[实用新型]在线制备太阳能电池导电膜层的磁控溅射装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种硅基薄膜太阳能电池背电极或前电极在线连续镀膜的磁控溅射装置，属于太阳能技术领域。

背景技术

目前，薄膜太阳能电池的前电极和背电极的加工制造过程，均需要镀制TCO膜层，TCO膜层为透明导电膜，作薄膜太阳能电池芯片（电池板）的电极使用。同时，可以使光线透过，主要指标为透过率和电导率，TCO膜层的透过率越高，光线进入电池越多，电池的短路电流和开路电压越大。提高TCO膜层的电导率，能减少TCO膜层的缺陷，降低电池内的串联电阻，提高并联电阻，增大电池的填充因子，从而有效提高电池的转化效率。硅基薄膜太阳能电池一般应用平衡磁控溅射镀膜技术，特别是背电极（负极）的制作，在电池板（或芯片）PIN结的背电极P层膜表面形成复合膜层，金属氧化膜AZO、金属膜银Ag、铝Al等金属膜层作背电极导电用。磁控溅射镀膜技术，对靶材施加负高压，以靶材作为阴极，基片作为阳极，在靶材与基片之间形成电场，并通过在靶材背面放置磁极提供磁场，利用磁场与电场交互作用，约束电子在靶表面附近螺旋状运行，不断撞击氩气产生离子，所产生的离子在电场作用下撞向靶面溅射出靶材原子，沉积在基片上获得所需的导电薄膜层。工业化的磁控溅射已发展成为连续磁控溅射镀膜，即在一条磁控溅射设备上配备了多个磁控溅射阴极。如薄膜太阳能电池的背电极连续镀膜设备，当电池板（以下称基片）在生产线真空镀膜区域移动过程中连续经过AZO、Ag、Al阴极靶，在电池芯板背电极表面形成所需的复合膜层。虽然磁体材料可以采用永磁铁和电磁材料，但使用永磁铁的缺点是磁体极性调节不方便。为此，采用电磁铁，问题是现有技术忽略了电磁极性对磁场影响。特别是在线生产连续镀膜时，对阴极靶要进行排列组合，而每套磁控溅射阴极靶的结构要相同一致，在此条件下必须考虑相邻阴极装置靶位之间的磁体极性的相互影响和磁场的分布及等立体分布，对膜层的光学和电学性能的影响。

发明内容

鉴于此，要解决以上所述现有磁控溅射连续镀膜时，对多个阴极靶位排列，相邻阴极靶位之间电磁极性会影响磁场分布，要加以认真研究和合理的利用。

本实用新型目的在于用阴极靶的电磁体调整磁场极性，调节和控制阴极靶位的极性，使其磁体极性相同或相反，以适应在线太阳能电池电极连续磁控溅射镀复合透明导电膜和金属膜。 

本实用新型的另一目的是通过对磁体的极性设定，使磁控溅射镀膜不仅适合镀电池背电极膜层，还能镀前电极膜层及过渡膜层，膜层界面清晰、膜层性能好。 

为了实现以上任务，本实用新型采用的技术方案是：设计一种在线制备太阳能电池导电膜层的磁控溅射装置，其阴极装置装在真空腔室内，阴极装置包括多个连续镀膜的磁控溅射阴极靶，每个阴极靶的磁体由外环和中间电磁体组成，且外环和中间电磁体的励磁线圈接直流电源正负极，调节阴极靶相邻靶位的磁体极性，在太阳能电池基片表面连续镀制导电膜层。

连续镀膜的磁控溅射阴极靶双侧排布，每侧配备三个平面阴极靶。

连续镀膜的磁控溅射阴极靶双侧排布，每侧配备AZO靶材、银靶材和铝靶材，阴极接DC磁控溅射电源，在太阳能电池基片表面连续镀制背电极膜层。

在AZO靶材和Ag靶材的相邻交叉区域磁控溅射镀膜获得彼此独立的AZO膜层和Ag膜层。

在银靶材和铝靶材的相邻交叉区域磁控溅射镀膜，获得银和铝的混合膜层。

阴极装置还包括组合式阴极靶位交叉区，相邻或相对的阴极靶的磁体的极性相同或相反，连续磁控溅射镀混合膜层。

磁控溅射阴极靶是平面靶或旋转靶，阴极靶两侧排布，对太阳能电池基片双侧面镀膜。

磁控溅射阴极靶单侧排布，配五个平面阴极靶位，依次为陶瓷靶TiO2、合金靶NiCr、金属靶银Ag、合金靶NiCr、陶瓷靶TiO2，阴极分别接DC磁控溅射电源。

外环和中间电磁铁，通过匹配励磁线圈的匝数控制外环和中间电磁体端面的磁通量相等。

外环和中间电磁铁，通过匹配外环和中间磁体的截面积调节磁通量，在太阳能电池基片表面连续镀制复合膜、金属膜或金属氧化物膜层。

实施本实用新型的积极效果：实现了本实用新型的目的，通过电磁体的极性设定，不仅应用于在线生产硅基薄膜太阳能电池背电极膜层也适应前电极膜层。通过阴极靶装置的设定，由单面镀到双面镀，提高了产能，降低了生产成本。

附图说明

图1、是本实用新型的真空腔室剖面示意图。

图2、是本实用新型的磁体结构示意图。

图3、是本实用新型中相邻阴极靶位磁体极性相同时，磁力线及等离子体分布示意图。