CN114318293A - 一种电池片成膜气氛控制方法、成膜系统和成膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池片成膜气氛控制方法、成膜系统和成膜方法，属于电池成膜技术领域。它包括预先设定电池片成膜气氛中所需的标准水汽分压P_标＝P₁±P₂，其中P₁‑P₂为标准水汽分压的最低值，P₁+P₂为标准水气分压的最高值；将待成膜电池片置于成膜腔体中，成膜腔体中设有温度可调的冷阱盘管，冷阱盘管的温度调节范围为‑180℃～‑100℃；电池片成膜气氛中的实际水汽分压为P_实，若P_实＞P₁+P₂，则通过降低冷阱盘管的温度来降低P_实并使其在P₁±P₂范围内；若P_实＜P₁‑P₂，则通过增加冷阱盘管的温度来增加P_实并使其在P₁±P₂范围内。本发明能有效控制电池片成膜气氛中的水汽含量，进而提升成膜电池片的转换效率Eta等性能。

Description

一种电池片成膜气氛控制方法、成膜系统和成膜方法

技术领域

本发明属于电池成膜技术领域，更具体地说，涉及一种电池片成膜气氛控制方法、成膜系统和成膜方法。

背景技术

当前异质结电池的透明导电薄膜(TCO)成膜制程中对效率影响最大的问题就是真空腔室成膜气氛的水汽问题，极大的影响了产品的串联电阻降低了填充因子，进一步还会影响开路电压，使电池效率产生损失且效率离散性增大，低效片增多。而水汽的产生主要由于ITO、AZO等TCO镀在腔体和托盘上之后，托盘在大气中停留时TCO薄膜吸附空气中的水汽，托盘在真空中又会持续释放水汽吸附在腔体的TCO薄膜表面，长此以往的积累导致成膜过程中气氛中的水汽含量较高。

而对于TCO成膜，申请人发现水汽的含量并不是越低越好，它有一个合理的水汽分压的范围，既不能太高也不能太低，太高或太低都会导致电池的效率受影响。这就对水汽的控制提出了严格要求，目前行业内普遍的做法就是在腔体内增加冷阱盘管(管道内是制冷剂，管道表面为固定的低温)对水汽进行吸附。但这种做法只能保证水汽相对之前维持在一个更低的水准，并不能对水汽含量进行控制使其稳定维持在工艺需求的范围内，不能保证长期的工艺稳定，在腔体及托盘较新时，水汽含量会偏低。另外也无法及时准确的去进行调整，导致有一个较长的时间差去进行调整从而会产生较多的异常片。

因此，目前亟需设计一种能够有效控制电池片成膜气氛中的水汽含量的方法，以满足电池片成膜工艺的需求。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中的电池片成膜设备无法有效控制成膜气氛中的水汽含量，导致电池片性能下降的问题，本发明提供一种电池片成膜气氛控制方法、成膜系统和成膜方法，能够有效解决电池片性能下降的问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种电池片成膜气氛控制方法，预先设定电池片成膜气氛中所需的标准水汽分压P_标＝P₁±P₂，其中P₁-P₂为标准水汽分压的最低值，P₁+P₂为标准水气分压的最高值；将待成膜电池片置于成膜腔体中，成膜腔体中设有温度可调的冷阱盘管，冷阱盘管的温度调节范围为-180℃～-100℃；电池片成膜气氛中的实际水汽分压为P_实，若P_实＞P₁+P₂，则通过降低冷阱盘管的温度来降低P_实并使其在P₁±P₂范围内；若P_实＜P₁-P₂，则通过增加冷阱盘管的温度来增加P_实并使其在P₁±P₂范围内。本发明通过预先设定与电池片表面薄膜对应的标准水汽分压，调节冷阱盘管的温度来控制成膜气氛中的水汽分压在标准水汽分压范围内，从而有效解决无法有效控制成膜气氛中水汽含量、电池片性能下降的问题。

优选地，所述P₁＝K₁*K₂*(10^-6tor～10^-5tor)，其中K₁为薄膜影响因子，K₁＝0.1～10，K₂为成膜腔体影响因子，K₂＝0.8～1.2；所述P₂＝(0.5～1.5)*10^-6tor。需要说明的是，由于不同材料或成分的TCO的特性不同，其在制膜过程中所需的标准水气分压也是不同的，因此薄膜影响因子K₁即为薄膜对P_标的影响范围，可以控制在0.1～10范围内。而不同的成膜设备内部的成膜腔体体积、形状以及周围环境可能也略有差异，对P_标的影响范围可以控制在0.8～1.2，即成膜腔体影响因子K₂。因此，对于电池片表面的TCO制膜，成膜气氛中的P_标优选控制在K₁*K₂*(10^-6tor～10^-5tor)±(0.5～1.5)*10^-6tor范围内。

优选地，所述冷阱盘管的温度调节范围为-140℃～-110℃，该范围考虑了冷阱盘管表面温度快速的控制、实际所需的水汽吸附效果以及冷阱装置的可实现性，在该优选范围内能够更加快速有效地控制水汽含量，保证电池片性能的稳定性。

优选地，当P_实＜P₁-P₂时，若将冷阱盘管温度升至最高仍不能使P_实在P₁±P₂范围内，则通过水汽增补装置向成膜腔体中补充水汽至P_实在P₁±P₂范围内。这主要是考虑到整个成膜腔体中的液态水和气态水总含量可能会低于P_标，这种情况下一味地升高冷阱盘管温度不但无法实现成膜气氛中水汽含量的增加，还可能对电池片性能产生影响，因此需要额外的补充水汽，保证成膜腔体中有足够可调的水汽分压范围，进而保证电池片性能可控。例如，一方面考虑到成膜设备可能更换新护板或更换新托盘，即在设备使用初期的含水量较低，冷阱盘管将温度升至最高也可能无法向成膜腔体内提供足够的水汽，此时需要额外的水汽增补装置向成膜腔体内增补水汽；另一方面，对于特殊的电池片成膜工艺可能需求相对较高的水汽量，此时也需要补充额外的水汽。

在所述电池片表面制备的薄膜包括透明导电薄膜，优选地，透明导电薄膜为锡掺杂三氧化铟薄膜(ITO)，所述P₁＝K₂*(2*10^-6tor～7*10^-6tor)，P₂＝(0.8～1)*10^-6tor；

优选地，透明导电薄膜为铝掺杂氧化锌薄膜(AZO)；所述P₁＝K₂*(10^-6tor～6*10^{- 6}tor)，P₂＝(0.8～1)*10^-6tor；

优选地，透明导电薄膜为钨掺杂三氧化铟薄膜(IWO)或镓掺杂氧化锌薄膜(GZO)或氟掺杂氧化锡薄膜(FTO)。对此需要说明的是，本发明对多种TCO的成膜气氛控制原理类似，在成膜气氛中含有过高或过低的水汽分压情况下，都会导致沉积TCO的电池片性能降低，只有控制在P_标范围内才能保证电池片性能。因此本发明对其中几种常用的TCO进行举例说明，无法对所有TCO种类进行穷举，这并非对本发明保护范围的限定。

本发明的一种成膜系统，应用本发明中所述的一种电池片成膜气氛控制方法，其包括成膜腔体、可循环进出成膜腔体的托盘、水汽增补装置、冷阱装置、水汽检测装置，成膜腔体中设有冷阱盘管；所述水汽增补装置和水汽检测装置分别与成膜腔体连通；所述冷阱装置包括冷阱主机，所述冷阱主机通过冷阱进管和冷阱出管与冷阱盘管相连，冷阱主机用于控制冷阱盘管的温度。

优选地，所述水汽检测装置为残余气体分析仪，与成膜腔体连通。残余气体分析仪(RGA)是一种能有效测量低压环境中存在的气体化学成分的质谱仪，它实际上是将气体的各个成分电离以生成各种离子，然后检测并确定质荷比，在本发明中用于确定成膜气氛中的水汽分压。

优选地，所述水汽增补装置包括加热丝、水箱、质量流量控制器和连接件；加热丝设于所述水汽增补装置的内部，用于对所述水汽增补装置内的水汽系统加热；水箱通过管路与成膜腔体相连，质量流量控制器设置于该管路上，连接件设于管路的一端将管路与成膜腔体相连。

优选地，所述成膜腔体底部中间位置设有水汽进口，水汽增补装置与水汽进口相连。

水汽增补装置采用水高温蒸发加速的原理，通过将水箱中的液态水蒸发后通过MFC(质量流量控制器)控制通入成膜腔体的流量。另外整个装置都需要做加热处理以确保水汽在管道中不会冷凝影响通入效果，装置的水汽进口从成膜腔体中间馈入考虑到水汽扩散的均匀性，因为从侧面馈入会存在被单边冷阱吸附较多导致两端水汽不均匀的情况。因此，上述设置能够有效控制增补的水汽在成膜腔体中均匀扩散。

优选地，还包括PLC控制器(可编程逻辑控制器)；PLC控制器分别与水汽增补装置、冷阱装置和水汽检测装置通讯连接。

本发明的一种成膜方法，将待成膜电池片放入成膜腔体中后对成膜腔体抽真空，检测成膜腔体中的P_实，应用本发明中所述的一种电池片成膜气氛控制方法将P_实控制在P₁±P₂范围内，再在待成膜电池片表面沉积透明导电薄膜，沉积方法包括磁控溅射或蒸镀，其中磁控溅射包括纯直流或脉冲直流或中频或射频磁控溅射。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种电池片成膜气氛控制方法，对电池片的TCO成膜过程中的水汽分压进行控制，将水汽作为一项影响电池片性能的重要工艺参数进行控制，减少甚至消除了由于水汽过高造成的异质结电池串阻Rser上升、填充因子FF下降、开路电压Uoc下降，以及水汽过低造成的短路电流Isc下降、串阻Rser上升、填充因子FF下降的问题；本发明能够根据电池片表面薄膜设定P_标，进而将成膜完成的电池片转换效率Eta最大化，提升了电池效率，同时进一步提升成膜系统稼动率、运行成本和市场竞争力，使其更加适配异质结电池片TCO工艺。

(2)本发明的一种成膜系统，使用温度自动可调的低温冷阱装置+水汽检测装置+水汽增补装置的闭环控制，另外可选地通过PLC实现软件自动或用户手动控制，实现对成膜气氛中的水汽含量的可控，从而减少因水汽超出范围导致的串阻Rs、填充因子FF、短路电流Isc及开路电压Uoc的损失，减少低效电池片的产出。

(3)本发明的一种成膜方法，基于本发明的电池片成膜气氛控制方法，在合理控制电池片成膜气氛中水汽含量的情况下，能够有效制备出性能优异的电池片，减少异常片的产出。

附图说明

图1为本发明的成膜系统示意图；

图2为本发明的水汽分压和平均冷阱温度变化曲线示意图；

图3为本发明实施例1的流程示意图；

图4为本发明实施例1中水汽分压增加量和水汽通量的变化示意图；

图5为本发明实施例1中水汽分压减少量和温度变化量的变化示意图；

图6为本发明实施例1的转换效率Eta随成膜气氛中的水汽分压变化示意图；

图7为本发明实施例1的转换效率Isc随成膜气氛中的水汽分压变化示意图；

图8为本发明实施例1的转换效率Uoc随成膜气氛中的水汽分压变化示意图；

图9为本发明实施例1的转换效率FF随成膜气氛中的水汽分压变化示意图；

图10为本发明实施例1的转换效率Rser随成膜气氛中的水汽分压变化示意图；

图11为本发明实施例4的转换效率Eta随成膜气氛中的水汽分压变化示意图。

图中：

100、成膜腔体；101、托盘；102、水汽进口；

200、残余气体分析仪；

300、冷阱主机；310、冷阱进管；320、冷阱出管；

400、水箱；410、质量流量控制器；420、加热丝；430、连接件。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例，其中本发明的特征由附图标记标识。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“顶部”、“底部”、“中间”、“外部”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本发明根据水的饱和蒸汽压随着温度提升而提升、随着温度降低而降低的物理常识，如图2所示的水汽分压和平均冷阱温度变化曲线，通过使用温度自动可调的低温冷阱装置+水汽检测装置+水汽增补装置的闭环控制，以及PLC控制器(可编程逻辑控制器)实现软件自动或用户手动控制，实现成膜系统内成膜腔体100中水汽分压的控制，简单示意如图1所示。

水汽检测装置检测成膜腔体100中的水汽含量，取系统正常生产的一段时间内(时长由用户自定义)的水汽含量中位数P_实与设定需求水汽量P_标对比：

①若水汽含量在P_标范围内，则保持整个系统状态不变；

②若水汽含量高于设定需求水汽量，则降低冷阱盘管温度加强其吸附水汽能力，减少成膜腔体100水汽含量，使水汽含量控制在P_标范围内，若温度降至最低仍不能达到需求则说明系统处于不可控状态，系统报警提示用户系统可能需要保养了；

③若水汽含量低于设定需求水汽量，则升高冷阱盘管温度降低其吸附水汽能力，增加成膜腔体100水汽含量，使水汽含量控制在P_标范围内，若温度升至最高仍不能达到需求则启动水汽增补装置进行水汽的补充，最终达到需求。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例提供一种成膜系统，其包括PLC控制器、成膜腔体100、可循环进出成膜腔体100的托盘、水汽增补装置、冷阱装置、水汽检测装置，成膜腔体100中设有冷阱盘管，PLC控制器分别与水汽增补装置、冷阱装置和水汽检测装置电连接，操作人员可以手动控制，根据待成膜种类设定所需的P_标，也可以通过PLC控制器自动控制，成膜系统自动监测待成膜种类，并为其自动匹配适应的P_标，进而利用温度自动可调的低温冷阱装置+水汽检测装置+水汽增补装置的闭环控制成膜腔体100水汽分压。

具体地说，成膜腔体100底部中间位置设有水汽进口102。所述水汽增补装置包括加热丝420、水箱400、质量流量控制器410和连接件430；其中连接件选用KF标准法兰接口，加热丝420设于所述水汽增补装置的内部，用于对所述水汽增补装置内的水汽系统加热，水箱400通过管路与成膜腔体100中间的水汽进口102相连，质量流量控制器410设置于该管路上，连接件430设于水汽进口102处与成膜腔体100相连。所述水汽检测装置为残余气体分析仪200，设于成膜腔体100顶部并与成膜腔体100连通，用于检测成膜腔体100内的水汽含量。所述冷阱装置包括冷阱主机300，所述冷阱主机300通过冷阱进管310和冷阱出管320与冷阱盘管相连，冷阱盘管设于成膜腔体100中，冷阱主机300用于控制冷阱盘管的温度。

基于上述成膜系统，本实施例提供一种电池片成膜气氛控制方法，针对电池片表面ITO(锡掺杂三氧化铟薄膜)成膜，流程如图3所示，具体步骤如下：

(1)系统保养后复机初期，由于成膜腔体100内水汽含量较少，控制成膜系统以初始配置：本实施例中K₁＝1.4，K₂＝1，设定标准水汽分压(即需求范围)P_标＝7*10^-6tor±10^{- 6}tor，打开残余气体分析仪200，冷阱温度控制为-100℃(最高温度)。

(2)残余气体分析仪200检测成膜腔体100中的水汽含量，成膜系统根据实时获取的水汽含量值，取正常生产10min内的(时长由用户自定义)水汽含量进行判定，根据此值计算需求补足的水汽差值及系统需要通入的水汽量(sccm)，如图4所示，本实施例中水汽分压增加量与水汽通量的变化关系为y＝5*10^-7*x-4*10^-8，需要说明的是，此计算公式为根据实际运转经验值，不同设备间均存在差异，近似在成膜腔体影响因子K₂控制范围内，即y＝K₂*(5*10^-7*x-4*10^-8)。

(3)随着托盘101的使用次数逐渐增加，其表面覆盖了大量的ITO膜层，每次出腔过程中均会吸附大气中的水汽，从而逐步将水汽带入成膜腔体100中，成膜腔体100中的水汽分压底压逐步上升。这个过程中，系统会根据实时检测的水汽分压值，对水汽增补装置的通量进行算法上的减少，直到成膜腔体100水汽分压底压已经达到需求的水汽分压值，关闭水汽增补装置的通入，维持成膜腔体100的水汽分压始终在需求范围内。

(4)随着成膜系统的进一步使用，成膜腔体100的水汽分压底压会逐步的超出需求的水汽分压值。此时系统检测到这个情况，根据实际的水汽分压值计算出需要减少的水汽分压差值并通过降低冷阱盘管表面温度来控制水汽分压在需求范围内，如图5所示，本实施例中水汽分压减少量与温度变化量的变化关系为y＝3*10^-6*ln(x)-2*10^-6，需要说明的是，此计算公式根据实际运转经验值，不同设备间均存在差异，近似在成膜腔体影响因子K₂控制范围内，即y＝K₂*[3*10^-6*ln(x)-2*10^-6]。

(5)在系统保养末期，水汽分压底压达到大于1.6*10^-5tor时，系统将很快无法稳定水汽分压到需求范围内，此时系统弹窗警告提示需要更换相关部件来稳定水汽，操作人员可以快速的响应对使用的托盘101进行更换相关部件后继续生产，系统根据实时检测的水汽值利用前文的算法继续控制水汽，直至保养周期末期开腔。

在上述成膜气氛控制方法的控制下，本实施例提供一种成膜方法，以磁控溅射法为例，具体步骤如下：

(1)往成膜腔体100中充入惰性气体Ar气，使成膜压力维持在工艺要求压力，本实施例在0.1Pa～1Pa之间；

(2)在靶材旋转及靶材冷却水正常通入的前提下设定工艺所需功率，打开电源，产生自持等离子体产生溅射；

(3)托盘载着电池片以工艺速度经过靶材下方完成膜层沉积。

经过成膜系统从复机初级至末期，本实施例制备了3个成膜电池片并对其性能进行检测，电池性能参数主要有转换效率Eta，填充因子FF，短路电流Isc，开路电压Uoc，串阻Rser，其检测结果如图6～图10中水汽分压在6*10^-6tor～8*10^-6tor范围内所示。

对比例1

本对比例提供一种成膜系统和成膜方法，其中成膜系统采用实施例1中的成膜系统，成膜方法与实施例1基本相同，主要区别在于：

1)缺少实施例1中的成膜气氛控制方法，即按照正常系统从复机初期至末期的状态来制备成膜电池片。

经过成膜系统从复机初级至末期，本对比例制备了6个成膜电池片并对其性能进行检测，其中2个成膜电池片在复机初期制备，另外4个成膜电池片在中期制备，检测结果如图6～图10中水汽分压在6*10^-6tor～8*10^-6tor范围外所示。

将实施例1和对比例1对比可以看到，由于复机初期的成膜腔体100内水汽含量较少，而中期的成膜腔体100内水汽含量较多，导致这两种情况下制备的电池片的FF、Isc、Uoc均偏低、Rser偏高，综合来看，对于电池片的转换效率Eta在6*10^-6tor～8*10^-6tor范围内达到最优。

需要说明的是，对于不同的成膜电池片，其FF、Isc、Uoc、Rser和Eta可能各有不同，不过其中FF、Isc、Uoc、Rser都会影响Eta，Eta和FF、Isc、Uoc成正比，和Rser成反比，而转换效率Eta可作为评价电池片性能的关键参数，因此由图6可知，经由本发明的控制方法将成膜气氛中的水汽分压控制在P_标范围内，转换效率Eta可以达到24.08％，能够有效提升电池片的性能。

实施例2

本实施例提供一种电池片成膜气氛控制方法，针对电池片表面ITO(锡掺杂三氧化铟薄膜)成膜，与实施例1基本相同，主要区别在于：ITO掺杂比例不同，因此P_标范围略有不同。其具体步骤如下：

(1)用户在上位机电脑界面上选取生产的配方，配方内设定需求的水汽量范围：本实施例中K₁＝1，K₂＝1，设定标准水汽分压(即需求范围)P_标＝2*10^-6tor±10^-6tor，并打开系统开关，系统以默认配置开始工作(打开残余气体分析仪200，冷阱温度-140℃，水汽增补装置不打开)。

(2)残余气体分析仪200检测成膜腔体100的水汽含量，取系统正常生产10min内的水汽含量中位数与设定需求水汽量对比。

(3)若残余气体分析仪200检测水汽含量在10^-7tor～10^-6tor范围内，此数值被PLC控制器获取到，PLC控制器根据这个范围内的具体数值通过公式计算后发送命令给冷阱装置，冷阱装置提高冷阱盘管表面温度，降低其吸附水汽能力，增加成膜腔体100水汽含量，使水汽含量控制在P_标范围内。

(4)若残余气体分析仪200检测含量在10^-7tor以下(一般发生在新机台或机台保养后更换新备件的情况下)，此数值被PLC获取到，发送命令给冷阱，冷阱将盘管表面温度升高至-110℃，再根据具体的水汽含量值通过公式计算具体需要通入的水汽值发送命令给水汽增补装置，水汽增补装置设定流量打开MFC及阀后开始工作，使水汽含量控制在P_标范围内。

(5)水汽含量在10^-6tor～3*10^-6tor以内时，系统保持原状态不执行其他动作。

经由本实施例的控制方法将成膜气氛中的水汽分压控制在P_标范围内，转换效率Eta可以达到24.1％，此效率为目前异质结领域同等条件下领先水平，明显高于未控制水汽分压情况下的电池片效率，因此本发明能够有效提升电池片的性能。

实施例3

本实施例提供一种电池片成膜气氛控制方法，针对电池片表面ITO(锡掺杂三氧化铟薄膜)成膜，与实施例1基本相同，主要区别在于：ITO掺杂比例不同，因此P_标范围略有不同。其具体步骤如下：

(1)用户在上位机电脑界面上选取生产的配方，配方内设定需求的水汽量范围：本实施例中K₁＝1，K₂＝1，设定标准水汽分压(即需求范围)P_标＝2*10^-6tor±10^-6tor，并打开系统开关，系统以默认配置开始工作(打开残余气体分析仪200，冷阱温度-140℃，水汽增补装置不打开)。

(2)残余气体分析仪200检测成膜腔体100的水汽含量，取系统正常生产10min内(的水汽含量中位数与设定需求水汽量对比。

(3)若残余气体分析仪200检测含量在3*10^-6tor～5*10^-5tor范围内(一般发生在随着生产数量的增多，托盘表面附着的ITO膜层吸附了空气中的水汽带入腔体中，使腔体水分压增大)，此数值被PLC控制器获取到，PLC控制器根据这个范围内的具体数值通过公式计算出冷阱盘管需要的温度后发送命令给冷阱装置，冷阱装置降低冷阱盘管表面温度，提升其吸附水汽能力，减少成膜腔体100水汽含量，使水汽含量控制在P_标范围内。

(4)水汽含量在10^-6tor～3*10^-6tor以内时，系统保持原状态不执行其他动作。

经由本实施例的控制方法将成膜气氛中的水汽分压控制在P_标范围内，转换效率Eta可以达到24.1％，能够有效提升电池片的性能。

实施例4

本实施例基于实施例1中的成膜系统，提供一种电池片成膜气氛控制方法和成膜方法，该方法与实施例1基本相同，主要区别在于：

1)在电池片表面制备的TCO膜由ITO(锡掺杂三氧化铟薄膜)替换为AZO(铝掺杂氧化锌薄膜)。

因此，本实施例中的P_标范围略有不同：本实施例中K₁＝0.5，K₂＝1，设定标准水汽分压(即需求范围)P_标＝1.85*10^-6tor±0.85*10^-6tor。

经过成膜系统从复机初级至末期，本实施例制备了3个成膜电池片并对其性能进行检测，电池性能参数主要有转换效率Eta，其检测结果如图11中水汽分压在10^-6tor～2.7*10^-6tor范围内所示。

对比例2

本对比例提供一种成膜系统和成膜方法，其中成膜系统采用实施例4中的成膜系统，成膜方法与实施例4基本相同，主要区别在于：

1)缺少实施例4中的成膜气氛控制方法，即按照正常系统从复机初期至末期的状态来制备成膜电池片。

经过成膜系统从复机初级至末期，本对比例制备了6个成膜电池片并对其性能进行检测，其中2个成膜电池片在复机初期制备，另外4个成膜电池片在中期制备，检测结果如图11中水汽分压在10^-6tor～2.7*10^-6tor范围外所示。

将实施例4和对比例2对比可以看到，由于复机初期的成膜腔体100内水汽含量较少，而中期的成膜腔体100内水汽含量较多，导致这两种情况下制备的电池片的Eta偏低，而实施例4制得的电池片的转换效率Eta在10^-6tor～2.7*10^-6tor范围内达到最优，转换效率Eta可以达到23.93％，说明经由本发明的控制方法将成膜气氛中的水汽分压控制在P_标范围内，能够有效提升电池片的性能。

再将实施例1～4结合可以看出，本发明的方法对于ITO和AZO等TCO在电池片表面成膜均可以适用，能够有效控制成膜气氛中的水汽含量，并提升成膜电池片的转换效率Eta性能。需要说明的是，本发明只是对ITO和AZO这两种常见的TCO薄膜进行举例说明，无法对TCO进行穷举，这并非对TCO种类的限定；相反地，本发明的方法对于众多TCO在电池片表面成膜具有普适性。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。气压、温度或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。

Claims (10)

1.一种电池片成膜气氛控制方法，其特征在于，预先设定电池片成膜气氛中所需的标准水汽分压P_标＝P₁±P₂，其中P₁-P₂为标准水汽分压的最低值，P₁+P₂为标准水气分压的最高值；

将待成膜电池片置于成膜腔体(100)中，成膜腔体(100)中设有温度可调的冷阱盘管，冷阱盘管的温度调节范围为-180℃～-100℃；电池片成膜气氛中的实际水汽分压为P_实，若P_实＞P₁+P₂，则通过降低冷阱盘管的温度来降低P_实并使其在P₁±P₂范围内；若P_实＜P₁-P₂，则通过增加冷阱盘管的温度来增加P_实并使其在P₁±P₂范围内。

2.根据权利要求1所述的一种电池片成膜气氛控制方法，其特征在于，所述P₁＝K₁*K₂*(10^-6tor～10^-5tor)，其中K₁为薄膜影响因子，K₁＝0.1～10，K₂为成膜腔体影响因子，K₂＝0.8～1.2；所述P₂＝(0.5～1.5)*10^-6tor。

3.根据权利要求1所述的一种电池片成膜气氛控制方法，其特征在于，所述冷阱盘管的温度调节范围为-140℃～-110℃。

4.根据权利要求1所述的一种电池片成膜气氛控制方法，其特征在于，当P_实＜P₁-P₂时，若将冷阱盘管温度升至最高仍不能使P_实在P₁±P₂范围内，则通过水汽增补装置向成膜腔体(100)中补充水汽至P_实在P₁±P₂范围内。

5.根据权利要求2所述的一种电池片成膜气氛控制方法，其特征在于，在所述电池片表面制备的薄膜包括透明导电薄膜，透明导电薄膜为

锡掺杂三氧化铟薄膜，所述P₁＝K₂*(2*10^-6tor～7*10^-6tor)，P₂＝(0.8～1)*10^-6tor；

或铝掺杂氧化锌薄膜；所述P₁＝K₂*(10^-6tor～6*10^-6tor)，P₂＝(0.8～1)*10^-6tor；

或钨掺杂三氧化铟薄膜或镓掺杂氧化锌薄膜或氟掺杂氧化锡薄膜。

6.一种成膜系统，应用权利要求1～5任一项所述的一种电池片成膜气氛控制方法，其特征在于，包括成膜腔体(100)、可循环进出成膜腔体(100)的托盘、水汽增补装置、冷阱装置、水汽检测装置，成膜腔体(100)中设有冷阱盘管；所述水汽增补装置和水汽检测装置分别与成膜腔体(100)连通；所述冷阱装置包括冷阱主机(300)，所述冷阱主机(300)通过冷阱进管(310)和冷阱出管(320)与冷阱盘管相连，冷阱主机(300)用于控制冷阱盘管的温度。

7.根据权利要求6所述的成膜系统，其特征在于，所述水汽检测装置为残余气体分析仪(200)，与成膜腔体(100)连通；

所述水汽增补装置包括加热丝(420)、水箱(400)、质量流量控制器(410)和连接件(430)；加热丝(420)设于所述水汽增补装置的内部，用于对所述水汽增补装置内的水汽系统加热；水箱(400)通过管路与成膜腔体(100)相连，质量流量控制器(410)设置于该管路上，连接件(430)设于管路的一端将管路与成膜腔体(100)相连。

8.根据权利要求6所述的成膜系统，其特征在于，所述成膜腔体(100)底部中间位置设有水汽进口(102)，水汽增补装置与水汽进口(102)相连。

9.根据权利要求6所述的成膜系统，其特征在于，还包括PLC控制器；PLC控制器分别与水汽增补装置、冷阱装置和水汽检测装置通讯连接。

10.一种成膜方法，其特征在于，将待成膜电池片放入成膜腔体(100)中后对成膜腔体(100)抽真空，检测成膜腔体(100)中的P_实，应用权利要求1～5任一项所述的一种电池片成膜气氛控制方法将P_实控制在P₁±P₂范围内，再在待成膜电池片表面沉积透明导电薄膜，沉积方法包括磁控溅射或蒸镀，其中磁控溅射包括纯直流或脉冲直流或中频或射频磁控溅射。

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