[發明專利]用于太陽能電池的硒化方法及其硒化裝置

無效

• 申請號: 201210302949.8
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN103628043A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 黃導陽;謝昆山;張延任;林忠明
• 申請（專利權）人: 北儒精密股份有限公司
• 主分類號: C23C16/448
• 分類號: C23C16/448;C23C16/455;H01L31/18
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司 11355
• 代理人: 張雅軍

技術領域

本發明涉及一種硒化方法及其硒化裝置，特別是涉及一種用于太陽能電池的硒化方法及其硒化裝置。

背景技術

近年來薄膜太陽能電池的研發與應用相當熱門，其中，由于銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池為直接能隙半導體，且具有制作成本較低、光吸收率較高等優點，再加上除了可應用于硬式的玻璃基板之外，也可應用在高分子材料、不銹鋼、鋁箔或銅箔等可撓式的基板上，因而成為最具發展潛力的薄膜太陽能電池。

一般銅銦鎵硒太陽能電池通常包含一個基板，以及由鄰近而遠離該基板而設置的一個背電極層、一個光吸收層、一個緩沖層與一個透明電極層。其中，該光吸收層就是銅銦鎵硒薄膜，其制造方法相當多種，主要可分為真空制程與非真空制程，而所述真空制程例如共蒸鍍(Co-evaporation)、濺鍍(Sputtering)及硒化法(Selenization)。

所謂的硒化法，是先在背電極層上濺鍍一層材料為銅銦鎵（CuInGa）的前驅物層，接著放入一個常壓或真空的腔體內并通入含有硒元素的硒化反應氣體，如硒化氫（H₂Se），同時在高溫環境下使硒化反應氣體裂解產生硒氣態原子，進而與所述前驅物層產生硒化反應而形成該光吸收層。

在硒化處理時，均勻分布的硒化反應氣體以及均勻受熱的基板是兩個關鍵的要素，然而在一般硒化裝置的腔體內，硒化反應氣體的流動狀況不理想，導致腔體內的硒化反應氣體分布不均，同時一般硒化裝置的腔體通常維持在常壓或者真空，因此熱傳導與熱對流效果不佳，熱能只能通過熱輻射方式傳遞，導致基板受熱不均勻而無法均勻發生硒化反應，使得該光吸收層的質量與轉換效率都不理想。

此外，由于一般硒化裝置的腔體內的導熱效果較差，因此腔體內的升降溫速度慢，往往需要花費時間等待腔體升降溫度，因而增加制程的時間并導致生產速度慢、生產效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能讓硒化反應均勻發生，并可提升生產速度及生產效率的用于太陽能電池的硒化方法及其硒化裝置。

本發明用于太陽能電池的硒化方法，包含：步驟A：將一個表面形成有一個前驅物層的基板單元放入一個加熱腔體內；步驟B：將該加熱腔體抽真空；步驟C：提升該加熱腔體內的氣流循環性，并將硒化反應氣體通入該加熱腔體內以增加該加熱腔體內的氣壓值，同時增加該加熱腔體內的溫度；步驟D：持續將硒化反應氣體通入該加熱腔體內，使該加熱腔體內的氣壓值增加至2~6atm之后進行退火，使硒化反應氣體與該前驅物層反應形成一個光吸收層。

本發明所述的用于太陽能電池的硒化方法，在步驟D中，持續將硒化反應氣體通入該加熱腔體內，使該加熱腔體內的氣壓值增加并維持在5atm。

本發明所述的用于太陽能電池的硒化方法，該前驅物層的材料為銅銦鎵或銅銦，而硒化反應氣體為硒化氫或硒化氫與硫化氫的混合。

本發明所述的用于太陽能電池的硒化方法，在步驟D中，退火溫度為500~600℃，并在持溫40~60分鐘之后停止對該加熱腔體加熱。

本發明的另一個目的，在于提供一種用于太陽能電池的硒化裝置，通過硒化反應氣體使所述太陽能電池的半成品發生硒化反應，而該硒化裝置包含一個加熱腔體，以及一個安裝在該加熱腔體上的真空機構，該加熱腔體包括一個供所述半成品放置的反應空間，以及一個圍繞并對該反應空間加熱的加熱部，而該真空機構對該反應空間抽氣。該硒化裝置還包含一個安裝在該加熱腔體上并將硒化反應氣體送入該反應空間的加壓機構，以及一個安裝在該反應空間內并使該反應空間內的硒化反應氣體循環流動的氣流循環機構。

本發明所述的用于太陽能電池的硒化裝置，該氣流循環機構包括一個可轉動地安裝于該反應空間內的風扇，以及一個位于該風扇與所述半成品之間的導流座，該導流座具有一個供硒化反應氣體流動于所述半成品與該風扇之間的導流通道。

本發明所述的用于太陽能電池的硒化裝置，該導流座的導流通道具有一個朝向所述半成品的大徑開口，以及一個朝向該風扇且口徑小于該大徑開口的小徑開口。

本發明所述的用于太陽能電池的硒化裝置，該硒化裝置還包含一個安裝于該加熱腔體的反應空間內的固定座單元，該固定座單元包括一個供所述半成品放置且供該導流座安裝的固定板。

本發明所述的用于太陽能電池的硒化裝置，該加熱腔體還包括分別設置在該加熱部的相反兩側且與該加熱部共同圈圍該反應空間的一個安裝部與一個開口部，該風扇、該真空機構及該加壓機構安裝于該安裝部，所述半成品通過該開口部進出該反應空間。