[发明专利]用磁控溅射法生产CdS/CdTe太阳能电池的方法

摘要

本发明公开了一种用磁控溅射法生产CdS/CdTe太阳能电池的方法，其特点是该方法包括CdS/CdTe膜的形成，CdCl₂热处理和背电极的制作三部分，通过对电压、电源、气压和距离控制，控制膜的质量，使用磁控溅射法将CdS、CdTe、CdCl₂、ZnTe:Cu和Ni分别依次镀在清洁并光刻完成的导电玻璃工件上，构成完整电池。经性能测试：小面积0.05cm²，短路电流27mA/cm²，开路电压0.82V/每个单电池，填充因子72％，转换效率14.2％；大面积2000cm²(20×100cm)，短路电流21mA/cm²，开路电压0.63V/每个单电池，填充因子66％转换效率8％。

主权项

1.一种用磁控溅射法生产CdS/CdTe太阳能电池的方法，其特征在于该方法由包括以下步骤：(1)CdS/CdTe膜的形成将清洁并光刻完成的导电玻璃工件装入夹具中，启动输送系统将工件送入进料仓(1)，关闭仓门，启动真空系统，抽至2.5～5.5×10-2Pa，启动红外加热器使工件温度达230℃～250℃，充入氩气至0.5～2.2×100Pa，打开进料仓与CdS镀膜仓(2)之间的门，由输送系统使工件送入CdS仓，关闭进料仓与CdS镀膜仓之间的门，磁控溅射镀CdS，用直流电源将电流调至4～10mA/cm2，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间7～10min，使CdS膜厚在70～120nm，停止溅射，打开CdS与过渡仓的门，启动输送系统使工件送入过渡仓(3)充入氩气，调整气压至1～5×100Pa，打开过渡仓与CdTe镀膜仓之间的门，启动输送系统使工件进入CdTe镀膜仓(4)，关闭过渡仓与CdTe镀膜仓之间的门，磁控溅射镀CdTe，充入氩气至1～5×100Pa，用直流电源将电流调至7～23mA/cm2，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间7～10min，使CdTe膜厚为1.5～3.5μ，打开出料仓(5)，启动输送系统使工件进入出料仓，关闭出料仓与CdTe镀膜仓之间的门，打开放气阀放气，启动输送系统使工件出仓；(2)CdCl2热处理将上述工件用CdCl2热处理，当工件加热至250～270℃，将CdCl2加热至390～420℃，采用近空间升华法将CdCl2镀在已经镀上CdS/CdTe的工件上，时间5～10s，形成200～500μm厚的CdCl2膜，然后在温度350～420℃的空气环境中热处理25～35min；(3)背电极的制作将上述热处理后的工件装入夹具中，启动输送系统，使工件进入进料仓，关闭仓门，启动真空系统，抽至2.5～10×10-2Pa，充入氩气气压至1～4.0×100Pa，打开进料仓与ZnTe镀膜仓之间的门，由输送系统使工件送入ZnTe镀膜仓，磁控溅射镀ZnTe，使用高频电源4～6w/cm2，靶与工件的距离控制在70～220mm，时间2～5min，膜厚7～15μm，停止溅射，打开电源继续磁控溅射ZnTe:Cu，使电流7～15mA/cm2，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间2～5min，膜厚10～40μm，用激光刻第二条线，距第一条线50～150μ的距离，激光刻30～50μ的平行线，同理，打开Ni电源磁控溅射Ni，使用电流0.3～2A/cm2，靶与工件的距离控制在100～220mm，时间3～5min，膜厚300～600nm；用超声焊机焊上引出电极；用激光刻第三条线，距第二条线50～150μ的距离，用激光刻线宽30～50μ的平行线；用UV胶在电池背面涂覆约200～500μ厚的胶膜，经UV干燥机干燥后形成完整电池。