔性CIGS薄膜太陽電池需要在襯底和背電極Mo之間制備一層擴散阻擋層。

有研究表明，絕緣的氧化物Al₂O₃和SiO_x等是較好的材料，絕緣的氧化層除了可以在單片集成電池和金屬襯底之間作為電絕緣層，同事還是金屬襯底和電池之間的擴散阻擋層。但是由于氧化物與金屬襯底之間存在應力匹配的問題，在以后的刻蝕過程中容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象從而降低電池的成品率。相對于氧化物材料，由金屬材料制得的擴散阻擋層能與柔性金屬襯底形成較高的結合力。因此選擇金屬鉻作為柔性襯底和背電極之間的擴散阻擋層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種在柔性CIGS薄膜太陽電池中，采用直流磁控濺射法對柔性襯底添加鉻阻擋層的修飾方法，以保證整個柔性CIGS薄膜太陽電池的轉化效率。

本發(fā)明所述的對柔性襯底添加鉻阻擋層的修飾方法，是在柔性襯底上采用直流磁控濺射工藝沉積一層鉻擴散阻擋層。

所述柔性襯底為不銹鋼襯底，厚度為25μm。不銹鋼襯底需經(jīng)過超聲清洗，高純氮氣吹干。

所述直流磁控濺射法采用的是臥式對向磁控濺射靶設備，選用的鉻靶材純度為99.5％以上，靶材尺寸為

所述直流磁控濺射法中的工作氣體為氬氣，純度為99.999％，氣體流量為30ml/min，工作氣壓為2.0Pa。

所述直流磁控濺射法中基片與靶材的距離為100mm。

所述直流磁控濺射法中本底真空為3.0×10^-3Pa。

所述直流磁控濺射法中基底溫度為200℃。

所述直流磁控濺射法中濺射電流為0.10A，0.25A，0.40A，濺射電壓為0.26kV，0.52kV。

所述直流磁控濺射法中濺射時間為5-20min。

所述擴散阻擋層厚度為1-2μm。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中所用直流磁控濺射裝置的示意圖。

其中1-磁極，2-屏蔽罩，3-基片，4-基片加熱裝置，5-濺射靶，6-磁力線，7-電場，8-擋板，9-進氣口，10-接真空系統(tǒng)。

具體實施方式

結合以下實例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

選用厚度為25μm不銹鋼為柔性襯底，采用超聲清洗的方法，使用溶劑及順序為：不銹鋼清洗劑(15min)→去離子水(15min)→氮氣吹干。

將清洗好的不銹鋼襯底置于臥式對向磁控濺射靶設備中，采用純度99.5％以上的鉻靶，濺射氣體為純度99.999％的氬氣，工作氣壓為2.0Pa，本底真空為3.0×10^-3Pa，基底溫度為200℃，靶材距離基片為100mm。濺射時先通氬氣預濺以清潔靶面，待輝光穩(wěn)定后開始濺射。濺射5-20min結束。

采用此法在柔性不銹鋼襯底上濺射1-2μm厚的鉻阻擋層，經(jīng)KLA-Tencor?XP?100型臺階儀測量，添加鉻阻擋層能顯著降低不銹鋼襯底上生長的背電極鉬層和CIGS吸收層的粗糙度，進一步提高整個柔性CIGS薄膜電池的轉化效率。