[发明专利]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

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备设备，其特征在于，所述的镀膜机采用工件在内靶材(包括Se或S蒸发源)在外的方式，这种方式镀膜时靶材(包括Se或S蒸发源)相对于镀膜机真空室静止，工件架在靶材(包括Se或S蒸发源)内侧相对于镀膜机真空室旋转。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备设备，其特征在于，所述的镀膜机采用工件在外靶材(包括Se或S蒸发源)在内的方式，这种方式镀膜时工件相对于镀膜机真空室静止，靶材(包括Se或S蒸发源)在工件内侧相对于镀膜机真空室旋转。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备设备，其特征在于，所述的镀膜机使用膜厚和沉积速率测控系统对工件架上的膜厚和沉积速率进行测量，该系统探头置于工件架上。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备设备，其特征在于，所述的镀膜机包含两个镀膜区域，其中一侧为溅射区，另一侧为蒸发区，溅射区与蒸发区通过设置高真空区域进行真空隔离，以避免Se或S对金属靶材的污染。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池吸收层的制备设备，其特征在于，所述的镀膜机Se或S蒸发器出口导出装置的特征是：主体是一段金属管，金属管与蒸发器Se的出口相连，金属管端部封死，管壁开有小孔，所有小孔截面积之和要小于蒸发器Se的出口的截 面积，在金属管的两端接有电极，在蒸发硒的过程中给金属管通电，由于金属管电阻的存在，金属管会被加热，适当调节电流使Se蒸汽不会在金属管的内侧凝结并且从小孔溢出。

7.使用权利要求1～6任一权利要求所述设备制备铜铟镓硒太阳能电池吸收层的方法，其特征在于，先用溅射方法得到化学计量比和均匀性都理想的CuInGa预制层，从镀膜室取出，送入专用的真空硒化炉中在Se的气氛下进行硒化处理。

8.使用权利要求1～6任一权利要求所述设备制备铜铟镓硒太阳能电池吸收层的方法，其特征在于，先用溅射方法得到化学计量比和均匀性都理想的CuInGa膜层，再在CuInGa膜层外用蒸发的方法沉积一层Se层，或者将CuInGa分成几个阶段成膜，每个阶段的CuInGa成膜后进行Se元素的成膜，在全部预制层完成后再将工件从镀膜室取出，送入热处理炉中进行硒化处理。

9.使用权利要求1～6任一权利要求所述设备制备铜铟镓硒太阳能电池吸收层的方法，其特征在于，镀膜前将工件加热到550摄氏度，同时进行CuInGa元素的溅射镀膜和Se元素的蒸发镀膜，成膜的同时膜层发生硒化反应，制得吸收层。

10.使用权利要求1～6任一权利要求所述设备制备铜铟镓硒太阳能电池吸收层的方法，其特征在于，镀膜前将工件加热到250摄氏度，同时进行CuInGa元素的溅射镀膜和Se元素的蒸发镀膜，待膜层镀完后，将工件从镀膜室取出，送入热处理炉中进行硒化处理。