[實用新型]低溫濺射工藝制造的薄膜太陽能電池

有效

• 申請號: 201220234809.7
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN202721142U
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 彭壽;馬給民;保羅·比帝;向光;王蕓
• 申請（專利權）人: 蚌埠玻璃工業設計研究院;東莞日陣薄膜光伏技術有限公司;廣東凱盛光電科技有限公司
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0352
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及有關薄膜“光伏太陽能”電池芯片，具體涉及低溫濺射工藝制造的太陽能電池。

背景技術

現有的“銅銦鎵硒(CIGS)”薄膜光伏太陽能芯片制造工藝，采用“鈉鈣(soda?lime)”玻璃基板，以400-500℃的高溫蒸發：銅，銦，鎵，二硒等材料；或先使用濺射工藝，鍍上其中三種金屬單元素材料后，再采用“硒化”工藝，添加硒材料。這是一項很難重復，而且十分緩慢的工藝；還有另一種方法，使用電鍍沉淀工藝，或使用“金屬”或“金屬氧化物”經過納米印刷工藝來制造“銅銦鎵硒(CIGS)”薄膜光伏太陽能芯片；這些工藝皆不適應于批量生產，單“硒化(Selenization)”工藝，就可長達8小時，并需用大量有毒氣體，比如使用“硒化氫”來逐步使“銅銦鎵(CIS)”薄膜層“硒(Se)化”成““銅銦鎵硒CIGS)”薄膜層。傳統生產工藝的缺陷，可使用“低溫，“銅銦鎵硒(CIGS)”四元素共濺射的工藝來解決；此工藝能讓“硒”在低溫濺射鍍膜的過程中參入“銅銦鎵硒(CIGS)”薄膜層，而避開了采用漫長，危險，有毒的“硒化”工藝；此外，“低溫濺射”能加快鍍膜速度，由于在“高溫濺射”時，濺射材料的原子與高溫基板的粘合力較差，材料原子容易反彈；此外，“高溫濺射”容易促使“硒”蒸發流失，需要在后工藝時，大量補充“硒”。一般在電鍍“銅銦鎵硒(CIGS)”薄膜層時，傳統的工藝，是需要在“高溫”的基板上鍍膜；原因是為了滋長較大的“銅銦鎵硒(CIGS)”晶體，晶體的起碼尺寸，該是薄膜層本身厚度(1.0-2.0微米)的一半以上，則0.5-1.0微米左右；過小的晶體，會產生大量的晶界(grain?boundaries)，導致“電子-空穴”再次重組，影響電池的“轉換效率”。傳統的工藝，使用高溫基板的另一個目的是促進“鈉鈣玻璃(soda-lime?glass)”里的“鈉”，在穿過鉬薄膜層后，擴散到“銅銦鎵硒”薄膜層里，“鈉”離子能促進更多帶有“p-型摻雜物”的“銅銦鎵硒(CIGS)”薄膜的晶體生長；但也必須注意到過多的“鈉”離子，也會有負面的影響；此專利是針對所有這些參數的合理控制，保證有重復性的批量系統工藝；取代“銅銦鎵硒(CIGS)”高溫共蒸發的工藝，尋找能重復，能精確控制，適宜于批量生產的工藝。

此專利同樣適用于與“銅銦鎵硒(CIGS)”成分相似的薄膜制作；包括，但不限于：“硫(S)”代替“硒(Se)”，或“鋁(Al)”代替“銦(In)”，或是“鋅(Zn)”代替“銦(In)”，或是“錫(Sn)”代替“鎵(Ga)”，等類似“銅銦鎵硒(CIGS)”薄膜太陽能的工藝制作。

實用新型內容

本實用新型解決上述問題提供一種適宜批量生產并精準的低溫濺射工藝制造的薄膜太陽能電池。

為解決上述問題，本實用新型通過以下方案來實現：低溫濺射工藝制造的薄膜太陽能電池，在鈉鈣玻璃基板上鍍有約0.35至1.0微米厚鉬薄膜，在所述鉬薄膜鍍有約0.7至2.0微米厚，或1.0微米標準厚度的銅銦鎵硒薄膜及晶體，在銅銦鎵硒薄膜及晶體與其上表面有“p-n結”薄膜區域11。

所述銅銦鎵硒薄膜及晶體上鍍有0.05微米厚的硫化鎘或硫化鋅。

所述硫化鎘或硫化鋅上鍍有約0.1微米厚的絕緣層氧化鋅。

所述氧化鋅上鍍有約0.35至1.9微米厚的導電透明氧化鋅參鋁。

所述氧化鋅參鋁上鍍有約0.05微米厚的鎳，該鎳上鍍有約3.0微米厚鋁膜。

所述鋁膜上鍍有約0.05微米厚的一層保護鎳。

所述保護鎳上鍍有約1.0至4.0毫米厚的鈉鈣覆蓋玻璃。

所述保護鎳上鍍有3.2毫米標準厚度的鈉鈣覆蓋玻璃。

本實用新型在約250℃濺射鍍膜后，靶材和薄膜里的四元素成分幾乎沒有什么變化。同時正合符最優化的“alpha相”所需的成分。說明使用低溫濺射，不會使“硒(Se)”流失，并能促進玻璃基板放氣，促進薄膜間的粘合度，并啟動“銅銦鎵硒”晶體的生長。表中“銦”與“鎵”的成分是我們常見的比例，Ga/(Ga+In)的比例也是十分理想的，要靠近0.3但不超過0.3，以求得最優化的“帶寬(band?gap)”，適宜批量生產并精準的低溫濺射工藝制造的薄膜太陽能電池。

附圖說明

圖1為本實用新型結構截面圖；

圖2為本實用新型退火爐的其中一種設計方案圖；

圖3為圖2內爐的平面圖。

圖2中：其數字表示為，

13嵌鍋；

14玻璃基板；

15半封閉內爐裝置；

16金屬支撐方格；