[发明专利]柔性衬底上卷对卷在线控制沉积吸收层的方法

摘要

本发明涉及一种柔性衬底上卷对卷在线控制沉积吸收层的方法，其特点是：包括制备装置、装置中放置沉积材料以及在衬底上卷对卷沉积吸收层：其中沉积吸收层的过程包括：⑴沉积薄膜室抽真空；⑵沉积缓冲层；⑶沉积铜铟镓硒层；⑷补充蒸发源；⑸降温、测试分析。本发明将Na原子扩散到缓冲层，保证吸收层的电学的同时，保证了吸收层的附着性、不开裂；通过衬底下面设置对称分布于衬底幅宽方向两侧的边沿处的蒸发源，变速电机控制衬底的行进速度，PID控制器控制加热器的温度调整蒸发源的蒸发速率，以及传感器、光谱仪的在线监测，提高了大面积吸收层结晶质量和成分、厚度的一致性，提高了柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池的总体性能和成品率。

主权项

一种柔性衬底上卷对卷在线控制沉积吸收层的方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步骤：制备柔性衬底上卷对卷沉积吸收层的装置焊一长方体腔室作为沉积薄膜室，沉积薄膜室内上部有相互平行、带动柔性衬底行进的两个滚轴，一个作为始端滚轴和终端滚轴；沉积薄膜室内底面上并列有四个腔室，分别作为第一室、第二室、第三室和第四室；对应于第一室、第二室和第三室的柔性衬底的上方各置有连接热电偶的加热板，第二室和第三室的柔性衬底上方各置有三个构成一列的传感器；沉积薄膜室外部有PID控制器、抽真空泵和变速电机；第二步骤：装置中放置沉积薄膜的材料第一步骤中的第一室、第二室和第三室内放置不同种类的金属元素作为蒸发源；第一室内的蒸发源为Ga、In、Na、Se；第二室内的蒸发源为Ga、In、Cu和Se；第三室内的蒸发源为Ga和In；每一个蒸发源底部均置有连接热电偶的加热器；第四室内置有个X射线荧光光谱仪；第三步骤：在柔性衬底上卷对卷沉积薄膜⑴ 沉积薄膜室密封抽真空将第一步骤中沉积薄膜室及室内的四个腔室抽真空至压强低于1×10‑4Pa，工作压强小于3×10‑3Pa；⑵ 沉积缓冲层   开启柔性衬底上面的加热板，由PID控制器控制各加热板，保持第一室对应的衬底温度为350℃‑400℃，第二室、第三室对应的衬底温度为450℃‑500℃；，由热电偶测量该室对应各蒸发源的温度，将测量信号传输到PID控制器，PID控制器通过传输信号控制相应的蒸发源加热器，在衬底上沉积扩散有Na原子的铟镓硒缓冲层；⑶ 沉积铜铟镓硒层第二室内自左至右按列摆放蒸发源的顺序为Ga‑In‑Cu、In‑Ga‑Cu、Cu‑Ga‑In或Ga‑Cu‑In的一种，Se为最左列或最右列；先将该室内Se加热至250‑350℃时，同时该室内启动Ga、In、Cu源对应的加热器，由第一步骤第二室内的三个传感器监测，将监测传输至PID控制器，PID控制器通过传输信号控制相应的蒸发源加热器，生成(Cu/(In+Ga)>1)的铜铟镓硒化合相薄膜； ⑷ 补充蒸发源先将该室内的Se加热至250‑350℃时，同时启动Ga、In源对应的加热器，由第一步骤第三室内三个传感器监测，将监测传输至PID控制器，PID控制器通过传输信号控制相应的蒸发源加热器，生成Cu/(In+Ga)<1的微贫铜、不均匀度小于±2%、成分比例接近化学计量比（Cu(In0.7, Ga0.3)Se2）、厚度为0.5‑1.5mm铜铟镓硒吸收层；⑸ 降温、测试分析在第四室中，通过光谱仪进行在线检测铜铟镓硒吸收层的成分、厚度及均匀性。