[发明专利]一种卷式PVD制备叠层渐变钼电极工艺

说明书

本发明公开了一种卷式PVD制备叠层渐变钼电极工艺，包括如下步骤：步骤一：在压应力临界点的压强下，在衬体上溅射预沉积一层均匀性Mo薄膜；步骤二：在步骤一的基础上，采用压力渐变和Ar流量变化匹配方式，溅射沉积一层非均匀性的厚度渐变的Mo薄膜层；步骤三：在步骤二的基础上，低压溅射沉积一层均匀性Mo薄膜层；步骤四：在步骤三的基础上，溅射沉积一层掺杂Na、Cu、Ka中的一种或几种元素的Mo薄膜层；步骤五：在步骤四的基础上，溅射沉积一层Mo薄膜层。本发明相对单/双层Mo薄膜层，具备更低的电阻率，增大了Mo/CIGS膜层界面的压应力，提高了Mo膜层防脱落和抗损伤能力。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池领域，特别涉及一种卷式PVD制备叠层渐变钼电极工艺。

背景技术

随着薄膜太阳能电池技术不断发展，商业化CIGS薄膜太阳能电池的量产转换效率不断提高，以降低生产成本。降低电阻损失作为提升CIGS薄膜太阳能电池转换效率的重要技术手段，一直以来都是薄膜太阳能电池与材料技术研究的热点。

当前，商业化CIGS薄膜太阳能电池，正面采用ITO掺铝氧化锌与镀镍铜导线作为上电极，背面采用金属钼作为背电极。研究和改进钼电极的沉积制备工艺，制备具有更低电阻率同时又具备与不锈钢衬体有良好的附着力的工艺技术不断创新。从单层PVD溅射Mo电极技术到双层PVD溅射Mo 电极技术，以及采用不同温度条件下退火技术，不同晶界面与形貌Mo电极的制备等一系列技术突破与应运。

发明内容

本发明的意义在于通过一种卷式PVD制备叠层渐变钼电极工艺，既兼顾了单/双层Mo薄膜层技术优势，同时又弥补了单/双层Mo薄膜层的不足之处。实现Mo电极方块电阻显著降低，薄膜CIGS太阳能电池端效率得到提升。

根据本发明的一个方面，提供了一种卷式PVD制备叠层渐变钼电极工艺，包括如下步骤：

步骤一：在压应力临界点的压强下，在衬体上溅射预沉积一层均匀性 Mo薄膜；

步骤二：在步骤一的基础上，采用压力渐变和Ar流量变化匹配方式，溅射沉积一层非均匀性的厚度渐变的Mo薄膜层；

步骤三：在步骤二的基础上，低压溅射沉积一层均匀性Mo薄膜层；

步骤四：在步骤三的基础上，溅射沉积一层掺杂Na、Cu、Ka中的一种或几种元素的Mo薄膜层；

步骤五：在步骤四的基础上，溅射沉积一层Mo薄膜层。

在一些实施方式中，所述步骤一中，压应力临界点的压强大于等于1Pa，溅射预沉积一层均匀性Mo薄膜，其预沉积参数设置为：沉积功率8KW～ 11KW、压力0.1～10Pa、Ar流量20～120sccm、转速20～50r/min、传输速度15～35inch/min；膜的厚度为10～20nm。

在一些实施方式中，所述步骤二中，溅射沉积一层非均匀性Mo薄膜层，其沉积参数为：沉积功率8～11KW、压力0.1～10Pa、Ar流量20～120sccm、转速20～50r/min、传输速度15～35inch/min、沉积时间t1＝30～120s；

在沉积时间内，压力实现负速率匀速递减，Ar流量实现负速率匀速递减，其中初始压力P1＝1～10Pa，沉积结束压力P2＝0.1～1Pa，压力负速率 R1＝(P1-P2)/(t1/60)；Ar初始流量Ar1＝65～120sccm，沉积结束Ar流量Ar2＝20～65sccm，负速率R1(Ar)＝(Ar1-Ar2)/(t1/60)

在一些实施方式中，所述步骤二中的膜层特征要求为：在沉积时间内，电阻率从8～12Ω·cm^-1递减至0.2～2Ω·cm^-1，膜层厚度5～20nm。