CN101724821B - 一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统 - Google Patents
一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101724821B CN101724821B CN200910245083XA CN200910245083A CN101724821B CN 101724821 B CN101724821 B CN 101724821B CN 200910245083X A CN200910245083X A CN 200910245083XA CN 200910245083 A CN200910245083 A CN 200910245083A CN 101724821 B CN101724821 B CN 101724821B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sputtering
- plane
- chamber
- source
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,可以有效地改变靶材表面的磁场强度和分布状态,减少和避免磁控溅射过程中产生的高能粒子对硅薄膜太阳电池的轰击作用,改善透明导电氧化物TCO和硅Si薄膜的界面特性,可以明显提高硅薄膜太阳电池的性能,具有重大的生产实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及真空镀膜技术领域,特别是涉及一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,适用于生长透明导电氧化物TCO薄膜,适合应用于硅Si薄膜太阳电池。
背景技术
对于硅薄膜太阳电池来说,为了提高它的性能,目前的关键问题是进一步提高光电转换效率和改善稳定性,其中,加入陷光结构是一种有效的方法。陷光结构通过反射、折射和散射,将入射角度比较单一的光线分散到各个角度,从而增加光在太阳电池中的光程,使入射的太阳光被限制在前电极、背电极之间,从而提高太阳光的收集效率。
硅薄膜太阳电池的厚度很小,例如一般非晶硅薄膜太阳电池的厚度约0.5微米,微晶硅薄膜太阳电池的厚度约1.5微米,由于其材料的不平整性线度过小,使得对光线的折射和反射的影响很弱,所以就需要一个外加的陷光结构。现在非晶硅薄膜太阳电池采用的陷光结构有两种,一种是绒面前电极,另一种是复合背反射电极。
其中,绒面透明前电极一般具有同入射光波长相比拟的凹凸起伏的绒面结构,可以实现对入射太阳光的散射,从而增大入射光在电池中的光程,以增大电池的短路电流,从而提高电池的光电转换效率,该绒面结构一般是由一层透明导电膜构成,如SnO2或者ZnO等;另外,硅薄膜太阳电池要求透明电极具有极低的光、电损失,高透过率和电导率,以及在氢等离子体轰击下保持较好的稳定性。
而复合背反射电极由一层透明导电膜和一层金属反射层构成复合背反射层(如:ZnO/Ag或ZnO/Al等),以通过光的干涉增强作用增加背电极对光的反射,使未能被电池吸收而到达背电极的光子被反射到电池的本征吸收层进行再次吸收,从而增加了电池对入射光的收集效率,从而增大短路电流,提高电池的转化效率,而且可以通过进一步减薄本征吸收层,增强内建电场,从而在一定程度上达到了抑制光致衰退,改善电池的稳定性;另外,氧化锌ZnO还可以阻挡金属背电极元素如Ag或Al向太阳电池n+层的扩散,改善界面及电池性能。
新型锌铝氧化物ZnO:Al(ZAO)薄膜价格便宜,源材料丰富,无毒,并且在氢等离子体中稳定性优于掺氟氧化锡(SnO:F)FTO薄膜,同时具有可同FTO相比拟的光电特性,因此在硅基薄膜太阳电池的中有广泛的应用前景。ZnO:Al(ZAO)既可以作为绒面前电极,ZnO/Ag或ZnO/Al又可作为复合背反射电极。
当前,常规磁控溅射技术制备ZnO薄膜的设备装置如图1所示。其中,氩Ar气提供辉光放电的工作气体或溅射气体,镀膜样品放在具有加热器的衬底上,加热器可以实现调节衬底从室温至设定温度的控制,掺Al的ZnO靶材连接电源,提供溅射能量,真空室通常接地。真空室通入Ar气后,通过在靶材上馈入适当功率实现辉光放电,高能Ar+轰击靶材溅射出镀膜组分粒子,从而在基片上生长出ZnO薄膜。
通常情况下,磁控溅射技术生长获得ZnO薄膜,溅射粒子能量较高。在顶衬结构pin型硅薄膜电池领域,需要利用ZnO薄膜作为背反射电极,因此,生长ZnO薄膜时,溅射粒子能量应该适当,既能保证良好的薄膜性能,又对已生长的Si薄膜具有较低损伤。高能粒子轰击作用可以对薄膜产生足够多的缺陷或空洞,影响薄膜电池性能,甚至破坏电池pn结特性。
鉴于常用的ZnO薄膜制备工艺是磁控溅射,因为在溅射过程中,溅射离子的能量较高,高能粒子在衬底上具有较高的迁移能力,使得溅射薄膜与衬底具有良好的附着力,且膜厚可控,重复性好。但是,当其应用于pin型硅薄膜太阳电池背反射电极或底衬结构nip型硅薄膜太阳电池前电极时,通常直接生长的ZnO薄膜对pin型硅薄膜太阳电池的n+层或nip型硅薄膜太阳电池的p+层具有高能的粒子轰击作用,从而严重影响薄膜电池的性能,甚至破坏电池pn结特性。
因此,目前迫切需要开发出一种磁控溅射装置,其既能够生长出性能优良的TCO薄膜,又可以减少溅射过程中靶材产生的高能粒子对硅薄膜太阳电池的轰击作用,保证电池的pn结特性,提高薄膜电池的性能。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,可以有效地改变靶材表面的磁场强度和分布状态,减少和避免磁控溅射过程中产生的高能粒子对硅薄膜太阳电池的轰击作用,改善透明导电氧化物TCO和硅Si薄膜的界面特性,可以明显提高硅薄膜太阳电池的性能,具有重大的生产实践意义。
为此,本发明提供了一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,包括有真空的溅射室,所述溅射室内设置有平面溅射源和衬底,所述平面溅射源与外接电源相连接,所述衬底位于平面溅射源的上方且接地,所述衬底上用于放置待镀膜的样品;
所述平面溅射源包括从上到下依次互相连接的溅射靶材、铜Cu背板、铁Fe质调控板和磁铁系统。
优选地,包括有真空的溅射室1和装片室2,所述溅射室1和装片室2之间设置有闸板阀20,所述溅射室1内设置有第一平面溅射源11和第二平面溅射源12,所述第一平面溅射源11和第二平面溅射源12分别与外接电源30相连接,第一平面溅射源11和第二平面溅射源12的上方设置有衬底13,所述衬底13与加热器14相连接;
所述第一平面溅射源11包括有从上到下依次互相连接的第一靶材111、铜Cu背板112、铁Fe质调控板113以及由多个磁铁组成的磁铁系统114;
所述第二平面溅射源12包括有从上到下依次互相连接的第二靶材121、铜Cu背板112、铁Fe质调控板113以及由多个磁铁组成的磁铁系统114;
所述装片室2内设置有具有多层结构的样品架21,所述装片室2外壁上与所述样品架21相对应的位置上插入有样品推拉杆22。
优选地,所述溅射室1和装片室2外壁上分别开有至少一个抽气口16,所述抽气口16与外部的抽气系统相连接。
优选地,所述溅射室1外还设置有等离子体发射谱检测仪15,所述等离子体发射谱检测仪15的检测头位于所述溅射室1内。
优选地,所述溅射室1内还装有线性离子源17。
优选地,所述第一靶材111为锌铝Zn-Al合金靶材或者氧化锌ZnO:Al2O3陶瓷靶材,所述第二靶材121为铝Al靶材,所述衬底13为薄膜太阳电池。
优选地,所述衬底13位于所述第一平面溅射源11和第二平面溅射源12的正上方,所述第一平面溅射源11和第二平面溅射源12之间设置有隔离板。
优选地,所述溅射室1中具有一个可左右往返运行的小车,该小车上设置有所述加热器14和用于放置衬底13的样品托。
优选地,所述样品架21的顶部与一个升降装置23相连接。
优选地,所述铁质调控板是厚度为0.5mm~2.0mm的铁质薄板。
由以上本发明提供的技术方案可见,与常规的磁控溅射设备相比较,本发明提供的一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,通过在平面溅射源的磁铁系统和靶材的铜Cu背板之间适当厚度的铁质调控板,可以有效地改变靶材表面的磁场强度和分布状态,减少和避免磁控溅射过程中产生的高能粒子对硅薄膜太阳电池的轰击作用,改善透明导电氧化物TCO和硅Si薄膜的界面特性,可以明显提高硅薄膜太阳电池的性能,具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为常规制备ZnO薄膜的磁控溅射设备的结构示意图;
图2为本发明提供的一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统的结构示意图;
图3为本发明提供的第一平面溅射源的结构示意图;
图4为本发明提供的第二平面溅射源的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图2为本发明提供的一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统的结构示意图。
参见图2,本发明提供了一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,包括有真空密封的溅射室1和装片室2,所述溅射室1和装片室2之间设置有闸板阀20,所述闸板阀20用于通断所述溅射室1和装片室2之间的连接;
在本发明中,溅射室1和装片室2这两个真空室的极限真空都优于8×10-5Pa,从而保证了磁控溅射的工艺重复性。
所述溅射室1内设置有第一平面溅射源11和第二平面溅射源12,所述第一平面溅射源11和第二平面溅射源12是磁控溅射用的溅射源;
参见图3、图4,所述第一平面溅射源11包括有从上到下依次互相连接的第一靶材111、铜Cu背板112、铁Fe质调控板113以及由多个磁铁组成的磁铁系统114;
同样,第二平面溅射源12包括有从上到下依次互相连接的第二靶材121、铜Cu背板112、铁Fe质调控板113、磁铁系统114,所述磁铁系统114由多个磁铁连接在一起组成;
需要说明的是,在图3、图4中,磁铁系统114用于产生磁场,铜Cu背板具有良好导电性,实现电源有效馈入,第一靶材111和第二靶材121是镀膜用源材料;
在本发明中,由于在磁铁系统114与铜Cu背板112之间设置有铁Fe质调控板113,通过该铁质调控板可以调整第一靶材和第二靶材表面的磁场强度。电源馈入至第一靶材和第二靶材实现溅射镀膜,若加入铁质调控板,第一靶材111和第二靶材121表面的磁场强度减弱,辉光强度也有所减弱。
需要说明的是,本发明通过在平面溅射源的磁铁系统和靶材的铜Cu背板之间适当厚度的铁质调控板,可有效改变靶材表面磁场强度和分布状态,从而减少和避免溅射过程中靶材产生的高能粒子对硅薄膜电池的轰击作用。
在磁控溅射系统中,由于铁质调控板113是磁性材料,其应用可以削弱第一靶材111和第二靶材121表面的磁场强度和分布,从而改变二次电子路径和Ar粒子能量和溅射方向,因此,第一靶材111和第二靶材121表面溅射出来的高能粒子大大减少和削弱,因此本发明有助于实现低能量轰击和良好性能ZnO薄膜(或Al薄膜)的生长,可成功应用于Si薄膜电池背反射层。
在本发明中,所述铁质调控板113优选为采用0.5mm~2.0mm厚度的铁质薄板;
在本发明中,所述第一靶材111为锌铝Zn-Al合金靶材或者氧化锌ZnO:Al2O3陶瓷靶材,所述第二靶材121为铝Al靶材;
第一平面溅射源11和第二平面溅射源12之间设置有隔离板,所述两个平面溅射源既可以进行pin型Si薄膜电池前电极的沉积,也可以进行ZnO/Ag或ZnO/Al背反射电极的沉积。
参见图2,第一平面溅射源11和第二平面溅射源12分别与外接电源30相连接,具体为第一平面溅射源11和第二平面溅射源12中的铜Cu背板分别与外接电源30相连接,从而第一平面溅射源11和第二平面溅射源12作为溅射源使用,由外接电源30来输入镀膜用的功率;
所述第一平面溅射源11和第二平面溅射源12的上方设置有衬底13,所述衬底13与加热器14相连接,所述衬底13与真空的溅射室1相连接,该真空溅射室1接地,所述衬底13上用于放置待镀膜的样品,且通过所述加热器14可以对衬底13上的样品进行加热;
具体实现上,所述衬底13优选为薄膜太阳电池,所述衬底13优选为位于所述第一平面溅射源11和第二平面溅射源12的正上方;所述衬底13与加热器14可以在第一平面溅射源11和第二平面溅射源12的上方进行一体往复运行;
具体实现上,在所述溅射室1中具有一个可左右往返运行的小车,该小车上设置有所述加热器14和用于放置衬底13的样品托,因此将衬底13放置入样品托后,随着小车的左右往返运行,该衬底13与加热器14可以在第一平面溅射源11和第二平面溅射源12的上方进行一体左右往复运行。
此外,所述溅射室1外还设置有等离子体发射谱检测仪(PEM)15,所述等离子体发射谱检测仪15的检测头位于所述溅射室1内,从而PEM可以在线监测和控制溅射过程中的氧分压,从而实时控制被溅射靶面的氧化状态,以保证薄膜材料中的氧含量,实现保证薄膜材料的质量。
所述溅射室1的前端外壁开有两个抽气口16,所述装片室2的前端外壁开有一个抽气口16,所述抽气口16与外部的抽气系统相连接,因此,所述溅射室1通过所述抽气口16与外部的抽气系统相连接,可以通过运行抽气系统,使得溅射室1和装片室2内形成真空条件;
参见图2,所述溅射室1内还装有线性离子源17,所述线性离子源17与外部电源30相连接,可以对沉积薄膜之前的衬底13进行离子预处理,改善衬底13表面形貌,从而增加衬底上样品的薄膜的附着力,改善薄膜性能,同时还可以进行离子辅助溅射,进一步改善薄膜性能。
所述装片室2内设置有具有四层结构的样品架21,所述样品架21的顶部与所述衬底13位于同一平面上,所述样品架21上可放置四个待镀膜的样品,所述装片室2外壁上与所述样品架21相对应的位置上插入有样品推拉杆22,所述样品推拉杆22与所述装片室2外壁密封连接,所述样品推拉杆22可贯穿所述装片室2的外壁进行左右移动,即所述样品推拉杆22可控制插入到所述装片室2内部的长度,从而可以在衬底13向右移动到样品架21旁边时,将样品架21上的一个样品推入到衬底13上,然后在衬底13向左移动后样品进入到溅射室1内;
需要说明的是,因为本发明的装片室2对样品采用依次多片装入的技术,一次可以装入四个样品基片,从而大大提高了镀膜实验的工作效率;
所述样品架21的顶部与一个升降装置23相连接,所述升降装置23用于升降样品架21,从而可以调整位于样品架21不同层上样品的高度,通过升降来控制样品架21不同层上的样品位于样品推拉杆22的正左侧,从而样品推拉杆22可以将不同层高度上的样品推入到衬底13上;
具体实现上,所述升降装置23可以为一个升降气缸;
对于本发明,如上所述,由于样品基片在装片室2的样品架21和溅射室1的小车间衬底13之间的交接采用样品推拉杆22输送的方式,因此可靠性高。
下面说明一下运用本发明进行样品镀膜的实现过程:
首先,通过抽气口16,将溅射室1和装片室2分别预抽好真空,打开闸板阀20利用样品推拉杆22将样品架21其中的一个样品送入溅射室1,关闭闸板阀20,使衬底13处于往复运行状态进行溅射镀膜,同时等离子体发射谱检测仪PEM检测氧分压以及等离子发射谱等信息以控制工艺稳定性,在样品溅射镀膜完成后,打开闸板阀20,控制衬底13向右移动靠近样品架21,借助样品推拉杆22取出样品至装片室2中的样品架21中,关闭闸板阀20;样品架21上的其他样品也按照上述方法依次进行溅射镀膜。
需要说明的是,本发明在真空条件下进行镀膜,可以提高膜层的致密度、纯度、沉积速率和与附着力。
需要说明的是,在反应磁控溅射(Zn-Al合金靶)制备ZnO薄膜过程中,通常需要通入适量氧气。反应溅射过程具有三种工作模式:金属模式、氧化模式和过渡模式。过渡模式可以获得良好的既透明又导电的高质量氧化锌ZnO薄膜。若反应溅射Zn-Al合金靶过程中,氧气较少则处于金属模式,薄膜透明性能差;而若反应溅射过程中,氧气较多则处于氧化模式,薄膜导电性能差。因此,氧气量的多少影响靶材表面的氧化状态,适量的氧气O2可保证靶材(包括第一靶材11和第二靶材12)表面处于良好的溅射状态,防止靶中毒等效应造成的反应磁控溅射过程不稳定现象。
图2中的等离子体发射谱检测仪PEM中配备测量氧分压的检测器和闭环反馈回路,通过设置适当的过渡模式区域工作点,实时实现进入真空室O2流量调节,检测并控制氧分压处于稳定状态,从而实时控制被溅射靶面的氧化状态,以保证材料中的氧含量,从而保证薄膜材料的质量。
对于等离子体发射谱检测仪PEM,在反应溅射过程中,放电等离子体发射谱的谱线位置取决于靶材料、气体组分和化合物组成等;而谱线强度则与放电参数即溅射工艺过程状态有关,其是反应溅射过程控制变量。
对于本发明,由于采用双真空室技术,装片预烘烤和溅射分别在不同的真空室即(装片室2和溅射室1)进行,两室间有矩形闸板阀。溅射室1不暴露大气,防止其中的两个靶材暴露大气被氧化,同时防止了溅射室1因暴露大气而出现预抽困难的问题,每天预抽真空的时间很短;而装片室2相对较小,室内又不镀膜,腔壁很干净,预抽真空时间也很短。
具体实现上,本发明拟通过在第一平面溅射源11和第二平面溅射源12的磁铁系统和铜Cu背板之间加入一层0.5mm-2.0mm厚度的铁质调控板,可有效改变靶材表面磁场强度和分布状态,从而减少和避免溅射过程中靶材产生的高能粒子对硅薄膜电池的轰击作用,改善TCO和Si薄膜界面,因此提高薄膜太阳电池的I-V特性,增强薄膜太阳电池的性能。
下面结合具体实施例说明本发明利用磁控溅射技术生产ZnO背反射电极并应用于Si薄膜太阳电池的具体过程。
实施例1
利用本发明所提供的磁控溅射设备来生长ZnO背反射电极并应用于Si薄膜太阳电池的具体过程:
在磁铁系统114和Zn-Al合金靶材(作为第一靶材111)的铜Cu背板112之间放置0.5mm厚度铁质调控板。首先,利用磁控溅射技术,借助高纯度Zn-Al合金靶材(即作为第一靶材111)作为溅射靶材,以及高纯度O2作为气源材料,在pin型非晶硅a-Si/微晶硅μc-Si薄膜太阳电池的n-Si薄膜(即玻璃glass/透明导电氧化物TCO/PIN-Si/PIN-Si)上生长氧化锌ZnO薄膜,薄膜厚度50-150nm;其次,借助高纯度铝Al金属靶材作为溅射靶材,以及高纯度氩Ar气作为溅射气体,在上述生成的氧化锌ZnO薄膜基础上,借助磁控溅射技术生长Al金属薄膜,薄膜厚度80-120nm,最终生成复合ZnO/Al背反射电极。
对于本发明,所生成的复合ZnO/Al背反射电极应用于硅薄膜太阳电池及组件,可将短路电流密度提高0.5-2mA/cm2,电池转换效率提高0.3-1.0%。
下面说明一下磁控溅射技术的基本原理:
在阴阳两电极间施加高压,Ar气电离,并释放电子e(其中,Ar+轰击阴极靶材溅射出粒子,e电子飞向基片)。e电子在加速电场作用下获得高能量分离出Ar+和二次电子;电场作用下靶表面电子在正交磁场作用下做螺旋线运动,延长运动路径,且束缚在靶材表面等离子区,增强同工作气体Ar的碰撞几率,电离出大量Ar+,实现磁控溅射“低温高速”沉积薄膜的特性。
对于上述实施例1,具体镀膜的实现过程为:通过抽气口16,将装片室2和溅射室1分别预抽好真空,打开闸板阀20利用样品推拉杆22将样品架21上的一个样品送入溅射室1,关闭闸板阀20,将衬底13加热至实验温度,然后使衬底13处于往复运行状态下溅射镀膜,在溅射镀膜完成后,打开闸板阀20,借助样品推拉杆22取出样品至装片室2中,关闭闸板阀20。样品架21上的其他样品按照上述方法依次进行溅射镀膜。
实施例2
利用本发明所提供的磁控溅射设备来生长ZnO背反射电极并应用于薄膜太阳电池的具体过程:
在磁铁系统和ZnO:Al2O3陶瓷靶材(作为第一靶材)的Cu背板之间放置0.5mm厚度铁质调控板。首先,利用磁控溅射技术,借助ZnO:Al2O3陶瓷靶材(即作为第一靶材111)作为溅射靶材,以及高纯度O2作为气源材料,在pin型a-Si薄膜太阳电池的n-Si薄膜(即glass/TCO/PIN-Si)上生长ZnO薄膜,薄膜厚度80-200nm;其次,在ZnO薄膜基础上,借助磁控溅射技术,以高纯度铝Al金属靶材作为溅射靶材,以及高纯度氩Ar气作为溅射气体,生长Al金属薄膜,薄膜厚度80-120nm,最终生成复合ZnO/Al背反射电极。
对于本发明的,上述生成的复合ZnO/Al背反射电极应用于硅薄膜太阳电池及组件,可将短路电流密度提高0.5-2mA/cm2,电池转换效率提高0.3-1.0%。
对于上述实施例2,具体镀膜的实现过程为:通过抽气口16,将装片室2和溅射室1分别预抽好真空,打开闸板阀20利用样品推拉杆22将样品架21上的一个样品送入溅射室1中,关闭闸板阀20,将衬底13加热至实验温度,然后使衬底13处于往复运行状态下溅射镀膜,在溅射镀膜完成后,打开闸板阀20,借助样品推拉杆22取出样品至装片室2中,然后关闭闸板阀20。样品架21上的其他样品按照上述方法依次进行溅射镀膜。
本发明由于采用分室(即样品室和溅射室)溅射技术且大面积多片生长薄膜技术可以有效提高镀膜效率,适应大面积产业化实验需求,此外,借助等离子发射谱控制测量仪(PEM)可实现薄膜控制生长。
本发明采用双室即样品室和溅射室分别放置样品和进行镀膜,其中样品室的样品架上可以同时放置四片样品,借助样品推拉杆依次将样品送入溅射室进行溅射镀膜,在等溅射镀膜完毕后再将样品送回样品室冷却;本发明在溅射过程中借助等离子发射谱控制测量仪(PEM)实现薄膜控制生长,镀膜样品在两个靶材上方的运行轨道上可往复运动。
综上所述,与常规的磁控溅射设备相比较,本发明提供的一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,可以有效地改变靶材表面的磁场强度和分布状态,减少和避免磁控溅射过程中产生的高能粒子对硅薄膜太阳电池的轰击作用,改善透明导电氧化物TCO和硅Si薄膜的界面特性,可以明显提高硅薄膜太阳电池的性能,具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统,其特征在于,包括有真空的溅射室,所述溅射室内设置有平面溅射源和衬底,所述平面溅射源与外接电源相连接,所述衬底位于平面溅射源的上方且接地,所述衬底上用于放置待镀膜的样品;
所述平面溅射源包括从上到下依次互相连接的溅射靶材、铜背板、铁质调控板和磁铁系统,所述铁质调控板是厚度为0.5mm~2.0mm的铁质薄板。
2.如权利要求1所述的磁控溅射系统,其特征在于,包括有真空的溅射室(1)和装片室(2),所述溅射室(1)和装片室(2)之间设置有闸板阀(20),所述溅射室(1)内设置有第一平面溅射源(11)和第二平面溅射源(12),所述第一平面溅射源(11)和第二平面溅射源(12)分别与外接电源(30)相连接,所述第一平面溅射源(11)和第二平面溅射源(12)的上方设置有衬底(13),所述衬底(13)与加热器(14)相连接;
所述第一平面溅射源(11)包括有从上到下依次互相连接的第一靶材(111)、铜背板(112)、铁质调控板(113)以及由多个磁铁组成的磁铁系统(114);
所述第二平面溅射源(12)包括有从上到下依次互相连接的第二靶材(121)、铜背板(112)、铁质调控板(113)以及由多个磁铁组成的磁铁系统(114);
所述装片室(2)内设置有具有多层结构的样品架(21),所述装片室(2)外壁上与所述样品架(21)相对应的位置上插入有样品推拉杆(22)。
3.如权利要求1所述的磁控溅射系统,其特征在于,所述溅射室(1)和装片室(2)外壁上分别开有至少一个抽气口(16),所述抽气口(16)与外部的抽气系统相连接。
4.如权利要求1所述的磁控溅射系统,其特征在于,所述溅射室(1)外还设置有等离子体发射谱检测仪(15),所述等离子体发射谱检测仪(15)的检测头位于所述溅射室(1)内。
5.如权利要求1所述的磁控溅射系统,其特征在于,所述溅射室(1)内还装有线性离子源(17)。
6.如权利要求1所述的磁控溅射系统,其特征在于,所述第一靶材(111)为锌铝Zn-Al合金靶材或者氧化锌ZnO:Al2O3陶瓷靶材,所述第二靶材(121)为铝Al靶材,所述衬底(13)为薄膜太阳电池。
7.如权利要求1所述的磁控溅射系统,其特征在于,所述衬底(13)位于所述第一平面溅射源(11)和第二平面溅射源(12)的正上方,所述第一平面溅射源(11)和第二平面溅射源(12)之间设置有隔离板。
8.如权利要求7所述的磁控溅射系统,其特征在于,所述溅射室(1)中具有一个可左右往返运行的小车,该小车上设置有所述加热器(14)和用于放置衬底(13)的样品托。
9.如权利要求2至7中任一项所述的磁控溅射系统,其特征在于,所述样品架(21)的顶部与一个升降装置(23)相连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200910245083XA CN101724821B (zh) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | 一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN200910245083XA CN101724821B (zh) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | 一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101724821A CN101724821A (zh) | 2010-06-09 |
CN101724821B true CN101724821B (zh) | 2011-05-11 |
Family
ID=42446357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200910245083XA Expired - Fee Related CN101724821B (zh) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | 一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101724821B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103132031B (zh) * | 2013-01-30 | 2015-06-10 | 上海工程技术大学 | 一种陷光结构氮化硅薄膜的制备方法及制备装置 |
CN106328757A (zh) * | 2015-07-06 | 2017-01-11 | 中海阳能源集团股份有限公司 | 一种异质结太阳能电池的加工方法 |
CN107299315B (zh) * | 2017-07-11 | 2019-09-20 | 大连交通大学 | 一种高绝缘电阻二氧化硅薄膜材料及其制备方法 |
-
2009
- 2009-12-25 CN CN200910245083XA patent/CN101724821B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101724821A (zh) | 2010-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6172296B1 (en) | Photovoltaic cell | |
US5858120A (en) | Photovoltaic device | |
CN103915516B (zh) | 一种cigs基薄膜光伏材料的钠掺杂方法 | |
CN103165748B (zh) | 一种制备铜锌锡硫太阳能电池吸收层薄膜的方法 | |
CN101692357A (zh) | 一种绒面掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备方法 | |
CN103560169B (zh) | 一种大型太阳能薄膜电池片组件生产工艺及设备 | |
CN106340570A (zh) | 一种用于制作透明导电氧化物薄膜的镀膜设备及镀膜方法 | |
US20120000776A1 (en) | Sputtering targets including excess cadmium for forming a cadmium stannate layer | |
CN102154622A (zh) | 用作太阳能电池光吸收层的铜铟镓硒薄膜的制备方法 | |
CN106340554B (zh) | 一种CIGS/CdTe双结叠层薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
CN101705473B (zh) | 一种用于硅薄膜电池陷光结构研究的物理气相沉积设备 | |
CN101724821B (zh) | 一种可调控生长硅薄膜电池陷光结构薄膜的磁控溅射系统 | |
CN116322072A (zh) | 一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 | |
EP2383792A2 (en) | Cadmium Sulfide Layers for Use in Cadmium Telluride Based Thin Film Photovoltaic Devices and Methods of their Manufacture | |
CN103985783B (zh) | 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 | |
EP2402479B1 (en) | Method for sputtering a resistive transparent thin film for use in cadmium telluride based photovoltaic devices | |
CN101882653B (zh) | 基于纳米CdS薄膜的太阳能电池制备方法 | |
CN103779430A (zh) | 一种晶体硅太阳电池的导电减反射膜和晶体硅太阳电池 | |
US8119513B1 (en) | Method for making cadmium sulfide layer | |
CN114420854A (zh) | 一种太阳能电池基底制绒的方法 | |
US20120024692A1 (en) | Mixed sputtering targets and their use in cadmium sulfide layers of cadmium telluride vased thin film photovoltaic devices | |
CN208970521U (zh) | 铜铟镓硒薄膜太阳能电池电极 | |
WO2020020217A1 (zh) | 铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片的缓冲层及其制备方法、铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片 | |
CN109638087A (zh) | 提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法及光伏电池 | |
CN102912304B (zh) | 一种(211)择优取向Mo薄膜的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110511 Termination date: 20151225 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |