[发明专利]用于太阳能电池的硒化方法及其硒化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种硒化方法及其硒化装置，特别是涉及一种用于太阳能电池的硒化方法及其硒化装置。

背景技术

近年来薄膜太阳能电池的研发与应用相当热门，其中，由于铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池为直接能隙半导体，且具有制作成本较低、光吸收率较高等优点，再加上除了可应用于硬式的玻璃基板之外，也可应用在高分子材料、不锈钢、铝箔或铜箔等可挠式的基板上，因而成为最具发展潜力的薄膜太阳能电池。

一般铜铟镓硒太阳能电池通常包含一个基板，以及由邻近而远离该基板而设置的一个背电极层、一个光吸收层、一个缓冲层与一个透明电极层。其中，该光吸收层就是铜铟镓硒薄膜，其制造方法相当多种，主要可分为真空制程与非真空制程，而所述真空制程例如共蒸镀(Co-evaporation)、溅镀(Sputtering)及硒化法(Selenization)。

所谓的硒化法，是先在背电极层上溅镀一层材料为铜铟镓（CuInGa）的前驱物层，接着放入一个常压或真空的腔体内并通入含有硒元素的硒化反应气体，如硒化氢（H₂Se），同时在高温环境下使硒化反应气体裂解产生硒气态原子，进而与所述前驱物层产生硒化反应而形成该光吸收层。

在硒化处理时，均匀分布的硒化反应气体以及均匀受热的基板是两个关键的要素，然而在一般硒化装置的腔体内，硒化反应气体的流动状况不理想，导致腔体内的硒化反应气体分布不均，同时一般硒化装置的腔体通常维持在常压或者真空，因此热传导与热对流效果不佳，热能只能通过热辐射方式传递，导致基板受热不均匀而无法均匀发生硒化反应，使得该光吸收层的质量与转换效率都不理想。

此外，由于一般硒化装置的腔体内的导热效果较差，因此腔体内的升降温速度慢，往往需要花费时间等待腔体升降温度，因而增加制程的时间并导致生产速度慢、生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能让硒化反应均匀发生，并可提升生产速度及生产效率的用于太阳能电池的硒化方法及其硒化装置。

本发明用于太阳能电池的硒化方法，包含：步骤A：将一个表面形成有一个前驱物层的基板单元放入一个加热腔体内；步骤B：将该加热腔体抽真空；步骤C：提升该加热腔体内的气流循环性，并将硒化反应气体通入该加热腔体内以增加该加热腔体内的气压值，同时增加该加热腔体内的温度；步骤D：持续将硒化反应气体通入该加热腔体内，使该加热腔体内的气压值增加至2~6atm之后进行退火，使硒化反应气体与该前驱物层反应形成一个光吸收层。

本发明所述的用于太阳能电池的硒化方法，在步骤D中，持续将硒化反应气体通入该加热腔体内，使该加热腔体内的气压值增加并维持在5atm。

本发明所述的用于太阳能电池的硒化方法，该前驱物层的材料为铜铟镓或铜铟，而硒化反应气体为硒化氢或硒化氢与硫化氢的混合。

本发明所述的用于太阳能电池的硒化方法，在步骤D中，退火温度为500~600℃，并在持温40~60分钟之后停止对该加热腔体加热。

本发明的另一个目的，在于提供一种用于太阳能电池的硒化装置，通过硒化反应气体使所述太阳能电池的半成品发生硒化反应，而该硒化装置包含一个加热腔体，以及一个安装在该加热腔体上的真空机构，该加热腔体包括一个供所述半成品放置的反应空间，以及一个围绕并对该反应空间加热的加热部，而该真空机构对该反应空间抽气。该硒化装置还包含一个安装在该加热腔体上并将硒化反应气体送入该反应空间的加压机构，以及一个安装在该反应空间内并使该反应空间内的硒化反应气体循环流动的气流循环机构。

本发明所述的用于太阳能电池的硒化装置，该气流循环机构包括一个可转动地安装于该反应空间内的风扇，以及一个位于该风扇与所述半成品之间的导流座，该导流座具有一个供硒化反应气体流动于所述半成品与该风扇之间的导流通道。

本发明所述的用于太阳能电池的硒化装置，该导流座的导流通道具有一个朝向所述半成品的大径开口，以及一个朝向该风扇且口径小于该大径开口的小径开口。

本发明所述的用于太阳能电池的硒化装置，该硒化装置还包含一个安装于该加热腔体的反应空间内的固定座单元，该固定座单元包括一个供所述半成品放置且供该导流座安装的固定板。

本发明所述的用于太阳能电池的硒化装置，该加热腔体还包括分别设置在该加热部的相反两侧且与该加热部共同圈围该反应空间的一个安装部与一个开口部，该风扇、该真空机构及该加压机构安装于该安装部，所述半成品通过该开口部进出该反应空间。