[发明专利]延长硫化镉靶材使用寿命的镀膜方法

说明书

本发明公开了延长硫化镉靶材使用寿命的镀膜方法，采用四根硫化镉平面靶材进行直流溅射，假设四根硫化镉平面靶材的溅射总功率为p，第一根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/4‑1/2p，第二根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/4‑1/2p，第三根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/6‑1/4p，第四根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/6‑1/4p。本发明的镀膜方法没有对镀膜机软硬件进行升级，未改变硫化镉靶材的溅射总功率，也即缓冲层硫化镉膜层厚度未变化，仅仅只是对生产工艺参数比例的调整，即将关键靶材的消耗速率降低超过30％；这为单个周期的生产时间大幅延长提供了可能；一方面，单个周期的产能可能得到明显提升，另一方面，这为提高整套镀膜设备以及其他昂贵靶材的利用效率带来利好。

技术领域

本发明涉及硫化镉薄膜镀膜工艺技术领域，尤其涉及延长硫化镉靶材使用寿命的镀膜方法。

背景技术

硫化镉作为一种直接带隙的n型半导体，常被当作缓冲层材料运用于制备高效CIGS太阳能电池芯片中。首先，硫化镉的带隙宽度为2.4eV，在低带隙的CIGS吸收层和高带隙氧化锌窗口层之间形成过渡，减小了两者之间的晶格失配。其次，在芯片生产过程中，CIGS膜层先于氧化锌层制备，缓冲层硫化镉能有效防止溅射氧化锌层时对CIGS吸收层的损害。不仅如此，硫化镉薄膜中镉元素与CIGS薄膜中铜元素相互扩散，镉占据铜空位，导致CIGS薄膜表面n-型掺杂。有较多研究结果表明，适度的镉元素扩散，连同CIGS薄膜界面区导电类型的反型和Cd/CIGS导带边失调值的减小，对电池的光伏性能是有利的。

缓冲层硫化镉对提高CIGS薄膜太阳能电池的光电转化效率具有较大作用，但是在大规模生产过程中，控制硫化镉膜层的最优厚度是一个难题。经过大量试验，我们已经掌握了缓冲层硫化镉膜层的厚度与电池芯片/组件光伏性能的基本关系。我们采用四根硫化镉平面靶材进行直流溅射以制备缓冲层，发现四根靶材的溅射总功率，与缓冲层的膜厚呈现很好的线性关系。直接通过控制四个直流电源的溅射总功率，就能够很好地把控整个缓冲层的膜厚。在现有技术条件下，为了使镉元素适度扩散，四根平面靶材的溅射功率比例一般设置为3:1:1:1。然而，在一个正常的生产周期内，当其他靶材的使用寿命还保持充足情况下，第一根靶材往往首先出现裂靶，也即靶材寿命结束。靶材寿命到期，生产会被迫提前结束，这在很大程度上减小了单个生产周期的产能。这使整套镀膜设备以及其他昂贵靶材的利用效率大打折扣。基于此，如何设计一种延长硫化镉靶材使用寿命的镀膜方法是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供延长硫化镉靶材使用寿命的镀膜方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

延长硫化镉靶材使用寿命的镀膜方法，采用四根硫化镉平面靶材进行直流溅射，假设四根硫化镉平面靶材的溅射总功率为p，第一根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/4-1/2p，第二根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/4-1/2p，第三根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/6-1/4p，第四根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/6-1/4p。

作为上述技术方案的改进，所述的延长硫化镉靶材使用寿命的镀膜方法，第一根硫化镉平面靶材的溅射功率为3/10p，第二根硫化镉平面靶材的溅射功率为3/10p，第三根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/5p，第四根硫化镉平面靶材的溅射功率为1/5p；即四根硫化镉平面靶材的溅射功率比为1.5:1.5:1:1。

本发明的优点在于：本发明的镀膜方法没有对镀膜机软硬件进行升级，未改变硫化镉靶材的溅射总功率，也即缓冲层硫化镉膜层厚度未变化，仅仅只是对生产工艺参数比例的调整，即将关键靶材的消耗速率降低超过30％。在其他靶材使用寿命充足的情况下，首根硫化镉靶材的使用寿命被延长超过30％；这为单个周期的生产时间大幅延长提供了可能；一方面，单个周期的产能可能得到明显提升，另一方面，这为提高整套镀膜设备以及其他昂贵靶材的利用效率带来利好。

具体实施方式