[发明专利]用磁控溅射法生产CdS/CdTe太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用磁控溅射法生产CdS/CdTe太阳能电池的方法，属于太阳能电池的制备领域。

背景技术

化合物半导体镀膜太阳能电池作为一种新的能源材料正在得到迅速的发展，CdS/CdTe多晶镀膜太阳能电池由于具有成本低、性能稳定、工序简单等优点。同时也具有多晶镀膜化合物半导体，异质结器件等基本特点，是目前极有前途的太阳能电池之一。

CdS/CdTe太阳能电池的制备方法有近空间升华法，电沉积法、分子束外延、物理气相沉积法和化学水溶法等，目前大多采用近空间升华法，它有一定的优点，但也存在一些不足，如能耗高、基片温度高、不易大面积制作。

中国专利公开了CN101299443题为“一种柔性碲化镉镀膜太阳能电池结构”，CN101267007题为“超薄基片注射的碲化镉太阳能电池”，为了扩大电池的应用范围，加入石墨和金属解决导电性等不同目的。但工艺复杂、繁琐、成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种用磁控溅射法生产CdS/CdTe太阳能电池的方法，其特点是该方法通过对电压、电源、气压和距离控制，控制膜的质量，使用磁控溅射技术制作CdS/CdTe太阳能电池。

本发明的目的由以下技术措施实施：

用磁控溅射法生产CdS/CdTe太阳能电池的方法包括以下步骤：

(1)CdS/CdTe膜的形成

将清洁并光刻完成的导电玻璃工件装入夹具中，启动输送系统将工件送入进料仓，关闭仓门，启动真空系统，抽至2.5～5.5×10^-2Pa，启动红外加热器使工件温度达230℃～250℃，充入氩气至0.5～2.2×10⁰Pa，打开进料仓与CdS镀膜仓之间的门，由输送系统使工件送入CdS仓，关闭进料仓与CdS镀膜仓之间的门，磁控溅射镀CdS，用直流电源将电流调至4～10mA/cm²，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间7～10min，使CdS膜厚在70～120nm，停止溅射，打开CdS与过渡仓的门，启动输送系统使工件送入过渡仓充入氩气，调整气压至1～5×10⁰Pa，打开过渡仓与CdTe镀膜仓之间的门，启动输送系统使工件进入CdTe镀膜仓，关闭过渡仓与CdTe镀膜仓之间的门，磁控溅射镀CdTe，充入氩气至1～5×10⁰Pa，用直流电源将电流调至7～23mA/cm²，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间7～10min，使CdTe膜厚为1.5～3.5μ，打开出料仓，启动输送系统使工件进入出料仓，关闭出料仓与CdTe镀膜仓之间的门，打开放气阀放气，启动输送系统使工件出仓；

(2)CdCl₂热处理

将上述工件用CdCl₂热处理，当工件加热至250～270℃，将CdCl₂加热至390～420℃，采用近空间升华法将CdCl₂镀在已经镀上CdS/CdTe的工件上，时间5～10s，形成200～500μm厚的CdCl₂膜，然后在温度350～420℃的空气环境中热处理25～35min；

(3)背电极的制作

将上述热处理后的工件装入夹具中，启动输送系统，使工件进入进料仓，关闭仓门，启动真空系统，抽至2.5～10×10^-2Pa，充入氩气气压至1～4.0×10⁰Pa，打开进料仓与ZnTe镀膜仓之间的门，由输送系统使工件送入ZnTe镀膜仓，磁控溅射镀ZnTe，使用高频电源4～6w/cm²，靶与工件的距离控制在70～220mm，时间2～5min，膜厚7～15μm，停止溅射，打开电源继续磁控溅射ZnTe:Cu，使电流7～15mA/cm²，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间2～5min，膜厚10～40μm，用激光刻第二条线，距第一条线50～150μ的距离，激光刻30～50μ的平行线，同理，打开Ni电源磁控溅射Ni，使用电流0.3～2A/cm²，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间3～5min，膜厚300～600nm。

用超声焊机焊上引出电极；

用激光刻第三条线，距第二条线50～150μ的距离，用激光刻线宽30～50μ的平行线；用UV胶在电池背面涂覆约200～500μ厚的胶膜，经UV干燥机干燥后形成完整电池。

性能测试：