[實用新型]薄膜太陽能電池退火裝置

有效

• 申請號: 201220741993.4
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN203013779U
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 劉壯;肖旭東;顧光一;賀凡;陳旺壽
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;香港中文大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本實用新型涉及薄膜太陽能電池制備技術，特別是涉及一種薄膜太陽能電池退火裝置。

背景技術

薄膜太陽能電池包括銅銦鎵硒薄膜電池及銅鋅錫硫薄膜電池等。銅銦鎵硒薄膜電池是效率最高的薄膜太陽能電池，2011年德國氫能和太陽能研究中心ZSW報道，其銅銦鎵硒薄膜電池實驗室最高效率達到20.3%，同年美國的Miyasole公司報道其大面積電池效率達到了15.7%。利用銅銦鎵硒薄膜電池有望實現光伏發電平價上網。

傳統的銅銦鎵硒薄膜電池的制備一般包括如下步驟：在玻璃襯底或者其它太陽能電池基底的一側形成金屬背電極層；在金屬背電極層上形成銅銦鎵硒光吸收層；在銅銦鎵硒光吸收層上形成緩沖層；在緩沖層上形成阻擋層；以及，在阻擋層表面上形成窗口層以及柵電極等。

銅銦鎵硒薄膜電池的關鍵工藝是制備銅銦鎵硒光吸收層，在大規模生產中，一般采用共蒸發和濺射硒化法。一種濺射硒化法的具體做法包括：首先采用磁控濺射法制備金屬薄膜預制層，分別多次交替濺射獲得多層結構的銅、銦、鎵，然后在金屬薄膜預制層上蒸鍍一層硒，得到基片，再對基片進行高溫退火生成銅銦鎵硒薄膜。硒化過程要求溫度比較高，以保證銅銦鎵硒薄膜的結晶質量比較好，晶體顆粒比較大。

上述硒化過程就是在硒蒸汽的氛圍下退火，在真空腔內，將制備了銅銦鎵預制層的襯底置于硒蒸汽中，通過大約1-5分鐘的升溫時間，將襯底溫度維持在500-600攝氏度，實驗過程中通過往真空腔內通氬氣或氮氣維持某個氣壓值。

銅鋅錫硫薄膜電池更具成本優勢，目前處于開發階段。銅鋅錫硫薄膜電池的制備方法與銅銦鎵硒薄膜電池類似，包括共蒸法、濺射硫化法，等等。其中濺射硒化法由于其濺射工藝可以與目前真空鍍膜產業中成熟的工藝和設備兼容而得到了眾多研究機構和產品制造商的關注，但是其硫化工藝和設備一直是最具挑戰性的技術瓶頸。

在制備上述薄膜太陽能電池時，在對基片進行固態源硒化或者硫化時，硒蒸汽或硫蒸汽是由沉積在金屬薄膜預制層上的固態硒或固態硫提供的。但是由于固態硒或者硫等具有高蒸汽壓低蒸發點的特性，在反應過程中沉積在金屬薄膜預制層上的硫或者硒容易流失，降低了材料利用率，提高了制造成本。

實用新型內容

基于此，有必要提供一種成本較低、材料利用率較高的薄膜太陽能電池退火裝置。

一種薄膜太陽能電池退火裝置，用于對基片上的金屬薄膜預制層進行硒化或者硫化，包括：

退火爐，為中空結構，所述退火爐內部為反應空間；

多個加熱壁，間隔設置于所述退火爐中，將所述反應空間分割為多個退火腔，所述加熱壁上設有加熱器；及

固定座，為“U”字形結構，其上開設插槽，所述基片的部分邊緣卡設于所述插槽中，并與所述固定座一同收容于所述退火腔中。

在其中一個實施例中，退火爐還包括盒體及前蓋，所述盒體具有開口端，所述前蓋可拆卸地設置于所述盒體的開口端上，所述前蓋與所述盒體共同圍合成所述反應空間。

在其中一個實施例中，所述插槽為兩組，兩片所述基片并列卡設于所述插槽中，且兩片所述基片以具有金屬預制層的一側平面相對。

在其中一個實施例中，還包括：

進氣管，設置于所述退火爐外側，并與所述退火腔導通；及

出氣管，設置于所述退火爐外側，并與所述退火腔導通。

在其中一個實施例中，所述退火腔頂部腔壁上設有與所述進氣管相導通的進氣口，所述退火腔底部腔壁上設有與所述出氣管相導通的出氣口。

在其中一個實施例中，所述固定座為石墨固定座。

在其中一個實施例中，所述固定座為多個，其數量與所述退火腔的數量相對應，所述薄膜太陽能電池退火裝置還包括連接桿，所述多個固定座通過連接桿相連接。

在其中一個實施例中，所述加熱壁上還設有油層。

在其中一個實施例中，所述加熱器為鎧裝加熱器或紅外加熱器。

在其中一個實施例中，所述固定座的一端還可設有與所述退火腔相匹配的擋塊，所述擋塊將所述退火腔密封。

在其中一個實施例中，所述固定座為多個，其數量與所述退火腔的數量相對應，所述薄膜太陽能電池退火裝置還包括擋板，多個固定座間隔設置于擋板上，擋板將多個所述退火腔密封。

上述薄膜太陽能電池退火裝置中，加熱片將退火爐中的反應空間分割成多個較小的退火腔。退火腔的空間較小，在退火腔內容易達到硒或硫的飽和蒸汽壓，從而防止硒或硫從基片中脫出，節省了硒或硫的用料，降低了成本。

附圖說明

圖1為本實用新型較佳實施例中薄膜太陽能電池退火裝置的爆炸圖；

圖2為圖1所示薄膜太陽能電池退火裝置中固定座的具體結構圖；