在線制備太陽能電池導電膜層的磁控濺射裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種在線制備太陽能電池導電膜層的磁控濺射裝置，屬于太陽能技術領域，解決連續鍍膜中相鄰陰極靶位之間電磁極性影響磁場分布等技術問題。本實用新型專利技術磁控濺射裝置的陰極裝置包括多個連續鍍膜的磁控濺射陰極靶，每個陰極靶的磁體由外環和中間電磁體組成，且外環和中間電磁體的勵磁線圈接直流電源正負極，調節陰極靶相鄰靶位的磁體極性，在太陽能電池基板表面連續鍍制導電膜層。本實用新型專利技術通過電磁體的極性設定，由單面鍍到雙面鍍，提高了產能，降低了生產成本，不僅應用于在線生產硅基薄膜太陽能電池背電極膜層也適應前電極膜層。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種硅基薄膜太陽能電池背電極或前電極在線連續鍍膜的磁控濺射裝置，屬于太陽能

技術介紹
目前，薄膜太陽能電池的前電極和背電極的加工制造過程，均需要鍍制TCO膜層，TCO膜層為透明導電膜，作薄膜太陽能電池芯片(電池板)的電極使用。同時，可以使光線透過，主要指標為透過率和電導率，TCO膜層的透過率越高，光線進入電池越多，電池的短路電流和開路電壓越大。提高TCO膜層的電導率，能減少TCO膜層的缺陷，降低電池內的串聯電阻，提高并聯電阻，增大電池的填充因子，從而有效提高電池的轉化效率。硅基薄膜太陽能電池一般應用平衡磁控濺射鍍膜技術，特別是背電極(負極)的制作，在電池板(或芯片)PIN 結的背電極P層膜表面形成復合膜層，金屬氧化膜ΑΖ0、金屬膜銀Ag、鋁Al等金屬膜層作背電極導電用。磁控濺射鍍膜技術，對靶材施加負高壓，以靶材作為陰極，基片作為陽極，在靶材與基片之間形成電場，并通過在靶材背面放置磁極提供磁場，利用磁場與電場交互作用，約束電子在靶表面附近螺旋狀運行，不斷撞擊氬氣產生離子，所產生的離子在電場作用下撞向靶面濺射出靶材原子，沉積在基片上獲得所需的導電薄膜層。工業化的磁控濺射已發展成為連續磁控濺射鍍膜，即在一條磁控濺射設備上配備了多個磁控濺射陰極。如薄膜太陽能電池的背電極連續鍍膜設備，當電池板(以下稱基片)在生產線真空鍍膜區域移動過程中連續經過ΑΖ0、Ag、Al陰極靶，在電池芯板背電極表面形成所需的復合膜層。雖然磁體材料可以采用永磁鐵和電磁材料，但使用永磁鐵的缺點是磁體極性調節不方便。為此，采用電磁鐵，問題是現有技術忽略了電磁極性對磁場影響。特別是在線生產連續鍍膜時，對陰極靶要進行排列組合，而每套磁控濺射陰極靶的結構要相同一致，在此條件下必須考慮相鄰陰極裝置靶位之間的磁體極性的相互影響和磁場的分布及等立體分布，對膜層的光學和電學性能的影響。
技術實現思路
鑒于此，要解決以上所述現有磁控濺射連續鍍膜時，對多個陰極靶位排列，相鄰陰極靶位之間電磁極性會影響磁場分布，要加以認真研究和合理的利用。本技術目的在于用陰極靶的電磁體調整磁場極性，調節和控制陰極靶位的極性，使其磁體極性相同或相反，以適應在線太陽能電池電極連續磁控濺射鍍復合透明導電膜和金屬膜。本技術的另一目的是通過對磁體的極性設定，使磁控濺射鍍膜不僅適合鍍電池背電極膜層，還能鍍前電極膜層及過渡膜層，膜層界面清晰、膜層性能好。為了實現以上任務，本技術采用的技術方案是設計一種在線制備太陽能電池導電膜層的磁控濺射裝置，其陰極裝置裝在真空腔室內，陰極裝置包括多個連續鍍膜的磁控濺射陰極靶,每個陰極靶的磁體由外環和中間電磁體組成,且外環和中間電磁體的勵磁線圈接直流電源正負極，調節陰極靶相鄰靶位的磁體極性，在太陽能電池基片表面連續鍍制導電膜層。連續鍍膜的磁控濺射陰極靶雙側排布，每側配備三個平面陰極靶。連續鍍膜的磁控濺射陰極靶雙側排布，每側配備AZO靶材、銀靶材和鋁靶材，陰極接DC磁控濺射電源，在太陽能電池基片表面連續鍍制背電極膜層。在AZO靶材和Ag靶材的相鄰交叉區域磁控濺射鍍膜獲得彼此獨立的AZO膜層和Ag I]旲層。在銀靶材和鋁靶材的相鄰交叉區域磁控濺射鍍膜，獲得銀和鋁的混合膜層。陰極裝置還包括組合式陰極靶位交叉區，相鄰或相對的陰極靶的磁體的極性相同或相反，連續磁控濺射鍍混合膜層?！ご趴貫R射陰極靶是平面靶或旋轉靶，陰極靶兩側排布，對太陽能電池基片雙側面鍍膜。磁控濺射陰極靶單側排布，配五個平面陰極靶位，依次為陶瓷靶Ti02、合金靶NiCr、金屬靶銀Ag、合金靶NiCr、陶瓷靶Ti02，陰極分別接DC磁控濺射電源。外環和中間電磁鐵，通過匹配勵磁線圈的匝數控制外環和中間電磁體端面的磁通量相等。外環和中間電磁鐵，通過匹配外環和中間磁體的截面積調節磁通量，在太陽能電池基片表面連續鍍制復合膜、金屬膜或金屬氧化物膜層。實施本技術的積極效果實現了本技術的目的，通過電磁體的極性設定，不僅應用于在線生產硅基薄膜太陽能電池背電極膜層也適應前電極膜層。通過陰極靶裝置的設定，由單面鍍到雙面鍍，提高了產能，降低了生產成本。附圖說明圖I、是本技術的真空腔室剖面示意圖。圖2、是本技術的磁體結構示意圖。圖3、是本技術中相鄰陰極靶位磁體極性相同時，磁力線及等離子體分布示意圖。圖4、是本技術中相鄰陰極靶位磁體極性相反時，磁力線及等離子體分布示意圖。圖5、是本技術陰極祀位中相對磁極極性相反時的磁力線及等離子體分布示意圖。圖6、是本技術陰極靶位中相對磁極極性相同時的磁力線及等離子體分布示意圖。圖7、是本技術實施例I單側面鍍膜，陰極靶可以兩側排布，對基片雙側面鍍膜。圖8、是本技術實施例2的結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖進一步說明本技術的原理見圖1-2，本技術陰極裝置主要包括磁體、勵磁線圈、靶材4、水冷背板5和靶座10，磁體包括磁軛3、中間磁體6和外環磁體8，中間磁體6上繞有中間磁體勵磁線圈7，外環磁體8其上繞外環磁體勵磁線圈9，中間磁體勵磁線圈7和外環磁體勵磁線圈9外接直流電源，中間磁體6和外環磁體8安裝在磁軛3上，水冷背板5位于靶材4的背面，一起固定在靶托10上，形成陰極裝置，陰極裝置安裝在真空腔室I的維修門2上，便于安裝和檢修。靶座10，磁力線11，等離子體12，基片13是磁控濺鍍膜裝置的陽極。為進一步說明相鄰陰極靶位間電磁體對極性的相互影響，見圖3，選擇單側鍍膜，兩組獨立的陰極靶位極性相同時，靶位間磁力線11不閉合，等離子體12分別在各自靶位形成一個閉合的等離子體區。見圖4，相鄰陰極靶位磁極極性相反，兩組靶位間磁力線11閉合，磁場合而為一，范圍得以擴展，于是在兩組陰極靶位上方，形成一個敞開式、共同的等離子體區12。見圖5、是本技術陰極靶位中相對磁極極性相反時的磁力線及等離子體分布示意圖。雙側鍍膜時，當相對陰極裝置的磁體極性相反時，外環部分磁力線相互吸引，等離子體區閉合。圖6、是本技術陰極靶位中相對磁極極性相同時的磁力線及等離子體分布示意圖，外環部分磁力線相互排斥，等離子體區域拉長?！D7是連續磁控濺射鍍膜，在同一真空腔室內安裝多個不同靶材構成磁控濺射陰極靶裝置，基片作為陽極與磁控濺射陰極靶構成鍍膜裝置，基片在真空鍍膜腔室內可連續的在組合式排列陰極靶區域內鍍單一膜層，在靶與靶交叉區域內鍍過度膜層。在基片表面形成復合膜層，因此連續磁控濺射鍍膜設備具有結構簡單、鍍膜效率高等優點，但連續鍍膜設備必須考慮相鄰陰極裝置的磁體極性的相互影響對膜層性能的影響。單側鍍膜時，鄰陰極裝置的磁體極性相同時，磁力線在相鄰區域內相互排斥，等離子體分別在各自靶位上形成閉合的等離子體區，在基片經過兩組陰極靶相連接區域時，會在基片表面形成界限清晰的各自靶材的膜層，當相鄰陰極裝置的磁體極性相反時，磁力線在相鄰區域內相互吸引，磁場范圍合二為一，磁場范圍得以擴展，于是形成一個敞開式、共同的等離子體區，在基片經過兩組陰極連接區域時，會在基片表面形成兩種靶材的混合膜層。當相對陰極裝置的磁體極性相同時I根據對膜層組合的要求不同，有些要求膜層界限清晰，有些要求膜層存在過渡的混合膜層，因此要根據膜層要求和多陰極的組合方式進行磁體的極性設定，使得相鄰或相本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在線制備太陽能電池導電膜層的磁控濺射裝置，其陰極裝置裝在真空腔室內，其特征在于所述陰極裝置包括多個連續鍍膜的磁控濺射陰極靶，每個陰極靶的磁體由外環和中間電磁體組成，且外環和中間電磁體的勵磁線圈接直流電源正負極，調節陰極靶相鄰靶位的磁體極性，在太陽能電池基片表面連續鍍制導電膜層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：翟宇寧，李毅，劉志斌，宋光耀，
申請(專利權)人：深圳市創益科技發展有限公司，
類型：實用新型
國別省市：