[发明专利]沉积蒸发源

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳电池制备技术，尤其涉及薄膜太阳电池制备过程中的近空间升华沉积设备及其沉积蒸发源。

背景技术

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。自“六五”以来我国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。二十多年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。

电池行业是21世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔。在电池行业中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳电池，太阳电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视。

太阳电池是一种近年发展起来的新型的电池。太阳电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件。制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前的太阳电池主要包括硅基体电池以及薄膜电池。

薄膜光伏材料包括硅薄膜、碲化镉(CdTe)薄膜、砷化镓、铜铟镓锡等，其中以CdTe为基体的薄膜光伏器件，在光伏科技界具有极大的吸引力。CdTe已成为人们公认的高效、稳定、廉价的薄膜光伏器件材料。CdTe多晶薄膜太阳电池转换效率理论值在室温下为27％，目前目前小面积电池效率已达到16.5％，大面积商品化电池转换效率超过11％。从CdTe多晶薄膜太阳电池目前已达到的转换效率、可靠性和价格因素等方面看，它在地面太阳光伏转换应用方面，发展的前景极为广阔。

目前制备CdTe薄膜方法主要有：近空间升华(Close spacesublimation，CSS)，电镀，丝网印刷，化学气相沉积(CVD)，物理气相沉积(PVD)，金属有机化学气相沉积(MOCVD)，分子束外延(MBE)，(ABE)，喷涂，溅射，真空蒸发以及电沉积等。

其中，CSS的工作原理为：将蒸发源靠近衬底，将蒸发源升温，使其上面的蒸发材料蒸发，在较短时间抵达衬底表面，形成致密薄膜。具体地，在利用CSS法沉积CdTe薄膜的过程中，CdTe粉一般涂覆或沉积在蒸发源表面，衬底放置在蒸发源上面，距离蒸发源大约为几厘米，将蒸发源升温至470℃以上，在一定工作气压和气氛中，衬底表面上将生成一层均匀的CdTe薄膜。

CSS方法制备CdTe薄膜的优点是，蒸发材料损失少，结晶方向好，光伏特性优良。用CSS方法制备的小面积单体CdTe电池最高转换效率达到15.8％，最好的大面积(6728cm²)CdTe电池，有效面积的转换效率为9.1％。

但是，CSS法在大面积生产过程中面临一些问题。利用该法进行工业化薄膜生产，会出现薄膜均匀性问题和整个薄膜表面光电一致性差的问题，从而影响沉积薄膜的品质。首先，衬底表面的温度不一致，会导致蒸发源上蒸发材料的蒸发率不同，使得沉积薄膜的沉积厚度不一致；其二，在蒸发过程中蒸发物质所处的工作气氛不一致，影响沉积薄膜的光电特性。

发明内容

本发明的第一个方面提供了一种沉积蒸发源，其包括加热装置、放置于该加热装置上方的加热板和放置于所述加热板上的蒸发材料，其中该加热板上设置有多个凹槽，且配置该加热板上的多个凹槽使得位于该加热板中心部分的凹槽的体积之和小于位于该加热板边缘部分的凹槽的体积之和，其中该蒸发材料被放置于该凹槽内。

优选地，根据本发明的第一个方面的沉积蒸发源，其中该加热板中心部分的每个凹槽与该加热板边缘部分的每个凹槽的体积相同，该加热板中心部分的凹槽的数量多于该加热板边缘部分的凹槽的数量。

优选地，根据本发明的第一个方面的沉积蒸发源，其中该加热板中心部分的凹槽的长度小于该加热板边缘部分的凹槽的长度。

优选地，根据本发明的第一个方面的沉积蒸发源，其中该加热板中心部分的凹槽的深度小于该加热板边缘部分的凹槽的深度。