[發明專利]一種多層膜電化學沉積設備及方法

在審

• 申請號: 201611035297.0
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN107012498A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 蕭國瑞
• 申請（專利權）人: 瑞爾太陽能投資有限公司
• 主分類號: C25D17/02
• 分類號: C25D17/02;C25D9/04;H01L31/18
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業)37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種制造多層膜組件的設備及方法，具體涉及一種多層膜電化學沉積設備及方法。

背景技術

薄膜太陽能電池是一種多層膜組件，該組件結構典型包含正電極層、P-N異質結和背電極層，為方便說明，以碲化鎘薄膜太陽能電池為例，正電極層使用透明導電氧化物玻璃基板，P-N異質結由P型碲化鎘吸收層和N型硫化鎘窗口層組成，背電極層由背接觸層和金屬背電極組成。

美國專利US20110290641 A1公開了一種使用快速化學電沉積法來沉積太陽能電池中吸收層的設備及方法，其中，當基板和對電極相距一公分以內時，在之間使用大量連續的電鍍液液流可以有效的提升電鍍效率來完成薄膜電鍍，以碲化鎘薄膜太陽能電池為例，在透明導電氧化物玻璃上沉積硫化鎘薄膜后使用透明導電氧化物玻璃/硫化鎘為導電基板來和對電極維持在一公分以內時，在之間使用大量連續的電鍍液液流可以高速電化學沉積碲化鎘薄膜，經過沉積后退火參雜和背金屬電極的沉積后可以形成碲化鎘薄膜太陽能電池。

使用上述美國專利US20110290641 A1所描述的設備及方法來完成多層薄膜電鍍時，需要多臺設備，且在沉積薄膜與薄膜之間需要將基板暴露到設備外，此過程容易增加額外的操作時間且易造成基板表面的污染和傷害。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種多層膜電化學沉積設備及方法，在單一電化學沉積腔體內不移動陰極材料和陽極材料的情況下完成電沉積，從而避免多層膜接口污染、節省設備成本和免除不必要的載卸步驟。

本發明是通過如下技術方案實現的：提供一種多層膜電化學沉積設備，所述設備包括電沉積腔和多個電沉積液存儲裝置，每個電沉積液存儲裝置的兩端分別設有電沉積液出口和電沉積液入口，每個電沉積液出口和電沉積液入口處均設有閥門，所述電沉積腔的兩端分別與多個電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和電沉積液入口連通，所述電沉積腔內固定有陰極材料和陽極材料，所述陰極材料和陽極材料之間連接有電壓源。

本發明的電沉積腔同時連通多種電沉積液存儲裝置，電沉積腔內放置陰極材料和陽極材料，可以通過依次切換電沉積腔與不同電沉積液存儲設備的連通使不同電沉積液流經陰極材料和陽極材料之間來完成多層膜的鍍制，整個過程無需移動陰極材料和陽極材料，無需更換電沉積設備，可以避免多層膜接口在電鍍設備傳送過層中產生污染的情況發生，且減少電化學工藝時間和對電沉積設備的數量需求，節省成本。

優選的，所述陰極材料和陽極材料之間的距離小于1cm。當陰極材料和陽極材料之間的距離在1 cm以內時，在陰極材料和陽極材料之間使用大量連續的電沉積液可以有效提升電沉積效率。

優選的，所述電沉積液存儲裝置和所述電沉積腔的連接管路上設有傳送泵。通過傳送泵來控制電沉積液的流動。

本發明還提供一種多層膜電化學沉積方法，應用于上述的設備，所述方法包括如下步驟：

S101：將準備好的陰極材料和陽極材料分別放置于所述電沉積腔內；

S102：打開第一種電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和入口處的閥門，并打開電壓源在陰極材料和陽極材料之間通入工作電壓，使第一種電沉積液流經陰極材料和陽極材料之間進行第一層膜的電化學沉積；

S103：當沉積完第一層薄膜后關閉電壓源和第一種電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和入口處的閥門，打開第二種電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和入口處的閥門，并通過電壓源在陰極材料和陽極材料之間通入第二種工作電壓，使第二種電沉積液流經陰極材料和陽極材料之間進行第二層膜的電化學沉積；

S104：重復步驟S103，直至多層薄膜全部沉積完成，關閉電壓源和所有電沉積液存儲設備的電沉積液出口和入口處的閥門。

本發明實施例提供的技術方案可以包含以下有益效果：