CN109524287A - 离子注入设备及太阳能电池制作方法 - Google Patents
离子注入设备及太阳能电池制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109524287A CN109524287A CN201811628224.1A CN201811628224A CN109524287A CN 109524287 A CN109524287 A CN 109524287A CN 201811628224 A CN201811628224 A CN 201811628224A CN 109524287 A CN109524287 A CN 109524287A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion
- alkali metal
- thin film
- cigs thin
- metal ion
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 120
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 93
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 55
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 100
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 39
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 7
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 7
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000036541 health Effects 0.000 description 5
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 5
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- -1 ion Ion Chemical class 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- NMHFBDQVKIZULJ-UHFFFAOYSA-N selanylideneindium Chemical compound [In]=[Se] NMHFBDQVKIZULJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 208000017983 photosensitivity disease Diseases 0.000 description 2
- 231100000434 photosensitization Toxicity 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical group [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- VIEXQFHKRAHTQS-UHFFFAOYSA-N chloroselanyl selenohypochlorite Chemical compound Cl[Se][Se]Cl VIEXQFHKRAHTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 231100000004 severe toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种离子注入设备及太阳能电池制作方法。所述离子注入应用于铜铟镓硒(CIGS)薄膜制备装置，所述制备装置包括工艺腔，所述工艺腔用于在基板上形成CIGS薄膜，所述离子注入设备包括：离子容置腔，位于所述工艺腔内，所述离子容置腔包括释放口，所述释放口位于所述形成有CIGS薄膜的基板的下方；离子发生构件，位于所述离子容置腔内，用于在所述离子容置腔内产生碱金属离子；离子加速构件，位于所述工艺腔内，用于对所述离子发生构件产生的所述碱金属离子进行加速，使得所述碱金属离子从所述释放口射出，射向所述CIGS薄膜。该技术方案可以精确控制所需的碱金属离子的分布梯度和浓度，得到完美分布的碱金属离子梯度，增强CIGS薄膜的性能，节省能耗。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及离子注入设备及太阳能电池制作方法。
背景技术
目前，在制作铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池时，会先使用坩埚蒸发氟化钠填料在背电极层基板上形成含钠层，然后采用PDT(等离子体扩散处理)的方式，使钠离子向CIGS膜层渗透，这样，在制作CIGS膜时该钠离子就可以促进铜铟硒化合物的优先形成，排挤镓元素向背电极层扩散，有利于光感作用层的加深；还可以钝化CIGS晶格及表面缺陷从而提高空穴载流子浓度，且钠离子的活泼性有利于背电极层与CIGS层的结合活性，PN结的分化更明显，从而提高CIGS薄膜太阳能电池的开路电压。
但是，上述这种制成方式，无法在大面积基板上得到分布均匀的含钠层，这就会造成CIGS薄膜受钠离子渗透影响不均匀，且上述方式只能预制含钠层，然后在CIGS成膜过程中使钠离子向其中渗透从而达到影响晶格或提升电池开路电压与载流子浓度的目的，作用效果需要经过钠离子渗透，且渗透的深度呈一定梯度时才能达到最佳效果，参透深度的控制难度较高。而且上述氟化钠中的氟会在CIGS薄膜制程中会与硒化合生产SeF6气体，被真空系统抽走，但氟化硒在工艺腔开腔维护过程中可能会遇水生成HF剧毒气体，危害人体健康。
发明内容
本发明实施例提供一种离子注入设备及太阳能电池制作方法。可以精确控制所需的碱金属离子的分布梯度和浓度，得到完美分布的碱金属离子梯度，增强CIGS薄膜的性能，节省大量的热蒸镀能耗，防止危害人身健康。所述技术方案如下：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种离子注入设备，应用于铜铟镓硒(CIGS)薄膜制备装置，所述制备装置包括工艺腔，所述工艺腔用于在基板上形成CIGS薄膜以得到CIGS薄膜基板，其特征在于，所述离子注入设备包括：
离子容置腔，位于所述工艺腔内，所述离子容置腔包括释放口，所述释放口位于形成有所述CIGS薄膜的基板的下方，朝向所述CIGS薄膜；
离子发生构件，位于所述离子容置腔内，用于在所述离子容置腔内产生碱金属离子；
离子加速构件，位于所述工艺腔内，用于对所述离子发生构件产生的所述碱金属离子进行加速，使得所述碱金属离子从所述释放口射出，射向所述CIGS薄膜。
在一个实施例中，所述离子发生构件包括：
碱金属靶材，位于所述离子容置腔内；
直流脉冲电源接口，用于连接直流脉冲电源，所述直流脉冲电源的阳极连接所述工艺腔的壳体，所述直流脉冲电源的阴极连接所述碱金属靶材；
导管，所述导管的一端连通所述离子容置腔，另一端连通至所述工艺腔外部，用于向所述离子容置腔内导入惰性气体。
在一个实施例中，所述碱金属靶材包括卧式靶材。
在一个实施例中，所述卧式靶材包括圆柱卧式旋转靶材；所述离子注入设备还包括：
控制器；
电机，连接所述控制器和所述圆柱卧式旋转靶材，用于在所述控制器的控制下带动所述圆柱卧式旋转靶材旋转。
在一个实施例中，所述释放口包括所述离子容置腔的顶部开口；所述离子加速构件还包括：
线圈，螺旋缠绕在所述离子容置腔的外壁；
脉冲电源接口，用于连接脉冲电源，所述脉冲电源的两端分别连接所述线圈的两端，用于使所述线圈产生磁场，所述磁场用于对所述离子容置腔内的碱金属离子进行加速，使所述碱金属离子从所述释放口射出。
在一个实施例中，所述离子加速构件还包括：
接地金属板，位于所述形成有CIGS薄膜的基板的CIGS薄膜所在面的相对面与工艺腔的顶部之间，与所述形成有CIGS薄膜的基板平行。
在一个实施例中，所述离子注入设备包括两个所述离子容置腔以及分别位于两个所述离子容置腔内的两个所述离子发生构件；其中两个所述离子容置腔的所述释放口以一定的角度相对；
所述离子加速构件包括粒子对撞器，所述粒子对撞器上设置有输入口和输出口，所述输入口连通两个所述离子容置腔的释放口，所述粒子对撞器用于使从所述输入口输入的产生于两个所述离子容置腔的所述碱金属离子进行加速后对撞，并使对撞后的碱金属离子从所述输出口射出，射向所述CIGS薄膜。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种太阳能电池制作方法，包括：
在基板上沉积背电极层；
在所述背电极层上制作CIGS薄膜，形成CIGS薄膜基板；
产生预设数量的碱金属离子，将所述碱金属离子按照预设速度射向所述CIGS薄膜，形成注入有所述碱金属离子的CIGS薄膜基板。
在一个实施例中，所述方法还包括：
将所述注入有碱金属离子的CIGS薄膜基板进行退火处理。
在一个实施例中，所述退火处理时的退火温度的范围为500至600℃；退火时间的范围为10至40分钟。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实施例可以通过上述的离子注入设备采用离子注入技术将碱金属离子注入至CIGS薄膜，该离子注入技术注入的碱金属离子，均匀性极佳(尤其体现在大面积基板上)，优化了碱金属离子分布均匀性不佳的问题；该离子注入设备还可以通过控制离子速度和数量来精确控制所需的碱金属离子的分布梯度和浓度，得到完美分布的碱金属离子梯度，增强CIGS薄膜的性能，且离子注入的方式不需要使用氟化钠，可以杜绝氟化物的生成，防止危害人身健康；另外，离子注入技术的应用条件无高温要求，可以节省大量的热蒸镀能耗。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种离子注入设备的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种离子注入设备的结构示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种离子注入设备的结构示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种太阳能电池制作方法的流程图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种太阳能电池制作方法流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种离子注入设备的结构示意图，该离子注入设备应用于铜铟镓硒(CIGS)薄膜制备装置1，所述制备装置1包括工艺腔11，如图1所示，该离子注入设备包括离子容置腔12，离子发生构件13，离子加速构件14。
这里，所述工艺腔11用于在基板上形成CIGS薄膜，该工艺腔11可以是真空腔，该离子容置腔12位于所述工艺腔11内，所述离子容置腔12包括释放口121，所述释放口121位于形成有所述CIGS薄膜的基板20的的下方，离子发生构件13位于所述离子容置腔12内，用于在所述离子容置腔12内产生碱金属离子；离子加速构件14，位于所述工艺腔11内，用于对所述离子发生构件13产生的碱金属离子进行加速，使得所述碱金属离子从所述释放口121射出；射向所述CIGS薄膜。
这里，如图1所示，该工艺腔11内还设置有传输构件15，该传输构件15位于所述工艺腔11内，用于传输进入所述工艺腔11的基板20，示例的，如图1所示，传输构件15可以按照图1所示的箭头方向传输基板20，如此可以使得所述基板20各区域的CIGS薄膜均能经过所述释放口121并接收到所述释放口121射出的碱金属离子。
这里，该离子发生构件13可以产生预设数量的碱金属离子，如此就可以精确控制射入CIGS薄膜的碱金属离子浓度，该离子加速构件14可以对离子发生构件13产生的碱金属离子加速至预设速度，使该碱金属离子按照预设速度射入CIGS薄膜，精确控制射入CIGS薄膜的碱金属离子深度，这样在基板上沉积背电极层，并在所述背电极层上制作CIGS薄膜后，就可以通过上述离子注入设备将所需的碱金属离子精确注入基板上的CIGS薄膜，射入深度与浓度可精确控制，从而得到完美分布的碱金属离子梯度；如此就可以达到以下几个最佳效果：1)促进铜铟硒化合物的优先形成，排挤镓元素向基板上的背电极层扩散，有利于光感作用层的加深；2)钝化CIGS晶格及表面缺陷从而提高空穴载流子浓度；3)碱金属离子的活泼性有利于背电极层与CIGS薄膜的结合活性，PN结的分化更明显，从而提高CIGS薄膜太阳能电池的开路电压。
这里，该碱金属可以是钠、钾等碱金属，从成本和性能考虑，优选的，该碱金属为钠。
优选的，背电极层可以为钼层。
本实施例可以通过上述的离子注入设备采用离子注入技术将碱金属离子注入至CIGS薄膜，该离子注入技术均匀性极佳(尤其体现在大面积基板上)，优化了碱金属离子分布均匀性不佳的问题；该离子注入设备还可以通过控制离子速度和数量来精确控制所需的碱金属离子的分布梯度和浓度，得到完美分布的碱金属离子梯度，增强CIGS薄膜的性能，且离子注入的方式不需要使用氟化钠，可以杜绝氟化物的生成，防止危害人身健康；另外，离子注入技术的应用条件无高温要求，可以节省大量的热蒸镀能耗。
在一种可能的实施方式中，图2是根据一示例性实施例示出的一种应用于铜铟镓硒CIGS薄膜的离子注入设备的结构示意图，如图2所示，所述离子发生构件13包括：碱金属靶材131，位于所述离子容置腔12内。直流脉冲电源接口132，该直流脉冲电源接口132外接有直流脉冲电源，使得该直流脉冲电源接口132可以提供直流脉冲电，所述直流脉冲电源接口132使得直流脉冲电源的阳极连接所述工艺腔11的壳体，所述直流脉冲电源的阴极连接所述碱金属靶材131。导管133，所述导管133的一端连通所述离子容置腔12，另一端连通至所述工艺腔11外部，用于向所述离子容置腔12内导入惰性气体。
这里，可以采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)技术，在直流脉冲电源接口132的供电作用下，使导管133导入的惰性气体如氩气加速击向碱金属靶材131，碱金属靶材131上的碱金属离子被氩离子击落后形成待加速的碱金属离子。
这里，可以通过控制直流脉冲电源接口132的供电功率来控制产生的碱金属离子的数量，如此，就可以按照需要控制直流脉冲电源接口132的供电功率来产生预设数量的碱金属离子。
本实施例可以采用PVD技术，在直流脉冲电源接口提供的电压作用下，使导管导入的惰性气体击落碱金属靶材上的碱金属离子，产生预设数量的碱金属离子，实现简单。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述碱金属靶材131包括卧式靶材。
这里，该碱金属靶材可以是立式靶材，也可以是为卧式靶材，但是为了配合CIGS共蒸发的工作模式，该传输构件15是在水平方向上传输基板20，为了方便将产生的碱金属离子射向基板20上的CIGS薄膜，该离子发生构件13需要位于形成有CIGS薄膜的基板下方，采用的碱金属靶材131为卧式靶材。
本实施例中的碱金属靶材可以为卧式靶材，可以配合CIGS共蒸发的工作模式，方便将产生的碱金属离子射向水平方向上的基板上的CIGS薄膜，也有利于在工艺腔内的空间利用。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述碱金属靶材131还包括圆柱卧式旋转靶材，控制器(图中未显示)；电机(图中未显示)，连接所述控制器和所述圆柱卧式旋转靶材131，所述电机用于在所述控制器的控制下带动所述圆柱卧式旋转靶材131旋转。
这里，该碱金属靶材可以是板型靶材，也可以是圆柱卧式旋转靶材，但是为了提高靶材上碱金属的利用率，本实施中的碱金属靶材可以是圆柱卧式旋转靶材，控制器可以在惰性气体冲击该圆柱卧式旋转靶材的过程中，控制电机带动圆柱卧式旋转靶材旋转，使得碱金属靶材上的各个区域的碱金属离子均可以被击落。优选的，电机可以在所述控制器的控制下带动所述圆柱卧式旋转靶材131匀速旋转，使得碱金属靶材上的碱金属离子可以被均匀地击落。
本实施例中的碱金属靶材可以为圆柱卧式旋转靶材，可以提高靶材上碱金属的利用率。
图2是根据一示例性实施例示出的一种应用于铜铟镓硒CIGS薄膜的离子注入设备，如图2所示，所述释放口121位于所述离子容置腔12的顶部；所述离子加速构件14还包括：线圈142，螺旋缠绕在所述离子容置腔12的外壁；脉冲电源接口143，该脉冲电源接口143外接有脉冲电源，使该脉冲电源接口143可以提供脉冲电，所述脉冲电源接口143使得该脉冲电源的两端分别连接所述线圈142的两端，用于使所述线圈142产生磁场，所述磁场用于对所述离子容置腔12内的碱金属离子进行加速，使所述碱金属离子从所述释放口121射出。
这里，离子发生构件13在该离子容置腔12内产生碱金属离子后，该离子容置腔12外缠绕的线圈142产生的磁场就可以对碱金属离子产生向形成有CIGS薄膜的基板20运动的力，在到达基板20的CIGS薄膜的这段距离内速度逐渐增加，使该碱金属离子以一定的速度从所述释放口121射出。
这里，可以通过控制脉冲电源接口143提供的电流大小来控制该线圈形成的磁场强度，进而控制该碱金属离子的速度，使离子容置腔12内产生碱金属离子以预设速度射向传输构件15上的基板20上的CIGS薄膜，该碱金属离子的射入速度不同，则进入该形成有CIGS薄膜的基板20的CIGS薄膜内的深度也不同，如此配合产生的碱金属离子的数量，可以将预设数量的碱金属离子注入至CIGS薄膜的预设深度的位置处，在该CIGS薄膜中形成完美分布的碱金属离子梯度。
本实施例可以通过在该离子容置腔外缠绕的线圈通电后产生的磁场对碱金属离子进行加速，使得该碱金属离子按照预设速度射出，实现简单。
在一种可能的实施方式中，所述离子加速构件14还包括：接地金属板144，位于形成有CIGS薄膜的基板20的CIGS薄膜所在面的相对面与工艺腔的顶部之间，与所述形成有CIGS薄膜的基板20平行。
这里，该接地金属板144可以作为碱金属离子运动的目标物，对该碱金属离子的运动起到导向作用，由于该接地金属板144位于基板20的CIGS薄所在面的相对面，碱金属离子向着该接地金属板144运动的过程中，就会被形成有CIGS薄膜的基板20正面的CIGS薄膜吸收。
本实施例可以在所述形成有CIGS薄膜的基板的CIGS薄膜所在面的相对面与工艺腔的顶部之间设置与基板平行的接地金属板，引导该碱金属离子向着基板上的CIGS薄膜运动。
在一种可能的实施方式中，图3是根据一示例性实施例示出的一种应用于铜铟镓硒CIGS薄膜的离子注入设备，如图3所示，该离子注入设备包括两个所述离子容置腔12以及分别位于两个所述离子容置腔12内的两个离子发生构件13；其中两个离子容置腔12的释放口121以一定的角度相对。
如图3所示，所述离子加速构件14可以是粒子对撞器，所述粒子对撞器上设置有输入口和所述输出口141，所述输入口连通所述两个离子容置腔12的释放口121，所述粒子对撞器用于使从所述输入口输入的两个离子容置腔12的碱金属离子进行加速后对撞，并使对撞后的碱金属离子从所述输出口141射出，射向基板20上的CIGS薄膜。
这里，该离子容置腔12内的离子发生构件13可以是图2所示的离子发生构件13，每个离子发生构件13均包括碱金属靶材、连接直流脉冲电源的直流脉冲电源接口和导管，如此就可以采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)技术，在直流脉冲电源的供电作用下，使导管导入的惰性气体如氩气加速击向碱金属靶材，碱金属靶材上的碱金属离子被氩离子击落后形成具有一定速度的碱金属离子，可以从离子容置腔12的释放口121处射出。该两个离子发生构件13产生的两束碱金属离子分别从两个离子容置腔12的释放口121处射出后，可以从粒子对撞器的输入口射入，此时，该粒子对撞器可以对射入的碱金属离子加速，由于两个离子容置腔12的释放口121以一定的角度相对，故加速后的两束碱金属离子就可以产成对撞，通过对相对的两个离子容置腔12的释放口121的角度设置，对撞后的碱金属离子可以从该输出口141射出，射向基板上的CIGS薄膜。
本实施例可以通过高能粒子对撞的方式，对产生的碱金属离子进行加速，实现简单。
本实施例还提供了一种太阳能电池制作方法，图4是根据一示例性实施例示出的一种太阳能电池制作方法的流程示意图，如图4所示，所述太阳能电池制作方法包括以下步骤401至403。
在步骤401中，在基板上沉积背电极层。
在步骤402中，在在所述背电极层上制作CIGS薄膜，形成CIGS薄膜基板。
在步骤403中，产生预设数量的碱金属离子，将所述碱金属离子按照预设速度射向所述CIGS薄膜，形成注入有所述碱金属离子的CIGS薄膜基板。
这里，可以先在基板上沉积背电极层，然后在背电极层上制作CIGS薄膜，该CIGS薄膜可以通过共蒸发法、溅射-硒化法、电沉积法等方法制作。在基板上形成CIGS薄膜后，可以通过上述离子注入设备将所需的碱金属离子精确注入至基板上的CIGS薄膜。
这里，可以通过上述离子注入设备中的离子发生构件13产生预设数量的碱金属离子，精确控制射入CIGS薄膜的碱金属离子浓度，通过上述离子注入设备中的离子加速构件14对离子发生构件13产生的碱金属离子按照预设速度射入CIGS薄膜，精确控制射入CIGS薄膜的碱金属离子深度，这样就可以射入深度与浓度可精确控制，从而得到完美分布的碱金属离子梯度；在高显微条件下可观测到该CIGS薄膜的膜层内近乎完美的碱金属梯度分布，如此就可以达到以下几个最佳效果：1)促进铜铟硒化合物的优先形成，排挤镓元素向基板上的背电极层扩散，有利于光感作用层的加深；2)钝化CIGS晶格及表面缺陷从而提高空穴载流子浓度；3)碱金属离子的活泼性有利于背电极层与CIGS薄膜的结合活性，PN结的分化更明显，从而提高CIGS薄膜太阳能电池的开路电压。如此就可以更好的实现了碱金属离子对CIGS的功率提升作用。
本实施例可以通过离子注入设备采用离子注入技术将碱金属离子注入至CIGS薄膜，该离子注入技术均匀性极佳(尤其体现在大面积基板上)，优化了碱金属离子分布均匀性不佳的问题；该方法还可以通过控制离子速度和数量来精确控制所需的碱金属离子的分布梯度和浓度，得到完美分布的碱金属离子梯度，增强CIGS薄膜的性能，且离子注入的方式不需要使用氟化钠，可以杜绝氟化物的生成，防止危害人身健康。
在一种可能的实施方式中，图5是根据一示例性实施例示出的一种太阳能电池制作方法，如图5所示，上述太阳能电池制作方法还包括以下步骤404。
在步骤404中，将所述注入有碱金属离子的CIGS薄膜基板进行退火处理。
这里，采用离子注入技术向基板的CIGS薄膜内注入碱金属离子时，该碱金属离子可以对CIGS薄膜的打击会破坏的部分CIGS晶格，故为了修复碱金属离子打击而破坏的部分CIGS晶格，本实施例可以在注入碱金属离子后进行退火工艺进行修复。
这里需要说明的是，退火修复的参数可以参考CIGS薄膜退火相关需求。
本实施例可以将所述注入有碱金属离子的CIGS薄膜基板进行退火处理，可以修复碱金属离子打击而破坏的部分CIGS晶格。
在一种可能的实施方式中，所述退火处理时的退火温度的范围包括500至600℃；退火时间的范围包括10至40分钟。
这里，优选的，该退火温度可以是550℃，该退火时间越长越好，但是时间也不宜过长，以免浪费时间，故本实施例中该退火时间的范围包括10至40分钟。示例的，该退火温度可以是550℃，退火时间可以是30分钟，或者，该退火温度可以是600℃，退火时间可以是10分钟，或者，该退火温度可以是500℃，退火时间可以是40分钟。
在一种可能的实施方式中，所述碱金属离子包括钠离子。
这里，该碱金属可以是钠、钾等碱金属，从成本和性能考虑，优选的，本实施例中的该碱金属可以为钠，成本低且性能好。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种离子注入设备，应用于铜铟镓硒(CIGS)薄膜制备装置，所述制备装置包括工艺腔，所述工艺腔用于在基板上形成CIGS薄膜以得到CIGS薄膜基板，其特征在于，所述离子注入设备包括：
离子容置腔，位于所述工艺腔内，所述离子容置腔包括释放口，所述释放口位于所述CIGS薄膜基板的下方，朝向所述CIGS薄膜；
离子发生构件，位于所述离子容置腔内，用于在所述离子容置腔内产生碱金属离子；
离子加速构件，位于所述工艺腔内，用于对所述离子发生构件产生的所述碱金属离子进行加速，使得所述碱金属离子从所述释放口射出，射向所述CIGS薄膜。
2.根据权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，所述离子发生构件包括：
碱金属靶材，位于所述离子容置腔内；
直流脉冲电源接口，用于连接直流脉冲电源，所述直流脉冲电源接口的阳极连接所述工艺腔的壳体，所述直流脉冲电源接口的阴极连接所述碱金属靶材；
导管，所述导管的一端连通所述离子容置腔，另一端连通至所述工艺腔外部，用于向所述离子容置腔内导入惰性气体。
3.根据权利要求2所述的离子注入设备，其特征在于，
所述碱金属靶材包括卧式靶材。
4.根据权利要求3所述的离子注入设备，其特征在于，所述卧式靶材包括圆柱卧式旋转靶材；所述离子注入设备还包括：
控制器；
电机，连接所述控制器和所述圆柱卧式旋转靶材，用于在所述控制器的控制下带动所述圆柱卧式旋转靶材旋转。
5.根据权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，所述释放口位于所述离子容置腔的顶部；所述离子加速构件还包括：
线圈，螺旋缠绕在所述离子容置腔的外壁；
脉冲电源接口，用于连接脉冲电源，所述脉冲电源接口的两端分别连接所述线圈的两端，用于使所述线圈产生磁场，所述磁场用于对所述离子容置腔内的碱金属离子进行加速，使所述碱金属离子从所述释放口射出。
6.根据权利要求5所述的离子注入设备，其特征在于，所述离子加速构件还包括：
接地金属板，位于所述CIGS薄膜基板的所述CIGS薄膜所在面的相对面与工艺腔的顶部之间，与所述CIGS薄膜基板平行。
7.根据权利要求1所述的离子注入设备，其特征在于，所述离子注入设备包括两个所述离子容置腔以及分别位于两个所述离子容置腔内的两个所述离子发生构件；其中两个所述离子容置腔的所述释放口以一定的角度相对；
所述离子加速构件包括粒子对撞器，所述粒子对撞器上设置有输入口和输出口，所述输入口连通两个所述离子容置腔的释放口，所述粒子对撞器用于使从所述输入口输入的产生于两个所述离子容置腔的所述碱金属离子进行加速后对撞，并使对撞后的碱金属离子从所述输出口射出，射向所述CIGS薄膜。
8.一种太阳能电池制作方法，其特征在于，包括：
在基板上沉积背电极层；
在所述背电极层上制作CIGS薄膜，形成CIGS薄膜基板；
产生预设数量的碱金属离子，将所述碱金属离子按照预设速度射向所述CIGS薄膜，形成注入有所述碱金属离子的CIGS薄膜基板。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，所述将所述碱金属离子按照预设速度射向所述CIGS薄膜的步骤之后，所述方法还包括：
将所述注入有碱金属离子的CIGS薄膜基板进行退火处理。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池制作方法，其特征在于，
所述退火处理时的退火温度的范围为500至600℃；退火时间的范围为10至40分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811628224.1A CN109524287A (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 离子注入设备及太阳能电池制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811628224.1A CN109524287A (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 离子注入设备及太阳能电池制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109524287A true CN109524287A (zh) | 2019-03-26 |
Family
ID=65798246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811628224.1A Pending CN109524287A (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 离子注入设备及太阳能电池制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109524287A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111403558A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-07-10 | 深圳先进技术研究院 | 高效率柔性叠层薄膜太阳能电池及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0855800A (ja) * | 1994-06-09 | 1996-02-27 | Sony Corp | プラズマ発生装置 |
| KR20090044027A (ko) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | 주식회사 엘지화학 | Ｃｉ(ｇ)ｓ 태양전지 후면 전극의 제조방법 |
| US20120152727A1 (en) * | 2010-11-24 | 2012-06-21 | Applied Materials, Inc. | Alkali Metal Deposition System |
| KR101709999B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2017-02-24 | 한국생산기술연구원 | ZnO 확산 방지층을 갖는 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| CN209804588U (zh) * | 2018-12-28 | 2019-12-17 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | 离子注入设备 |
-
2018
- 2018-12-28 CN CN201811628224.1A patent/CN109524287A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0855800A (ja) * | 1994-06-09 | 1996-02-27 | Sony Corp | プラズマ発生装置 |
| KR20090044027A (ko) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | 주식회사 엘지화학 | Ｃｉ(ｇ)ｓ 태양전지 후면 전극의 제조방법 |
| US20120152727A1 (en) * | 2010-11-24 | 2012-06-21 | Applied Materials, Inc. | Alkali Metal Deposition System |
| KR101709999B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2017-02-24 | 한국생산기술연구원 | ZnO 확산 방지층을 갖는 태양 전지 및 그 제조 방법 |
| CN209804588U (zh) * | 2018-12-28 | 2019-12-17 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | 离子注入设备 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111403558A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-07-10 | 深圳先进技术研究院 | 高效率柔性叠层薄膜太阳能电池及其制备方法 |
| CN111403558B (zh) * | 2020-04-02 | 2023-01-03 | 深圳先进技术研究院 | 高效率柔性叠层薄膜太阳能电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106637112A (zh) | 用于燃料电池金属双极板的卧式磁控溅射系统及镀膜工艺 | |
| KR100933193B1 (ko) | 박막 제조 장치 및 박막 제조 방법 | |
| CN102953035B (zh) | 多模式交变耦合磁场辅助电弧离子镀沉积弧源设备 | |
| CN102758186B (zh) | 一种电弧离子镀设备 | |
| CN1486502A (zh) | 离子源 | |
| CN107058970B (zh) | 一种燃料电池金属极板真空镀膜流水线设备及其镀膜方法 | |
| TW200536951A (en) | Ion implantation system and ion implantation device | |
| CN106684325A (zh) | 一种铌掺杂二氧化锡薄膜锂离子电池负极极片及其制备方法，锂离子电池 | |
| CN105200381B (zh) | 阳极场辅磁控溅射镀膜装置 | |
| CN109524287A (zh) | 离子注入设备及太阳能电池制作方法 | |
| CN102912306A (zh) | 计算机自动控制的高功率脉冲磁控溅射设备及工艺 | |
| CN209804588U (zh) | 离子注入设备 | |
| WO2003009394A1 (en) | Method of film-forming transparent electrode layer and device therefor | |
| CN202072760U (zh) | 一种电弧离子镀设备 | |
| CN107452832A (zh) | 退火处理装置以及退火处理方法 | |
| Shinto et al. | Progress of the J-PARC cesiated RF-driven negative hydrogen ion source | |
| CN214115692U (zh) | 薄膜基体镀前等离子体处理设备 | |
| CN109576652A (zh) | 一种电弧离子镀膜装置 | |
| CN110197785A (zh) | 一种制备防炫光玻璃的蚀刻系统及制备方法 | |
| CN103526166B (zh) | 矩形平面阴极弧源和阴极靶材烧蚀装置 | |
| CN104372296B (zh) | 一种利用电子束蒸发制备金属薄膜的方法 | |
| CN102134696A (zh) | Cr4Mo4V钢轴承碳氮等离子体基离子升温注渗方法 | |
| CN105112862B (zh) | 在纯钆表面形成钆铜合金层的材料及制备方法 | |
| WO2008035587A1 (fr) | Système de traitement sous vide | |
| CN105862005A (zh) | 等离子体增强磁控溅射系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100076 6015, 6th floor, building 8, 9 Yingshun Road, Yinghai Town, Daxing District, Beijing Applicant after: Beijing Dingrong Photovoltaic Technology Co.,Ltd. Address before: 3001, room 6, building No. 7, Rongchang East Street, Beijing economic and Technological Development Zone, Beijing, Daxing District 100176, China Applicant before: BEIJING APOLLO DING RONG SOLAR TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210422 Address after: No. 201, No. 1 A, No. 1 A (Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.), Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Qianhai Applicant after: Shenzhen Zhengyue development and Construction Co.,Ltd. Address before: 100076 6015, 6th floor, building 8, 9 Yingshun Road, Yinghai Town, Daxing District, Beijing Applicant before: Beijing Dingrong Photovoltaic Technology Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20210917 Address after: 201203 3rd floor, no.665 Zhangjiang Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai Applicant after: Shanghai zuqiang Energy Co.,Ltd. Address before: 518066 Room 201, building A, No. 1, Qian Wan Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen, Guangdong (Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.) Applicant before: Shenzhen Zhengyue development and Construction Co.,Ltd. |
|
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |