[发明专利]制造CIGS薄膜太阳能电池的吸收层的反应装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池制造领域，尤其涉及制造CIGS薄膜太阳能电池吸收层的反应装置及方法。 

背景技术

近年来，人们越来越关注能源和环境的问题，核能和太阳能是最具有发展前景的新能源。但自从日本发生了核泄漏之后，人们开始意识到，太阳能才是最安全和最环保的一种新能源。太阳能电池能可将太阳光直接转化成电能。太阳能电池是以半导体制成的，基本上，当太阳光照射太阳能电池时，部分的太阳光被吸收在半导体材料内。透过其内的p型半导体及n型半导体，产生电子(负)及空穴(正)，同时分离电子与空穴而形成电压降，能量激发电子脱离束缚，使得电子自由流动。所有太阳能电池内部都有一个或多个电场，可迫使电子光吸收释放了在某一方向流动，这个流电子束电流通过金属接触可以收集到太阳能电池的顶部和底部，再经由导线传输至负载。这意味着能量吸收的太阳光能转换为半导体能量。同时，电流大小连同太阳能电池的内置的电场产生的电压体现了太阳能电池的容量。 

传统的太阳能电池的制造，使用硅作为可吸收光的单晶或多晶硅晶片。晶圆片经过几个流程步骤，然后被集成到一个模块。由于晶硅太阳能电池的材料和工艺成本高，导致其太阳能电池模块造价昂贵。薄膜太阳能电池技术在过去三十年得到了大力发展。它比晶硅太阳能电池的制造成本低。通常，薄膜太阳能电池的半导体吸收层厚度不到硅晶电池吸收层厚度的百分之一,这一吸收层被沉积在成本相对低的衬底材料上，适用于低成本大规模生产。 

在经过第一代单晶硅太阳能电池，第二代多晶硅太阳能电池、非晶硅太 阳能电池的发展演变，迎来了第三代薄膜太阳能光伏电池。其中，CIGS薄膜太阳电能池【由铜（Copper）、铟（Indium）、镓（Gallium）、硒（Selenium）构成的化合物半导体，取各开头字母命名的CIGS】具有高光吸收系数，高转化效率，可调的禁带宽度，高稳定性，较强的抗辐射能力等优点，受到人们的普遍重视。在实验室中，转换效率已达到20%以上，即使厚度为1μm的薄膜，也可以获得极大的发电量，是目前转化效率最高的薄膜光伏电池，被业界誉为：太阳能电池产品的明日之星。 

CIGS薄膜是薄膜技术的一种，CIGS薄膜使用IB、IIIA、VIA族化学元素合成半导体作为吸太阳光吸收层，其包括一些IB族(铜、银、金)、IIIA族(硼、铝、镓,铟、钛)和VIA族(氧、硫、硒、碲、钋)的物质或元素。 

如图1所示，典型的CIGS薄膜太阳能电池由下往上依次包括以下组成部分：衬底201、沉积于所述衬底201上的背电极层202、吸收层204、过渡层205、TCO层（导电氧化物薄膜层）206、上电极层207。其中，衬底201通常为玻璃、金属箔、塑料、等衬底，背电极层202为Mo或者它的化合物，吸收层204主要由CIGS化合物组成如Cu(InGa)Se₂组成，过渡层205通常为CdS或ZnS，TCO层206为i-ZnO和n-ZnO:Al，上电极层207为Ni/Al，银，铜等导电物质。 

半导体吸收层204是CIGS太阳能电池的核心部分，通常由包含IB族、II1A族、和V1A族元素组成，例如铜与铟和/或硒的合金，或铝与硒和/或硫的合金制成。CIGS的制备方法有很多种，有真空溅射法、真空蒸镀法、分子束外延法、电化学沉积法等，目前，从技术上来看，采用沉积金属预置层后硒化反应法比较成熟，如图2a所示，通常在柔性衬底201上预先沉积一层背接触电极202和预置层203，再将该沉积有预置层203的柔性衬底201送入制造吸收层的反应装置中，进行硒化反应,形成半导体吸收层204（如图2b所示）。 

但是，现有的制备该吸收层CIGS的反应装置不易保证反应室内的气体的 浓度和压力的稳定性，很容易造成CIGS薄膜材料分布不均匀，严重影响CIGS薄膜太阳能电池的制作良率，从而导致CIGS薄膜太阳电池的转换性能下降，不利于CIGS薄膜太阳能电池的大规模生产推广。 

发明内容

本发明的目的在于提供制造CIGS薄膜太阳能电池的吸收层的反应装置，旨在解决现有技术中制造CIGS薄膜太阳能电池的吸收层时，厚度覆盖不均匀，严重影响CIGS薄膜太阳能电池的制作良率，不利于推广的问题。 

本发明是这样实现的，制造CIGS薄膜太阳能电池吸收层的反应装置，包括： 

一供应室，用于提供制造CIGS薄膜太阳能电池的柔性衬底，所述柔性衬底上沉积有预置层，该供应室具有一可密闭的供应腔室；