[發明專利]太陽能電池形成裝置和方法

有效

• 申請號: 201310037529.6
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103805951A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 鄧鳳山;趙應誠;楊智仁
• 申請（專利權）人: 臺積太陽能股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/54
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明一般地涉及光伏太陽能電池，更具體地，涉及薄膜太陽能電池及其形成方法。

背景技術

薄膜光伏(PV)太陽能電池是一種利用被轉換成可以用于許多應用的可用電能的光形式的可再生能源的能源裝置。薄膜太陽能電池是通過在基板上沉積半導體和其他材料的各種薄層和膜所形成的多層半導體結構。這些太陽能電池可以制造成具有包括多個獨立的電互連電池的一些形式的輕便靈活的板。輕便靈活的屬性提供了薄膜太陽能電池廣泛的潛在應用，作為電力來源用在便攜式電子設備、航空與航天空間、以及包括諸如屋頂木瓦、建筑物外立面和天窗的各種建筑部件的住宅和商用建筑物中。

薄膜太陽能電池通常包括按次序排列的背部基板(諸如玻璃、聚合物或金屬)、底部電極層(也稱為“背部接觸件”)、有源p型光吸收層、緩沖層和n型透明導電氧化物(TCO)頂部電極層。通常通過在頂部電極層上直接施加EVA-丁基密封劑，然后施加諸如玻璃或聚合物的保護性頂部覆蓋物來完成太陽能電池。

硫系材料已經用于吸收層。硒化銅銦鎵(CIGS)是一種在薄膜太陽能電池中普遍使用的硫系吸收層材料?；贑IGS的薄膜太陽能電池已經實現了卓越的轉化效率(例如在實驗室環境中超過20％)。用于沉積CIGS薄膜的一種方法是順序兩步濺射電沉積-硒化工藝。首先，利用合適材料的靶將銅、鎵和銦濺射在基板上以形成CIG前體膜。接著，實施硒化，硒化涉及使CIG前體膜與Se蒸汽或H₂Se氣體反應從而完成CIGS吸收層膜。

有時，在具有旋轉鼓輪的PVD(物理汽相沉積)裝置中實施濺射-硒化工藝，當多個太陽能電池基板經歷吸收層沉積/形成工藝時，該多個太陽能電池基板安裝在旋轉鼓輪上。這種裝置傾向于產生基板邊緣處的厚度通常厚于中心區域處的厚度的CIGS膜厚度。當處理更大的旋轉或轉動基板時，該問題最顯著。由于所沉積的CIGS膜的吸收層厚度均勻性會影響太陽能電池的效率，所以通常不期望厚度不均勻。

因此需要解決上述問題的改進的薄膜太陽能電池。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種用于在太陽能電池基板上形成材料膜的裝置，所述裝置包括：殼體，限定真空室；旋轉鼓輪，設置在所述真空室中并且限定多個基板支撐表面，每個基板支撐表面都被配置成保持要被處理的剛性基板；濺射源，可操作地與所述真空室連接并且提供用于將材料膜成分運送至所述真空室的濺射氣體；濺射鈀，與所述濺射源相關聯并且包含材料膜成分；以及屏蔽板，在所述濺射鈀和所述真空室之間被安裝在所述殼體中，所述屏蔽板包括與所述濺射源和所述真空室流體連通的細長的流通孔，所述流通孔包括具有一寬度的相對端部和寬度小于至少一個端部的寬度的中間部分。

在該裝置中，所述中間部分限定出所述孔大約在所述孔的中間高度處的最小寬度。

在該裝置中，所述流通孔大體呈沙漏形狀，包括在所述端部之間延伸的向內凸起的側邊。

在該裝置中，所述材料膜成分是吸收層成分。

在該裝置中，與所述流通孔的其他部分相比，所述濺射氣體以降低的流動速率流過所述流通孔的所述中間部分，以在所述基板上沉積材料膜。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于在太陽能電池基板上形成材料膜的裝置，所述裝置包括：殼體，限定真空室；旋轉鼓輪，設置在所述真空室中并且限定多個基板支撐表面，每個基板支撐表面都被配置成保持要被處理的剛性基板；濺射源，可操作地與所述真空室連接并且提供用于將材料膜成分運送至所述真空室的濺射氣體；濺射鈀，與所述濺射源相關聯并且包含材料膜成分；以及一對流通關閉器，可移動地設置在所述濺射鈀和所述真空室之間，所述關閉器可在打開位置和關閉位置之間樞轉運動；其中，所述關閉器與所述旋轉鼓輪的旋轉保持同步地打開和關閉以調節經過其流向所述真空室的濺射氣體流，從而控制沉積在所述基板上的材料膜的厚度。

在該裝置中，當所述基板的中心區域經過所述鈀時，所述關閉器移動至所述打開位置。

在該裝置中，當所述基板的邊緣經過所述鈀時，所述關閉器移動至所述關閉位置。

在該裝置中，所述關閉器在所述打開位置和所述關閉位置之間切換的速度與所述旋轉鼓輪的旋轉速度成比例地進行改變。

在該裝置中，由可編程控制器控制所述關閉器的位置。

在該裝置中，所述控制器控制可操作地與至少一個所述關閉器連接的至少一個伺服電機的操作。

在該裝置中，每個所述關閉器都被配置為直葉片，所述關閉器被定向為與設置在所述關閉器和所述真空室之間的前流通開口垂直。