CN103866236A - 一种铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，包括玻璃基板和线性蒸发源，线性蒸发源沿玻璃基板的移动方向纵向排列在玻璃基板两边的下侧，每个线性蒸发源只放置一种原料，玻璃基板每一侧下方的线性蒸发源呈倾角排列。本发明使得玻璃基板进入蒸发区时，能够同时接触到均匀混合的原料蒸汽，各线性蒸发源的原料蒸汽可以按照预先设定的工艺配比布置蒸发区，有效提高了电池生产工艺上的原料配比调节的灵活性，同时可以提高原材料的利用率。

Description

一种铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法

技术领域

本发明涉及一种铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法。

背景技术

光伏应用的未来市场发展，特别是与电网相连的光伏电厂的应用，关键取决于降低太阳能电池生产成本的潜力。薄膜太阳能电池生产过程能耗低，具备大幅度降低原材料和制造成本的潜力；同时，薄膜太阳能电池在弱光条件下仍可发电。因此，目前市场对薄膜太阳能电池的需求正逐渐增长，而制造薄膜太阳能电池的技术更成为近年来的研究热点。

现在的光伏薄膜电池可分为硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池。其中，铜铟镓硒薄膜电池是以普通钠钙玻璃溅射钼金属为衬底，通过共蒸发或溅射金属预制层后硒化法制备薄膜电池的铜铟镓硒吸收层，再经过化学水浴沉积硫化镉缓冲层、本征氧化锌高阻层、溅射掺铝氧化锌低阻层、蒸发镍/铝电极、蒸发氟化镁减反膜等工序，制备出铜铟镓硒化合物薄膜太阳能电池。由于铜铟镓硒薄膜电池对可见光的吸收系数为所有薄膜电池材料中最高的，而原材料的消耗却远低于传统晶体硅太阳电池。与高效率高成本的晶体硅太阳电池和低效率低成本的非晶硅太阳电池相比，铜铟镓硒薄膜电池具有高效率低成本长寿命的多重优势，是最有希望降低光伏发电成本的高效薄膜太阳电池。

在铜铟镓硒薄膜电池的构成中铜铟镓硒吸收层是该种薄膜太阳能电池的核心。目前，铜铟镓硒薄膜电池的吸收层已有多种沉积方法，薄膜电池效率能稳定超过10%的吸收层制备工艺主要有：共蒸发法和预制层溅射后硒化法。其中，共蒸发法，即将制备薄膜所需的铜、铟、镓、硒原料在真空环境中加热共蒸发，通过不同元素的组合反应而制备薄膜电池吸收层的工艺方法。共蒸发的特点是小面积薄膜质量好，质量与带隙容易控制，薄膜电池效率高；如果一旦实施大面积多元素共蒸发，对蒸发设备要求苛刻，蒸发过程不易控制，且均匀性不好把握，薄膜中元素分布与带隙梯度就更不易控制。

目前根据蒸发源的不同，共蒸发工艺可分为点源式与线源式两种。点源式为各蒸发源分成两列排布在玻璃基板两侧的下方，铜、铟、镓等各原料，每一种原料放在一个蒸发源中，因排列顺序问题，镀膜时必然会出现排在前面的蒸发源先行将其原料镀在玻璃基板上，因此其镀膜灵活度不高，无法实现某些特殊的配比工艺。线源式为以条状方式横列在玻璃基板的行进路线上，铜、铟、镓等原料混合放置在同一个蒸发源里。但是因各金属原料的沸点有高低，所以在同一个蒸发源里的气化也会有先后，同样无法实现镀膜时的灵活配比工艺。

因此，目前市场上亟需一种能够有效灵活地调节铜铟镓硒共蒸发镀膜原料配比的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够灵活调节铜铟镓硒共蒸发镀膜原料配比，提高玻璃基板镀膜均匀性的方法，实现铜铟镓硒薄膜电池镀膜均匀，原料配比可调节，提高电池生产工艺上原料配比调节的灵活性。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，包括玻璃基板和线性蒸发源，其中，线性蒸发源沿玻璃基板的移动方向纵向排列在玻璃基板两边的下侧。

所述线性蒸发源每一个中只放置一种原料。

所述每个线性蒸发源中的原料为单独的一种金属。

所述每个线性蒸发源都有单独的加热源。

所述线性蒸发源沿玻璃基板的移动方向对称排列在玻璃基板两边的下侧。

所述线性蒸发源至少为6根，沿玻璃基板的移动方向在玻璃基板一边的下侧至少排列3根线性蒸发源。

所述线性蒸发源在玻璃基板两边的下侧均匀分布。

所述玻璃基板一侧下方的3根线性蒸发源中的原料分别为铜、铟和镓。

所述玻璃基板一侧下方的线性蒸发源呈倾角排列。

所述线性蒸发源排列方向与玻璃基板水平方向的角度根据所述线性蒸发源原料配比调节。

所述线性蒸发源排列方向与玻璃基板水平方向呈30度角。

本发明提供的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法与现有技术相比，通过将线性蒸发源沿玻璃基板的移动方向纵向排列在玻璃基板两边的下侧，每个线性蒸发源中只放置一种原料，玻璃基板每一侧下方的线性蒸发源呈倾角排列，线性蒸发源排列方向与玻璃基板水平方向的角度可以根据线性蒸发源的原料配比进行调节等特征的技术方案，达到以下有益的技术效果：

1、当开始进行共蒸发工艺时，线性蒸发源一起加热。每个线性蒸发源都有单独的加热源，当玻璃基板进行蒸发工艺时，可独立对某个线性蒸发源进行控制。通过控制加热源的温度，使得铜、铟、镓三种原料蒸汽均匀充满蒸发区，且线性蒸发源在玻璃基板的移动方向上纵向对称排列，各金属蒸汽几乎是同时抵达玻璃基板。当玻璃基板进入蒸发区时，能够同时接触到均匀混合的铜铟镓蒸汽。

2、各线性蒸发源的金属蒸汽可以按照预先设定的工艺配比布置蒸发区，有效的提高了电池生产工艺上的原料配比的调节灵活性。当工艺发生改变需要改变原料比例时，工艺人员可以通过调节线性蒸发源的排列分布，线性蒸发源排列方向与玻璃基板水平方向的角度，改变加热温度等方式，改变各原料蒸汽的配比，从而最终到达工艺调节的目的。

3、与现有技术中线性蒸发源横放相比，可以提高原材料的利用率。

4、生产过程中一旦玻璃基板破碎，产生的玻璃碎片将会从玻璃基板中心区域即玻璃基板两边下侧的线性蒸发源的中间掉落，从而降低了线性蒸发源损坏的几率，有利于节约成本。

附图说明

图1是本发明的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置俯视图的示意图。

图2是本发明的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置正视图的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。

一种铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，如图1和图2所示，包括玻璃基板1和线性蒸发源3、4、5，线性蒸发源3、4、5一共为6根，沿玻璃基板1的移动方向纵向对称排列在玻璃基板1两边的下侧，即沿玻璃基板1的移动方向在玻璃基板1一边的下侧均匀排列3根线性蒸发源。每一个线性蒸发源中只放置一种原料，每个线性蒸发源中的原料为单独的一种金属，玻璃基板一侧下方的3根线性蒸发源中放置的原料分别为线性蒸发源3为铜、线性蒸发源4为铟、线性蒸发源5为镓，每个线性蒸发源都有单独的加热源。玻璃基板1一侧下方的线性蒸发源3、4、5呈倾角排列，线性蒸发源3、4、5排列方向与玻璃基板1水平方向的角度为30度，其可以根据线性蒸发源3、4、5原料配比进行调节。

当开始进行共蒸发工艺时，6根线性蒸发源3、4、5一起加热，通过控制加热源的温度，使得铜、铟、镓三种蒸汽通过线性蒸发源的蒸发孔2均匀充满蒸发区6，且因线性蒸发源3、4、5在玻璃基板1的移动方向上纵向对称排列，因此各金属蒸汽几乎是同时抵达玻璃基板。当玻璃基板1进入蒸发区6时，能够同时接触到均匀混合的铜铟镓蒸汽。每个线性蒸发源都有单独的加热源，当玻璃基板进行蒸发工艺时，可独立对某个蒸发源进行控制。

例如当工艺发生改变需要减少铜的比例时，工艺人员则可以调节线性蒸发源的排列分布，降低其加热温度，使得在保证铟、镓金属蒸汽量不变的情况下，降低铜蒸汽的配比，从而达成工艺调节的目的。

Claims (11)

1.一种铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，包括玻璃基板和线性蒸发源，其特征在于，线性蒸发源沿玻璃基板的移动方向纵向排列在玻璃基板两边的下侧。

2.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述每一个线性蒸发源中只放置一种原料。

3.根据权利要求2所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述每个线性蒸发源中的原料为单独的一种金属。

4.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述每个线性蒸发源都有单独的加热源。

5.根据权利要求1、2、3或4中所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述线性蒸发源沿玻璃基板的移动方向对称排列在玻璃基板两边的下侧。

6.根据权利要求5中所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述线性蒸发源至少为6根，沿玻璃基板的移动方向在玻璃基板一边的下侧至少排列3根线性蒸发源。

7.根据权利要求6所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述线性蒸发源在玻璃基板两边的下侧均匀分布。

8.根据权利要求7所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述玻璃基板一侧下方的3根线性蒸发源中的原料分别为铜、铟和镓。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述玻璃基板一侧下方的线性蒸发源呈倾角排列。

10.根据权利要求9所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述线性蒸发源排列方向与玻璃基板水平方向的角度根据所述线性蒸发源原料配比调节。

11.根据权利要求10所述的铜铟镓硒薄膜电池共蒸发线性源的布置方法，其特征在于，所述线性蒸发源排列方向与玻璃基板水平方向呈30度角。

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