[发明专利]薄膜蒸镀方法

说明书

本发明提供一种薄膜蒸镀方法，包括以下步骤：S1：在薄膜蒸镀装置中，将多个不同组分的靶材沿第一方向设置；S2：使衬底与所述靶材在所述第一方向上发生相对运动的同时使所述靶材蒸发，在所述衬底上沉积形成薄膜。

技术领域

本发明涉及薄膜制备领域，特别是涉及薄膜蒸镀方法。

背景技术

铜铟硒(CuInSe₂,简称CIS)或铜铟镓硒(CuIn_xGa_1-xSe₂，简称CIGS)薄膜太阳能电池因其既具有高的光电转换效率，又具有比较低的制作成本，性能稳定，不会发生光诱导衰变，价格也低于传统的晶体硅电池，因而成为各国太阳能电池材料的研究热点之一。

CIGS薄膜太阳能电池主要由玻璃衬底、钼(Mo)背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层、减反射层和铝电极组成，其中CIGS吸收层是太阳能电池中的核心材料，制备高效CIGS电池的关键技术之一是要获得高质量的吸收层，即CIGS薄膜。CIGS薄膜的制备方法多种多样，主要的制备方法大致可以归结为真空制备技术和非真空制备技术两大类。真空制备工艺主要有多源共蒸发技术、溅射技术、分子束外延技术、化学气相沉积技术等；而非真空制备技术包括电沉积、旋涂法和丝网印刷等方法。虽然CIGS薄膜的制备方法多种多样，但仅有多源共蒸发技术和溅射后硒化法制得高效率的CIGS太阳能电池。蒸发和溅射两种制备方法在日本、美国、德国无论是实验室还是在生产线上都有采用。

实验室里制备小面积的CIGS薄膜太阳电池时，共蒸发法沉积的CIGS薄膜质量较好，电池效率较高，但蒸发法无法精确控制元素比例、重复性差、材料利用率不高、很难实现大面积均匀稳定成膜，因而限制其在大规模工业化生产中的应用。

中国专利申请200910089397.5以直流方式在硒蒸发坩埚周围产生等离子体，使硒蒸气离化，铜铟镓分别蒸发，沉积CIGS膜层。这种制备方式，通过采用多元共蒸镀的方法，实现了大面积的CIGS薄膜的制备。然而，以这种方式，铜铟镓预制层拿出真空室，面临铜铟镓被氧化的氧化的风险，特别是，衬底上沉积一个完整的CIGS吸收层必须多次被拿出真空室，面临着各个蒸镀层都被氧化的风险。而且，这个风险不易排除。因此，提供一种能有效避免CIGS薄膜在蒸镀过程中被氧化的蒸镀方法很有必要。

发明内容

基于此，有必要针对CIGS薄膜在蒸镀过程中易被氧化的问题，提供一种薄膜蒸镀方法。

一种薄膜蒸镀方法，包括以下步骤：

S1：在薄膜蒸镀装置中，将多个不同组分的靶材沿第一方向设置；

S2：使衬底与所述靶材在所述第一方向上发生相对运动的同时使所述靶材蒸发，在所述衬底上沉积形成薄膜。

在其中一个实施例中，所述多个不同组分的靶材包括沿所述第一方向依次设置的第一合金靶材、第二合金靶材和第三合金靶材，

所述第一合金靶材的成分包括Cu_(0.01～1.0)In_(0.01～1.0)Ga_(0.01～1.0)Se_(0.01～3.0)；

所述第二合金靶材的成分包括Cu_(0.01～2.0)In_(0～1.0)Ga_(0～1.0)Se_(0.01～3.0)；

所述第三合金靶材的成分包括Cu_(0.01～2.0)In_(0.01～1.5)Ga_(0.01～1.0)Se_(0.01～3.0)。