一種柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于銅銦鎵砸薄膜太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，柔性襯底銅銦鎵砸(&1(111，6&)5%，簡稱(:165)薄膜太陽電池具有質(zhì)量比功率高、抗輻射能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，特別是柔性襯底CIGS薄膜電池，其質(zhì)量比功率一般大于600W/kg，而且電池組件適合卷對卷制備和單片集成。
[0003]獲得高效率CIGS薄膜太陽電池的關(guān)鍵是提高CIGS吸收層結(jié)晶質(zhì)量，優(yōu)化其光電性質(zhì)，是商業(yè)化生產(chǎn)中提高電池組件成品率，降低成本的基礎(chǔ)。然而，對于柔性襯底，特別是聚酰亞胺塑料襯底(Polyimide，簡稱PI襯底)，除了吸收層結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)外，CIGS薄膜與襯底和底電極之間的結(jié)合力也是影響電池性能的重要因素之一。薄膜層之間的結(jié)合力與材料的熱膨脹系數(shù)和內(nèi)部應(yīng)力有關(guān)。由于PI襯底、Mo電極和CIGS吸收層之間的熱膨脹系數(shù)差別較大，在CIGS吸收層生長過程中，PI襯底受熱發(fā)生形變，使CIGS薄膜內(nèi)部積累了較大應(yīng)力，容易導(dǎo)致吸收層開裂，甚至脫落，從而影響電池的性能和成品率。
[0004]先前有專利(專利號:CN201210464942.6和專利號:CN201210495682)提出了在柔性襯底上制備小面積CIGS吸收層的方法和裝置，專利(專利號:CN201210035806)提出了卷對卷制備大面積CIGS薄膜的方法和裝置。這些專利在PI襯底/Mo薄膜上直接沉積CIGS吸收層，沉積裝置沒有沉積應(yīng)力緩沖層的功能。實驗結(jié)果證明，按照上述專利提出的電池結(jié)構(gòu)和制備方法沉積的CIGS薄膜與襯底和底電極的結(jié)合力較差，吸收層裂痕較多，部分吸收層甚至出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。這將導(dǎo)致柔性CIGS薄膜太陽電池性能下降，甚至失效。CIGS吸收層在化學(xué)水浴、濺射沉積等后續(xù)工藝處理中，脫落問題會更加嚴(yán)重，對電池的性能和成品率造成很大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置。
[0006]本實用新型的目的是提供一種能夠獲得高結(jié)合力CIGS吸收層，有效避免了柔性襯底上的CIGS薄膜因內(nèi)應(yīng)力而開裂、甚至脫落等問題，能夠有效提高柔性CIGS薄膜太陽電池的性能和成品率等特點(diǎn)的柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置。
[0007]本實用新型柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置所采取的技術(shù)方案是:
[0008]一種柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置，其特點(diǎn)是:柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置中真空蒸發(fā)腔室整體呈長方體形狀，真空蒸發(fā)腔室一側(cè)配置有抽真空機(jī)構(gòu)，另一側(cè)安裝有電離規(guī)，用于測試腔室的壓強(qiáng)，真空蒸發(fā)腔室上部安裝有襯底加熱機(jī)構(gòu)，柔性襯底固定于襯底加熱機(jī)構(gòu)下方，真空蒸發(fā)腔室中自左至右均勻分布安裝有5個蒸發(fā)源，第二個到第五個蒸發(fā)源上方均安裝有擋板，每個蒸發(fā)源裝有加熱機(jī)構(gòu)。
[0009]本實用新型柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置還可以采用如下技術(shù)方案:
[0010]所述的柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置，其特點(diǎn)是:每個蒸發(fā)源內(nèi)裝有測量溫度的熱電偶。
[0011]所述的柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置，其特點(diǎn)是:長方體真空蒸發(fā)腔室整體為不銹鋼板無縫焊接結(jié)構(gòu)，表面無縫焊接有水冷管路。
[0012]本實用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0013]柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置由于采用了本實用新型全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下特點(diǎn):
[0014]1、本實用新型設(shè)計了專門用于沉積應(yīng)力緩沖層的真空腔室。在沉積CIGS吸收層之前，首先沉積一定厚度的IGS應(yīng)力緩沖層，其熱膨脹系數(shù)與PI襯底和CIGS材料之間的差別較小，與Mo電極的結(jié)合力比CIGS吸收層強(qiáng)。當(dāng)PI襯底受熱發(fā)生形變時，IGS層有效緩解了 CIGS薄膜成核、結(jié)晶過程中積累的內(nèi)部應(yīng)力，獲得了高結(jié)合力的CIGS吸收層，避免了柔性襯底上的CIGS薄膜因內(nèi)應(yīng)力而開裂、甚至脫落的問題。
[0015]2、本實用新型設(shè)計了專門用于沉積應(yīng)力緩沖層的真空腔室。其中包括NaF蒸發(fā)源，在沉積緩沖層的同時可以蒸發(fā)NaF，得到含Na的IGS應(yīng)力緩沖層。Na原子通過擴(kuò)散進(jìn)入后續(xù)沉積的銅銦鎵砸薄膜中，可以改善吸收層的電學(xué)性質(zhì)。同時避免了單獨(dú)沉積NaF層對CIGS薄膜與PI/Mo襯底結(jié)合力的影響。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型在柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中:9_真空蒸發(fā)腔室，10-襯底加熱裝置，11-柔性襯底，12-抽真空系統(tǒng)，13-電離規(guī)，14-Se蒸發(fā)源，15-Ga蒸發(fā)源，16_Ga蒸發(fā)源擋板，17-1n蒸發(fā)源，18-1n蒸發(fā)源擋板，19-Cu蒸發(fā)源，20-Cu蒸發(fā)源擋板，21-NaF蒸發(fā)源，22_NaF蒸發(fā)源擋板。
[0018]圖2具有高結(jié)合力吸收層的小面積柔性CIGS薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)；
[0019]圖中:1_柵電極;2_窗口層1-ZnO&ZnO:Al ;3_n型CdS緩沖層；4_CIGS吸收層；5-1GS應(yīng)力緩沖層；6-Mo電極層；7_柔性襯底；8_減反射層。
【具體實施方式】
[0020]為能進(jìn)一步了解本實用新型的【實用新型內(nèi)容】、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0021]參閱附圖1和圖2。
[0022]實施例1
[0023]一種柔性襯底上共蒸發(fā)制備高結(jié)合力吸收層的裝置，適用于以低溫共蒸發(fā)工藝為技術(shù)路線，所述柔性襯底包括金屬箔片，如Ti箔片、不銹鋼片、Cu箔片等，襯底厚度為50-100 μ m ;或者為塑料襯底，如聚酰亞胺(PI)等，襯底厚度為25-50 μ m?在柔性襯底/Mo薄膜上沉積小面積CIGS吸收層。按照附圖2所示的結(jié)構(gòu)制備小面積柔性CIGS薄膜太陽電