[发明专利]能量过滤磁控溅射镀膜装置、透明导电氧化物薄膜的制备方法及HJT电池

说明书

本发明公开了一种能量过滤磁控溅射镀膜装置、透明导电氧化物薄膜的制备方法及HJT电池，该装置包括真空室内相对设置的溅射靶材和衬底支架，衬底支架与溅射靶材的相对面上装设有需要镀膜的衬底，溅射靶材和衬底之间设置有平行于溅射靶材的过滤电极，过滤电极由若干个相互平行的金属线组成，金属线连接在衬底支架上。透明导电氧化物薄膜由上述装置制得。HJT电池中包含的透明导电氧化物薄膜由上述方法制得。本发明装置具有遮挡面积小、沉积速率高、靶材利用率高、成本低、适用范围广等优点，适合工业大规模生产推广，能够减少对衬底和透明导电氧化物薄膜的损伤，进而制备得到高质量透明导电氧化物薄膜以及具有优异电学性能的异质结电池。

技术领域

本发明属于磁控溅射镀膜技术领域，涉及一种能量过滤磁控溅射镀膜装置、透明导电氧化物薄膜的制备方法及HJT电池。

背景技术

硅异质结太阳能电池(HJT电池)是一种双面受光异质结太阳电池，具备生产工艺温度低、转换效率高、低温度系数、双面发电等特点，是目前商业化产品中高性价比，高技术难度的高效太阳电池。近年来备受关注，已经成为太阳能电池的主要发展方向之一。

在太阳能电池的发展过程中，透明导电氧化物(transparent conductive oxide，称TCO)薄膜发挥了至关重要的作用，TCO薄膜用作减反层和横向输运载流子至电极的导电层，其由于具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等光电特性，被广泛应用于HJT电池中。

目前，HJT电池中，TCO薄膜沉积在单晶硅/非晶硅异质结之上，在采用直流磁控溅射技术镀TCO时，溅射产物及等离子体中的负离子，如O^2-、O^-、e^-等，对衬底有很强的轰击作用，使得单晶硅的少数载流子寿命降低，非晶硅薄膜的电导性变差，发射层的缺陷增大，进而降低HJT电池的性能，最终降低了电池的转换效率。另外，现有磁控溅射镀膜装置中，采用金属网栅作为过滤电极，用于降低高能粒子轰击对衬底造成的损伤，但是以金属网栅作为过滤电极时对衬底遮挡面积大，会导致沉积速率低、靶材利用率低，成本高；垂直靶材方向的遮挡造成成膜均匀性差，不适合工业生产大量使用。因此，获得一种遮挡面积小、沉积速率高、靶材利用率高、成本低、适用范围广的能量过滤磁控溅射镀膜装置，对于大规模制备高性能HJT电池及提高HJT电池的应用范围具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种遮挡面积小、沉积速率高、靶材利用率高、成本低、适用范围广的能量过滤磁控溅射镀膜装置，还提供了一种利用该能量过滤磁控溅射镀膜装置制备透明导电薄膜的方法及HJT电池。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种能量过滤磁控溅射镀膜装置，包括真空室内相对设置的溅射靶材和衬底支架，所述衬底支架与溅射靶材的相对面上装设有需要镀膜的衬底，所述溅射靶材和衬底之间设置有平行于溅射靶材的过滤电极，所述过滤电极由若干个相互平行的金属线组成；所述金属线连接在衬底支架上。

上述的能量过滤磁控溅射镀膜装置，进一步改进的，所述过滤电极与溅射靶材之间的间距为72mm～92mm；所述过滤电极)与衬底之间的间距为6mm～14mm。

上述的能量过滤磁控溅射镀膜装置，进一步改进的，所述金属线之间的间距为5mm～10mm；所述金属线的数量为1条～20条；所述金属线的直径为2mm～4mm。

上述的能量过滤磁控溅射镀膜装置，进一步改进的，所述溅射靶材为ITO陶瓷靶；所述金属线为不锈钢、铜、钛合金中的至少一种。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种透明导电氧化物薄膜的制备方法，采用上述的能量过滤磁控溅射镀膜装置制备透明导电氧化物薄膜。

上述的制备方法，进一步改进的，包括以下步骤：