[發明專利]制造CIGS薄膜太陽能電池的吸收層的反應裝置及方法

有效

• 申請號: 201210478386.8
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN102983216A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李德林
• 申請（專利權）人: 深圳首創光伏有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于太陽能電池制造領域，尤其涉及制造CIGS薄膜太陽能電池吸收層的反應裝置及方法。?

背景技術

近年來，人們越來越關注能源和環境的問題，核能和太陽能是最具有發展前景的新能源。但自從日本發生了核泄漏之后，人們開始意識到，太陽能才是最安全和最環保的一種新能源。太陽能電池能可將太陽光直接轉化成電能。太陽能電池是以半導體制成的，基本上，當太陽光照射太陽能電池時，部分的太陽光被吸收在半導體材料內。透過其內的p型半導體及n型半導體，產生電子(負)及空穴(正)，同時分離電子與空穴而形成電壓降，能量激發電子脫離束縛，使得電子自由流動。所有太陽能電池內部都有一個或多個電場，可迫使電子光吸收釋放了在某一方向流動，這個流電子束電流通過金屬接觸可以收集到太陽能電池的頂部和底部，再經由導線傳輸至負載。這意味著能量吸收的太陽光能轉換為半導體能量。同時，電流大小連同太陽能電池的內置的電場產生的電壓體現了太陽能電池的容量。?

傳統的太陽能電池的制造，使用硅作為可吸收光的單晶或多晶硅晶片。晶圓片經過幾個流程步驟，然后被集成到一個模塊。由于晶硅太陽能電池的材料和工藝成本高，導致其太陽能電池模塊造價昂貴。薄膜太陽能電池技術在過去三十年得到了大力發展。它比晶硅太陽能電池的制造成本低。通常，薄膜太陽能電池的半導體吸收層厚度不到硅晶電池吸收層厚度的百分之一,這一吸收層被沉積在成本相對低的襯底材料上，適用于低成本大規模生產。?

在經過第一代單晶硅太陽能電池，第二代多晶硅太陽能電池、非晶硅太?陽能電池的發展演變，迎來了第三代薄膜太陽能光伏電池。其中，CIGS薄膜太陽電能池【由銅（Copper）、銦（Indium）、鎵（Gallium）、硒（Selenium）構成的化合物半導體，取各開頭字母命名的CIGS】具有高光吸收系數，高轉化效率，可調的禁帶寬度，高穩定性，較強的抗輻射能力等優點，受到人們的普遍重視。在實驗室中，轉換效率已達到20%以上，即使厚度為1μm的薄膜，也可以獲得極大的發電量，是目前轉化效率最高的薄膜光伏電池，被業界譽為：太陽能電池產品的明日之星。?

CIGS薄膜是薄膜技術的一種，CIGS薄膜使用IB、IIIA、VIA族化學元素合成半導體作為吸太陽光吸收層，其包括一些IB族(銅、銀、金)、IIIA族(硼、鋁、鎵,銦、鈦)和VIA族(氧、硫、硒、碲、釙)的物質或元素。?

如圖1所示，典型的CIGS薄膜太陽能電池由下往上依次包括以下組成部分：襯底201、沉積于所述襯底201上的背電極層202、吸收層204、過渡層205、TCO層（導電氧化物薄膜層）206、上電極層207。其中，襯底201通常為玻璃、金屬箔、塑料、等襯底，背電極層202為Mo或者它的化合物，吸收層204主要由CIGS化合物組成如Cu(InGa)Se₂組成，過渡層205通常為CdS或ZnS，TCO層206為i-ZnO和n-ZnO:Al，上電極層207為Ni/Al，銀，銅等導電物質。?

半導體吸收層204是CIGS太陽能電池的核心部分，通常由包含IB族、II1A族、和V1A族元素組成，例如銅與銦和/或硒的合金，或鋁與硒和/或硫的合金制成。CIGS的制備方法有很多種，有真空濺射法、真空蒸鍍法、分子束外延法、電化學沉積法等，目前，從技術上來看，采用沉積金屬預置層后硒化反應法比較成熟，如圖2a所示，通常在柔性襯底201上預先沉積一層背接觸電極202和預置層203，再將該沉積有預置層203的柔性襯底201送入制造吸收層的反應裝置中，進行硒化反應,形成半導體吸收層204（如圖2b所示）。?

但是，現有的制備該吸收層CIGS的反應裝置不易保證反應室內的氣體的?濃度和壓力的穩定性，很容易造成CIGS薄膜材料分布不均勻，嚴重影響CIGS薄膜太陽能電池的制作良率，從而導致CIGS薄膜太陽電池的轉換性能下降，不利于CIGS薄膜太陽能電池的大規模生產推廣。?

發明內容

本發明的目的在于提供制造CIGS薄膜太陽能電池的吸收層的反應裝置，旨在解決現有技術中制造CIGS薄膜太陽能電池的吸收層時，厚度覆蓋不均勻，嚴重影響CIGS薄膜太陽能電池的制作良率，不利于推廣的問題。?

本發明是這樣實現的，制造CIGS薄膜太陽能電池吸收層的反應裝置，包括：?

一供應室，用于提供制造CIGS薄膜太陽能電池的柔性襯底，所述柔性襯底上沉積有預置層，該供應室具有一可密閉的供應腔室；?