[发明专利]用于连续制造金属薄膜太阳能电池的淀积设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机金属气体气相淀积系统，具体涉及一种用于连续制造金属薄膜太阳能电池的淀积设备及方法。

背景技术

砷化镓太阳能电池是所有太阳能电池光电转换效率最高的品种，且耐温性好。高效能砷化镓太阳能电池是将N型砷化镓材料与P型砷化镓材料先后淀积在砷化镓基板上，两种异电性材料间的接口能光电转换使太阳光转换成电流并输出，其中砷化镓太阳能电池的基板材料是砷化镓晶片。

目前传统的有机金属气体气相淀积系统为圆形真空反应腔室里面的基板加热平台一次可装设39片2吋砷化镓晶片，在一次基本的制造过程从开始将反应腔室抽至真空、基板加热、气体气相淀积制程、冷却，大约需要四小时，也就是在四小时之内可淀积产出2.5cm×2.5cm×3.1416×39=765.765cm²或1×1×3.1416×39=122.5224平方吋的砷化镓太阳能电池片。该系统使用的基片材料2吋砷化镓晶片每片价位在110美元左右等于每平方厘米5.71美元左右的价位，成本非常高昂，且耗能大产量小，只能用在一些不计较成本的精密仪器及航天设备上使用。

如何能降低砷化镓太阳能电池生产成本, 提高产量, 使太阳能发电成本降低到每瓦一美元(W/USD)以下,是光伏产业研究创新的最大目标。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足之处，提出一种用于连续制造金属薄膜太阳能电池的淀积设备及方法，即提供一种用有机金属气体气相淀积方法在金属薄膜上來连续制造砷化镓太阳能电池的设备及工艺方法，该方法运用有机金属气体气相淀积方在卷带式金属薄膜连续制造砷化镓太阳能电池的设备和工艺，给光伏产品成本价格带来彻底的改善，即极大的提高了生产效率，大辐度的降低了砷化镓太阳能电池制造成本。

本发明的目的实现由以下技术方案完成：

一种用于连续制造金属薄膜太阳能电池的淀积设备，其特征在于：所述设备包括一个大型真空腔室及其附属真空排气装置；隔绝在所述真空腔室里至少有如下装置：连续性金属薄膜自动出料展料系统及收料系统；淀积反应区；金属气体淀积反应器，及其用于均匀喷洒有机金属气体的喷口组合；基材加热平台；其中所述淀积反应区位于所述出料展料系统和收料系统之间，所述金属气体淀积反应器及其用于喷洒有机金属气体的喷口组合位于所述淀积反应区的上方，所述的淀积反应区的下方设置所述加热平台。

所述的金属气体淀积反应器包括至少二套N型有机金属气体淀积反应器和至少二套P型有机金属气体淀积反应器，各套所述金属气体混合反应器在所述真空腔室内的所述淀积反应区的上方依次呈N-P-N-P-N…型依次交错纵向、间隔分布。

所述的金属气体淀积反应器包括三套N型有机金属气体淀积反应器和兩套P型有机金属气体淀积反应器，五套所述金属气体混合反应器在所述真空腔室内的所述淀积反应区的上方依次呈N-P-N-P-N型纵向、间隔分布。

靠近所述收料系统处的所述真空腔室外壁设置有观测窗口，并在所述的长型真空腔室内设置有真空计和温度量测系统用以量测并控制加热平台温度。

一种用于连续制造金属薄膜太阳能电池的淀积方法，涉及权利要求1-4任一项所述设备，其特征在于，所述方法至少包括下列步骤：所述连续性金属薄膜自动出料展料系统以可控制的速度缓缓释放展开出金属薄膜, 金属薄膜被拉引经过所述淀积反应区，所述金属气体淀积反应器及其用于喷洒有机金属气体的喷口组合将混合的有机金属气体均匀喷洒至金属薄膜表面，有机金属气体淀积并反应成砷化镓材料层，金属薄膜加热平台以直接接触的方式加热金属薄膜，被加热至一个设定的温度，以便促成有机金属气体淀积并反应，经过连续几次反应过后已成长数层异电性界面的金属薄膜被所述收料系统卷收起来。

所述出料展料系统展开金属薄膜的速度与收料系统卷收金属薄膜的速度匹配，由此速度来控制成长太阳能电池之厚度。

本发明的优点是，降低了生产制造砷化镓太阳能电池成本，提高了生产效率，可批量化投入生产。与传统型设备相比，在用来淀积制程的有机金属气体成本都类似的情况下， 相差近25倍的生产速度，且基材成本不到传统基材成本的七百分之一。本发明涉及的有机金属气体气相淀积系统用来连续制造卷带式金属薄膜砷化镓太阳能电池将给光伏产品成本价格上带来彻底的改善，有机会将太阳能发电成本降低在比一般传统火力发电每瓦1.1美元以下的成本，也就是有机会使其大量推广，以取代传统耗能排污(二氧化碳)的火力发电行业。

附图说明

图1为本发明真空腔室结构示意图；

图2为发明金属薄膜自动出料展料及收料系统结构示意图；