高转化效率铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层的制备设备及制备方法

摘要

本发明提供了一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层的制备设备及其制备方法。本发明关键特征是被镀工件(镀膜基底)成圆筒状排布设置，溅射靶材和Se或S蒸发源分布在工件被镀面一侧，工件与靶材(包括Se或S蒸发源)之间相对高速旋转。本发明另一个特征是精确的膜厚和成膜速率控制系统，使用该系统可以在溅射工艺中精确地得到Cu、In、Ga元素化学计量比趋于理论值的膜层。使用本发明的设备和方法可以得到更趋近于理论CIGS吸收层各元素化学计量比的吸收层薄膜，并且易于控制，可重复性大大提高，因此能够得到高光电转换效率的铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。电池光电转换效率的提高可以使电池单位发电量的制造成本和电厂运行成本都得到降低，可以推进太阳能替代化石能源的进程。

主权项

一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池吸收层的制备设备，包括镀膜机，所述镀膜机包括真空室、工件架、溅射靶和硒蒸发器，其特征在于真空镀膜设备的被镀工件(镀膜基底)成圆筒状排布设置，溅射靶材和蒸发源分布在工件被镀面一侧(内侧或外侧)，工件与靶材(包括蒸发源)之间相对高速旋转，在完成整个吸收层必要的膜层厚度的过程中，旋转圈数要大于500。所述溅射靶材为制备CIGS吸收层所需的Cu、In、Ga元素单组分材料，也可以是两种或三种元素的合金材料或拼接体，溅射靶和靶材种类的数量均不少于两种。所述蒸发源为制备CIGS吸收层所需的Se源或S源。