[發明專利]一種新型制備薄膜的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810696065.2
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108624854B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 韓偉丹
• 申請（專利權）人: 上海祖強能源有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/24;C23C14/50
• 代理公司: 北京正和明知識產權代理事務所(普通合伙) 11845
• 代理人: 申婕

本發明涉及一種制備薄膜的裝置及方法。制備薄膜的裝置包括：濺射室，用于生成金屬前驅物；蒸發室，用于將蒸發的所述金屬前驅物鍍至基板上形成薄膜；以及基板承載裝置，位于蒸發室中，用于承載所述基板；其中，所述濺射室與所述蒸發室相連通，所述基板承載裝置朝向所述濺射室。本發明的新型制備薄膜的裝置及方法，裝置簡單，操作方便，結合磁控濺射法和共蒸發法等多種方法的優勢，既實現靶源成分比例控制，從而獲得分布更均勻、具有更優Ga梯度的CIGS薄膜，提高電池轉換效率，又減少單一共蒸發法中蒸發耗能，提高材料的利用率，同時可實現高速率沉積鍍膜。

技術領域

本發明涉及一種鍍膜技術，特別地涉及一種新型制備薄膜的裝置和方法。

背景技術

太陽能電池作為綠色能源，已逐漸被廣泛應用于各領域。太陽能電池可直接將太陽光轉化為電能，實現這一過程的關鍵是由Cu(銅)、In(銦)、Ga(鎵)、Se(硒)四種元素構成的黃銅礦結構。運用現有的鍍膜技術將4種元素鍍制到基板上，形成太陽能電池P-N結中的P型結構薄膜。

現有的鍍膜技術有很多，可分為非真空法鍍膜和真空法鍍膜。現在研究最廣泛、制備出電池效率比較高的是真空法鍍膜，包括：磁控濺射法、共蒸發法等。磁控濺射法雖能制備出效率較高的太陽能電池，但是濺射過程中各元素分布的均勻性較差，易產生合金相和單相，如制作CIGS太陽能電池時，現有技術中應用的靶材多為混合靶材，如三元靶CuInGa,二元靶CuGa、CuIn、GaSe、InSe等，不易形成理想的Ga梯度，從而減小了禁帶寬度。共蒸發法制備的太陽能電池轉化效率相較磁控濺射轉化效率更高，實驗室通過三步共蒸發法制備的電池效率可達22.6％，但由于蒸發源成膜時需精確控制其成分，所以對設備要求極高，耗能較大，且比例成分不易控制，不易產業化。

發明內容

針對現有技術中存在的磁控濺射法鍍膜時易產生合金相和單相，蒸發法鍍膜時對各組分比例成分不易控制等問題，本發明提出了一種制備薄膜的裝置，包括：濺射室，用于生成金屬前驅物；蒸發室，用于將蒸發的所述金屬前驅物鍍至基板上形成薄膜；以及基板承載裝置，位于蒸發室中，用于承載所述基板；其中，所述濺射室與所述蒸發室可相連通，所述基板承載裝置朝向所述濺射室。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述濺射室和所述蒸發室之間還包括屏蔽層。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述屏蔽層包括開孔，所述基板承載裝置朝向所述開孔。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述濺射室進一步包括濺射裝置和發射源，其中所述濺射裝置接收來自發射源的濺射。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述濺射裝置為旋轉裝置。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述旋轉裝置進一步包括：旋轉支架，其沿旋轉軸旋轉；襯底，其位于所述旋轉支架上，并沿所述旋轉軸旋轉；以及局部加熱裝置，其靠近所述襯底；其中，所述局部加熱裝置不沿所述旋轉軸旋轉。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述旋轉支架包括固定部分和旋轉部分，其中所述局部加熱裝置安裝在所述固定部分。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述蒸發室進一步包括：加熱源，經配置以加熱基板承載裝置上的基板；以及熱電偶，其經配置以監測基板的溫度。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述加熱源靠近所述基板承載裝置，并與所述基板承載裝置相間隔。

如上所述的制備薄膜的裝置，其中所述熱電偶位于所述加熱源上或者所述基板承載裝置上。

一種制備薄膜的方法，包括：在濺射室內，在襯底上鍍制金屬前驅物；以及在蒸發室內，所述金屬前驅物鍍至所述蒸發室內的基板。其中，所述濺射室和蒸發室是可連通的。

如上所述的方法，其中進一步包括：對濺射室和蒸發室進行真空處理。

如上所述的方法，其中進一步包括：蒸發室內填充金屬氣氛。