直流辉光等离子体化学气相沉积Zn(O,S)薄膜的系统和工艺

摘要

本发明公开了一种CIGS太阳电池器件的制备工艺和一种直流辉光等离子体化学气相沉积Zn(O，S)、ZnO薄膜的反应系统，反应系统包括真空反应罩，上、下进气管，绝缘座，特征是在石英反应腔上方依次安装有冷却室、下气腔和上气腔，上、下出气管的上端分别伸在上、下气腔内，上出气管的下端穿过等离子体区，下出气管的出口在等离子体区的上方，两个气管呈均匀间隔排列，均垂直于p-CIGS衬底；p-CIGS衬底放在石墨台上表面的钽片上；在石英反应腔两侧的阳极和阴极呈竖直方向并排对立；反应室抽真空后，加热p-CIGS衬底，二氧化碳、硫化氢和氢气混合气进入下进气管，在等离子体作用下充分反应，二乙基锌或二甲基锌的气进入上进气管，在p-CIGS衬底上热裂解，制备出高阻Zn(O，S)薄膜，然后关闭通硫化氢气体，继续在Zn(O，S)薄膜沉积低阻ZnO薄膜，得到n-ZnO/Zn(O，S)/p-CIGS/Mo/glass太阳电池器件。

主权项

1、一种直流辉光等离子体化学气相沉积Zn(O，S)薄膜的系统，包括真空反应罩(16)、上进气管(15)、下进气管(14)、石英反应腔(35)、绝缘座(36)和安装在真空反应罩(16)下方的粒子过滤器(17)、抽气泵(18)、燃烧瓶(19)和排气口(20)，其特征在于：二氧化碳经第1气体流量计(1)、第1电磁阀(2)，硫化氢经第2气体流量计(43)、第2电磁阀(44)，氢气经第3气体流量计(3)、第3电磁阀(4)后与二氧化碳、硫化氢会合，进入下进气管(14)，装有二乙基锌或二甲基锌的钢瓶(9)放置在装有水的温控箱(10)中，小流量的氮气经第4气体流量计(7)、第1手动阀(8)流经钢瓶(9)，鼓起气泡，将二乙基锌或二甲基锌蒸气经第2手动阀(12)带出，与经第5气体流量计(5)、第4电磁阀(6)的大流量氮气会合，经第5电磁阀(13)进入上进气管(15)，在第1手动阀(8)和第2手动阀(12)之间安装有第3手动阀(11)；在真空反应罩(16)内中间的绝缘座(36)上方安装有石英反应腔(35)，在石英反应腔(35)上方安装有侧边连接了进水管(39)和出水管(40)的冷却室(30)，在冷却室(30)上方依次安装有分别接有下进气管(14)、上进气管(15)的下气腔(32)、上气腔(31)，上出气管(28)、下出气管(29)的上端分别伸在上气腔(31)、下气腔(32)内，下端穿过冷却室(30)伸入石英反应腔(35)的反应室中；在石英反应腔(35)的两侧分别安装有阳极(27)和金属钽构成的阴极(34)，阳极(27)和阴极(34)呈竖直方向并排对立，阳极(27)和阴极(34)分别与固定在石英反应腔(35)外的绝缘座(36)上的阳极座(41)和阴极座(42)相连接，当在两极间加直流高压时，阳极(27)和阴极(34)之间产生等离子体；在石英反应腔(35)的反应室底部、上出气管(28)和下出气管(29)的正下方、等离子体区(33)的下方安装有石墨台(21)，石墨台(21)由石英托板(23)支撑，在石墨台(21)底部下方装有测温热电偶(38)，石墨台(21)底部还安置有高频加热器(24)，给石墨台(21)加热，石墨台(21)和高频加热器(24)呈水平放置且与阳极(27)和阴极(34)垂直；顶杆(22)的顶端固定在石英托板(23)的下方，下端与固定在反应罩(16)下方的电动机(37)的输出轴连接；二氧化碳、硫化氢和氢气经下进气管(14)、下气腔(32)、下出气管(29)进入等离子体区(33)，在等离子体的作用下二氧化碳、硫化氢和氢气充分反应，产生氧源和硫源；被小流量的氮气带出的二乙基锌或二甲基锌蒸气与经第5气体流量计(5)、第4电磁阀(6)的大流量氮气会合，进入上进气管(15)、上进气腔(31)、上出气管(28)，到达p-CIGS衬底(26)附近。