一種制備真空卷對卷鍍膜用可撓性基材及薄膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備卷對卷真空鍍膜可撓性基板及薄膜的方法，使用整卷鋁箔或鋁合金箔為基材，鍍膜前先針對基板表面進(jìn)行陽極處理，并同時(shí)添加鈉元素，高溫CIGS蒸鍍成膜時(shí)藉由擴(kuò)散過程鈉元素會(huì)進(jìn)入CIGS膜層中以提高電池的效率。首創(chuàng)使用鋁或者鋁合金箔當(dāng)作基材，緩沖層方面并使用濺鍍的鋅鎂氧膜層取代傳統(tǒng)的水浴法的CdS膜，使得CIGS太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)整卷的生產(chǎn)，利用卷對卷濺鍍機(jī)鍍下電極、緩沖層及透明導(dǎo)電膜層，利用卷對卷蒸鍍機(jī)制備CIGS吸收層，實(shí)現(xiàn)CIGS電池的生產(chǎn)在全真空的制程下完成，確保大面積的均勻性，大幅提高電池的生產(chǎn)效率及產(chǎn)率，提高了薄膜質(zhì)量及性能，符合CIGS薄膜太陽能電池的生產(chǎn)需求。
【專利說明】一種制備真空卷對卷鍍膜用可撓性基材及薄膜的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種真空卷對卷鍍膜用可撓性基材及薄膜的制備方法，屬于太陽能光伏領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]全球能源需求逐年攀高，在節(jié)能及環(huán)保意識(shí)抬頭下，發(fā)展再生能源為全球共同的目標(biāo)；以再生能源來說，無論水力、風(fēng)力、地?zé)岚l(fā)電來說，均需以動(dòng)能轉(zhuǎn)換方式來獲得轉(zhuǎn)換效率，而太陽能發(fā)電則是利用太陽光轉(zhuǎn)換成電能之發(fā)電系統(tǒng)，在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中無可動(dòng)部分，不像風(fēng)力、水力、地?zé)岬劝l(fā)電系統(tǒng)中均須用到轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，因此不會(huì)有高溫高壓及噪音等困擾，在發(fā)電過程中不造成環(huán)境負(fù)擔(dān)，為ー潔凈地綠色能源。另外，太陽光源取之不盡用之不竭的特性，使得太陽能發(fā)電系統(tǒng)能具有永續(xù)利用之一大優(yōu)點(diǎn)；雖然現(xiàn)今太陽能發(fā)電之光電轉(zhuǎn)換效率尚不高，但太陽能發(fā)電系統(tǒng)不需耗費(fèi)額外的能源成本為其優(yōu)勢，換句話說，這些原本不被人們利用的能源現(xiàn)在有部分比例作為電カ來源。太陽每天照射到地表的能量，超過全人類30年所需要的能源，太陽能電池已成為未來替代能源的主流。預(yù)估至2100年全球能源使用太陽能的利用率將達(dá)60%。
[0003]太陽能電池的種類眾多，而CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池?fù)碛懈咿D(zhuǎn)換效率及發(fā)展?jié)摜艿讲毮浚壳癈IGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池最高轉(zhuǎn)換效率由美國再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)所創(chuàng)造，其效率已達(dá)20%。CIGS從1995年發(fā)展至今轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)提高足足有7%之多，相較于同樣時(shí)間內(nèi)CdTe的4%、單晶硅與多晶硅各為3%以及非晶硅的1%，足以看出CIGS在轉(zhuǎn)換效率上的發(fā)展?jié)摿ΑIGS屬于1-1I1-VI族的多晶黃銅礦結(jié)構(gòu)(Chalcopyrite)化合物，是一種由I1- VI族化合物閃鋒礦結(jié)構(gòu)(Zinc-Blend Structure)所衍生而來的半導(dǎo)體材料，由兩個(gè)閃鋅礦之単位晶胞堆棧而成，原屬II族元素之晶格位置由I族及III族所取代而形成，而 黃銅礦內(nèi)部In所處晶格位置則可為所添加之Ga元素取代。CIGS (銅銦鎵硒)具有直接能隙(Direct band-gap)性質(zhì)的P_type半導(dǎo)體特性,并且有相當(dāng)高的光吸收系數(shù)a (a =IO4^lO5 cnT1)，是單晶硅的100倍，能涵蓋大部分的太陽光譜，與其它太陽能電池相比，故僅需的厚度，即可吸收99%以上的入射太陽光。目前CIGS薄膜太陽能電池最高轉(zhuǎn)換效率由美國再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)所創(chuàng)造，其效率已達(dá)20%。且NREL于2011年評估報(bào)告顯示，CIGS (銅銦鎵硒)在轉(zhuǎn)換效率上會(huì)以每年0.3%往上成長。
[0004]CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池發(fā)展至今其組件結(jié)構(gòu)大致件由上電極(AL/Ni)、抗反射層(MgF2)、光窗層(AZ0/IT0)、緩沖層(CdS)、吸收層(CIGS)、背電極(Mo)與基板(SS/GLASS/PET)所組成；在単一膜層內(nèi)，各材料成份比之參數(shù)調(diào)配、薄膜晶體結(jié)構(gòu)、制程方式與優(yōu)化制程等各種因素為其制備上的挑戰(zhàn)，此外，還需考慮到各膜層堆棧成組件的匹配性、各膜層制備方式與制程間的相互影響等眾多因素，尤其從相關(guān)文獻(xiàn)顯示CIGS(銅銦鎵硒)對于各種制程參數(shù)下對于組件影響極其敏感，更增添CIGS (銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池在制備上的困難，同時(shí)也使得技術(shù)門坎相對地提高，在國際光伏界認(rèn)為是技術(shù)難度比較大的ー種太陽電池。[0005]靶材是具有固定形狀用于濺射鍍膜之母材。靶材若依材料分類可簡單地分為金屬與陶瓷兩大類，若依制程分類通常可大略區(qū)分為熔煉制程與粉末冶金制程兩大類。大多數(shù)金屬靶材采熔煉制程，少數(shù)靶材鑒于使用時(shí)晶粒大小控制、合金成份熔點(diǎn)差距太大等諸因素才采用粉末冶金制程。針對金屬或者合金靶材一般采用真空感應(yīng)熔煉來調(diào)配成分，并經(jīng)過后段的鍛造及熱處理等機(jī)加工方式獲得所需靶材。目前光電及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中如觸控屏、集成電路、液晶屏、建筑玻璃、光學(xué)膜及薄膜太陽能電池等，為獲得大面積均勻性及量產(chǎn)性，相關(guān)薄膜均大量使用真空磁控濺鍍制程。
[0006]多元化合物太陽能電池為目前最受屬目的材料之一，系為以I族-1II族-1V族所構(gòu)成的太陽能電池吸收層可以其成份調(diào)控進(jìn)行能系改變而達(dá)到最佳光電轉(zhuǎn)換效率，其中，
I族為銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)，III族為鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)，IV族為硫(S)、硒(Se)、銻(Te)，目前以銅銦鎵硒太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率最高。
[0007]CIGS膜層中吸收層是影響電池效率及生產(chǎn)方式的重要膜層，吸收層一般使用真空蒸鍍及真空磁控濺鍍加后硒化熱處理的兩種主要制程，具有大面積成膜及獲得較佳均勻性的特性。典型CIGS太陽能電池依基材由下往上為Mo (鑰背電極層)/CIGS (銅銦鎵硒吸收層)/CdS (硫化鎘緩沖層)/ZnO+AZO (氧化鋅與參雜鋁氧化鋅光窗層)/Al (鋁上電極層)，一般背電極層、光窗層采真空濺鍍方式，緩沖層采化學(xué)水域方式，相較于組件結(jié)構(gòu)各膜層中，吸收層制備方式共分兩大類:1.真空制程，包含共蒸鍍及濺鍍前趨物與硒化制程；2.非真空制程，包含電鍍及涂布等；其中使用以化學(xué)浴方式制備緩沖層主要原因?yàn)槟壳半A段所制作吸收層表面非常粗大，需藉由水浴法來達(dá)到緩沖層完整批覆于吸收層上，然而，在整個(gè)生產(chǎn)CIGS太陽電池過程中，使用水浴法制程方式有幾種限制:1.對于生產(chǎn)連續(xù)性不加；2.大面積均勻性不易控制；3.水浴法制作過程中需耗大量水；4.水浴法所使用化學(xué)溶劑后續(xù)處理成本高。若能將吸收層的表面平坦化就可以不采用水域法來做緩沖層，避免生產(chǎn)的不連續(xù)性來提高生產(chǎn)效率與良率，并降低生產(chǎn)成本。
[0008]為大量與大面積化的制備吸收層薄膜，目前制程方式系采用濺鍍前趨物與后硒化制程，其中，早期前趨物金屬薄膜設(shè)計(jì)為單一元素或雙元合金金屬采用多槍濺鍍，制程道次多、時(shí)間長且有低熔點(diǎn)合金制程不穩(wěn)定性等因素，但由于前趨層含低熔點(diǎn)的銦元素，使用傳統(tǒng)鍍膜參數(shù)將使的前驅(qū)物薄膜表面粗糙度變大(>300nm)，將來高溫硒化后的CIGS表面將無法達(dá)到理想的平坦化，不利于后續(xù)緩沖層及光窗層的制備，且所需形成吸收層相變化溫度降低，造成后續(xù)硒化無法持續(xù)擴(kuò)散至前趨物薄膜中進(jìn)行反應(yīng)，使得硒化不完全及轉(zhuǎn)換效率無法有效提升，因上述原因而提高制造成本與降低了制程良率及產(chǎn)率。且本發(fā)明以前CIGS太陽能電池大都是采用單片式生產(chǎn)，量產(chǎn)率低，所需的人工較多，相對的生產(chǎn)成本也無法大幅下降。另外有些人采用在PI上卷對卷蒸鍍成膜的方式來制作CIGS電池，可以達(dá)到輕量化的需求，但由于制程溫度無法拉高(〈300°C )，無法形成有效均一的CIGS相，所以電池效率一直停留在5-10%，尚無法突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種制備真空卷對卷鍍膜用可撓性基板及薄膜的方法，使用整卷鋁箔或鋁合金箔為基材，鍍膜前先針對基板表面進(jìn)行陽極處理，并同時(shí)添加入不等量的鈉元素，高溫CIGS蒸鍍成膜時(shí)藉由擴(kuò)散過程鈉元素會(huì)進(jìn)入CIGS膜層中以提高電池的效率。本發(fā)明首創(chuàng)使用鋁或鋁合金箔當(dāng)作基材，且不使用水浴法的CdS緩沖層，使用真空濺鍍的鋅鎂氧來當(dāng)作緩沖層，使得CIGS太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)整卷真空制程的生產(chǎn)，利用卷對卷濺鍍機(jī)鍍鑰、氧化鋅及透明導(dǎo)電膜(ITO)，利用卷對卷蒸鍍機(jī)制備CIGS吸收層，大幅提高電池的生產(chǎn)效率及產(chǎn)率，大幅降低人力工時(shí)，提高了薄膜質(zhì)量及性能，符合CIGS薄膜太陽能電池的生產(chǎn)需求。
[0010]一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬15-150cm的整卷鋁箔或鋁合金為基材，鋁箔或鋁合金的厚度小于1.0mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的工藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:7-9，硫代硫酸鈉為l-5mol/L，電流密度為1.5-2.0A/dm2，反應(yīng)時(shí)間為30-50min，反應(yīng)溫度:15_25°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的0.1-10% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X10_5-0.9X10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X10_3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至300-550°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至
0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
[0011]其中鋅鎂氧IE材制造首先使用61%氧化鋅+6%氧化鎂粉末+25%去離子水濕法混合后，用氧化鋯球研磨8小時(shí)后灌入三吋模具中，等干燥后經(jīng)1450°C 6小時(shí)燒結(jié)而成靶材坯體,經(jīng)研磨加工成所需的鋅鎂氧靶材。
[0012]其中銦錫靶材制造首先使用70%氧化銦粉末及5%氧化錫粉末混合再加上25%的去離子水濕法混合后，用氧化鋯球研磨20小時(shí)，然后灌入三吋模具中，待干燥后經(jīng)過15500C 6小時(shí)燒結(jié)及后研磨加工成所需的氧化銦錫靶材。
[0013]其中卷對卷真空濺鍍機(jī)是臺(tái)灣勤友公司制造的，卷對卷共蒸鍍機(jī)是臺(tái)灣廣繼科技制造的。
[0014]陽極化是一種金屬表面處理工藝，本專利是利用鋁箔或鋁合金箔在電解質(zhì)溶液中，通過外施陽極電流使其表面形成氧化膜的一種材料保護(hù)吸附技術(shù)。陽極氧化一般在酸性電解液中進(jìn)行，在電解過程中，氧的陰離子與鋁或鋁合金作用產(chǎn)生氧化膜。因?yàn)橥瑫r(shí)在形成氧化膜的過程中由于電流的作用，這層密膜被電流擊穿形成了孔隙，電解液中含鈉離子物質(zhì)(硫代硫酸鈉NhS2O3.5H20)就會(huì)被空隙所吸附，從而達(dá)到了鈉元素的添加。
[0015]本發(fā)明的特點(diǎn)是在使用整卷鋁箔或鋁合金箔為基材，鍍膜前先針對基板表面進(jìn)行陽極處理，并同時(shí)添加入不等量的鈉(Na)元素，將來再高溫CIGS蒸鍍成膜時(shí)藉由擴(kuò)散過程鈉元素會(huì)進(jìn)入CIGS膜層中以提高電池的效率。本發(fā)明首創(chuàng)使用鋁或者鋁合金箔當(dāng)作基材，緩沖層方面并使用濺鍍的鋅鎂氧膜層(ZnMgO)取代傳統(tǒng)的水浴法的CdS膜，始得CIGS太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)整卷的生產(chǎn)，利用卷對卷濺鍍機(jī)鍍下電極(Mo)、緩沖層(ZnMgO)及透明導(dǎo)電膜(ITO)層，利用卷對卷蒸鍍機(jī)制備CIGS吸收層，實(shí)現(xiàn)CIGS電池的生產(chǎn)在全真空的制程下完成，確保大面積的均勻性，使得平均薄膜表面粗糙度小于150nm，大幅提高電池的生產(chǎn)效率及產(chǎn)率，大幅降低人力エ時(shí)，提高了薄膜質(zhì)量及性能，符合CIGS薄膜太陽能電池的生
產(chǎn)需求。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬15cm的整卷鋁箔為基材，鋁箔的厚度0.25mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的エ藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:7,硫代硫酸鈉為lmol/L,電流密度為1.5A/dm2 ,反應(yīng)時(shí)間為30min,反應(yīng)溫度:15°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的0.1% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓カ抽至0.7X 10_5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓カ為5X10_3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第ニ層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至300°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓カ抽至0.7X10-5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓カ為2.5X10-3torr,以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓カ抽至0.7X10-5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓カ為2X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
[0017]其中鋅鎂氧祀材制造首先使用61%氧化鋅+6%氧化鎂粉末+25%去離子水濕法混合后，用氧化鋯球研磨8小時(shí)后灌入三吋模具中，等干燥后經(jīng)1450°C 6小時(shí)燒結(jié)而成靶材坯體,經(jīng)研磨加工成所需的鋅鎂氧靶材。
[0018]其中銦錫靶材制造首先使用70%氧化銦粉末及5%氧化錫粉末混合再加上25%的去離子水濕法混合后，用氧化鋯球研磨20小吋，然后灌入三吋模具中，待干燥后經(jīng)過15500C 6小時(shí)燒結(jié)及后研磨加工成所需的氧化銦錫靶材。
[0019]其中卷對卷真空濺鍍機(jī)是臺(tái)灣勤友公司制造的，卷對卷共蒸鍍機(jī)是臺(tái)灣廣繼科技制造的。
[0020]實(shí)施例2:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬80cm的整卷鋁箔為基材，鋁箔的厚度0.5mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的エ藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:8,硫代硫酸鈉為3mol/L,電流密度為1.8A/dm2 ,反應(yīng)時(shí)間為40min,反應(yīng)溫度:20°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的5.0% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓カ抽至0.8X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓カ為5X10_3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至400°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8X10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X10-3torr,以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8X10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
[0021]其余同實(shí)施例1。
[0022]實(shí)施例3:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬150cm的整卷鋁箔為基材，鋁箔或鋁合金的厚度0.9mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的工藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:9，硫代硫酸鈉為5mol/L，電流密度為2.0A/dm2，反應(yīng)時(shí)間為50min，反應(yīng)溫度:25°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的10% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.9X10_5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X10-3torr,使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至550°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
[0023]其余同實(shí)施例1。
[0024]實(shí)施例4:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬IOOcrn的整卷鋁箔為基材，鋁箔的厚度0.7mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的工藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:6,硫代硫酸鈉為8mol/L,電流密度為1.2A/dm2 ,反應(yīng)時(shí)間為25min,反應(yīng)溫度:30°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的3.0% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X10-5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5Xl(T3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至500°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.9X10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X10-3torr,以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X10-5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
[0025]其余同實(shí)施例1。
[0026]實(shí)施例5:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬15cm的整卷鋁合金為基材，鋁合金的厚度0.25mm，其余同實(shí)施例1。
[0027]實(shí)施例6:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬80cm的整卷鋁合金為基材，鋁合金的厚度0.5mm，其余同實(shí)施例2。
[0028]實(shí)施例7:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬150cm的整卷鋁合金為基材，鋁合金的厚度0.9mm，其余同實(shí)施例3。
[0029]實(shí)施例8:
一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬90cm的整卷鋁合金為基材，鋁合金的厚度0.4mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的工藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:10，硫代硫酸鈉為0.5mol/L,電流密度為2.5A/dm2，反應(yīng)時(shí)間為60min，反應(yīng)溫度:13°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的7.0% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.9 X 10_5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X10_3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至350°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X IO-5后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
[0030]對比例1:
現(xiàn)有技術(shù)制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，使用幅寬30公分的整卷PI為材，PI箔的厚度0.3mm，接著先以卷對卷真空濺鍍機(jī)濺鍍鑰(Mo)薄膜，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8 X IO-5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X 10_3torr，使用DC電源濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜。然后使用卷對卷共蒸鍍制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基板加熱至150°C。接著以水浴法制備CdS膜(30nm)及真空濺鍍法制備氧化鋅(ZnO)緩沖層薄膜lOOnm，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓カ抽至0.8X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作エ作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓カ為2.5X10-3torr,以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得薄膜厚度IOOnm左右的氧化鋅薄膜。最后鍍制透明導(dǎo)電膜(TC0)，以真空柚氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓カ抽至0.8X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓カ為2X10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得薄膜厚度IOOnm左右的透明導(dǎo)電氧化銦錫(ITO)薄膜，即得。
[0031]各實(shí)施例和對比例制得的軟性CIGS太陽能電池的性能如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，其特征為:使用幅寬15-150cm的整卷鋁箔或鋁合金為基材，鋁箔或鋁合金的厚度小于1.0_，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的工藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:7-9，硫代硫酸鈉為l-5mol/L，電流密度為1.5-2.0A/dm2，反應(yīng)時(shí)間為30-50min，反應(yīng)溫度:15_25°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的0.1-10%;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X10_3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至300-550°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
2.一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，其特征為:使用幅寬80cm的整卷鋁箔為基材，鋁箔的厚度0.5mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的工藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:8，硫代硫酸鈉為3mol/L，電流密度為1.8A/dm2，反應(yīng)時(shí)間為40min，反應(yīng)溫度:20°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的5.0% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8X IO-5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X 10_3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至400°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8 X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
3.一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，其特征為:使用幅寬80cm的整卷鋁合金為基材，鋁合金的厚度0.5mm，鍍膜前先針對基材表面進(jìn)行陽極化處理，陽極化處理的工藝參數(shù)為:陽極為鋁，陰極為鉛，電解液組成成分為:濃硫酸和硫代硫酸鈉，其中濃硫酸和硫代硫酸鈉的體積比為2:8，硫代硫酸鈉為3mol/L，電流密度為1.8A/dm2，反應(yīng)時(shí)間為40min，反應(yīng)溫度:20°C，使得基材中添加的鈉元素的質(zhì)量占基材總質(zhì)量的5.0% ;接著把基材置入卷對卷真空濺鍍機(jī)腔體內(nèi)，然后以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至.0.8X IO-5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X 10_3torr，使用DC電源在基材上濺鍍第一層500nm厚的Mo薄膜；然后再使用卷對卷共蒸鍍機(jī)制造第二層2000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基材加熱至400°C ;接著以真空濺鍍法制備第三層鋅鎂氧薄膜，使用鋅鎂氧靶材放在濺鍍機(jī)上，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2.5X 10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的鋅鎂氧薄膜；最后鍍制第四層透明導(dǎo)電膜，使用氧化銦錫靶材放入真空腔體中，以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.8 X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2X10_3torr，以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，制得厚度IOOnm的透明導(dǎo)電氧化銦錫薄膜，即得。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，其特征為:鋅鎂氧靶材制造首先使用61%氧化鋅+6%氧化鎂粉末+25%去離子水濕法混合后，用氧化鋯球研磨8小時(shí)后灌入三吋模具中，等干燥后經(jīng)1450°C 6小時(shí)燒結(jié)而成靶材坯體,經(jīng)研磨加工成所需的鋅鎂氧靶材。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種制備真空卷對卷鍍膜可撓性基材及薄膜的方法，其特征為:銦錫靶材制造首先使用70%氧化銦粉末及5%氧化錫粉末混合再加上25%的去離子水濕法混合后，用氧化鋯球研磨20小時(shí)，然后灌入三吋模具中，待干燥后經(jīng)過1550°C 6小時(shí)燒結(jié)及后研磨加工成所需的氧化銦錫靶材。
【文檔編號】C23C14/35GK103531659SQ201310486546
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】黃信二 申請人:研創(chuàng)應(yīng)用材料（贛州）有限公司