一種制備阻擋膜層的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備阻擋膜層的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池作為一種新能源電池越來越多的受到關(guān)注，而太陽能電池的輸出性能參數(shù)在一定程度上受制備工藝的影響。
[0003]例如，在太陽能電池的襯底上沉積膜層之后，在后續(xù)的工藝過程中由于溫度、濕度或者電場等的激發(fā)，導(dǎo)致襯底中含有的大量鈉、鐵、鉻、氧等離子擴散進入薄膜內(nèi)部，從而影響到太陽能電池器件長期運行性能的穩(wěn)定。因此，在實際的薄膜電池生產(chǎn)過程中，在襯底和器件間一般采用非金屬離子阻擋膜層用于絕緣、鈍化及擴散阻隔等。
[0004]目前常見的離子阻擋膜層的制備方法主要是等離子體增強化學(xué)氣相沉積，這種方法制備的膜層具有良好的性質(zhì)，常被用作一些功能器件的表面鈍化層和晶硅太陽能電池的減反射層，但是，這種方法存在沉積速率慢，膜層均勻性不易控制等問題。
[0005]此外，磁控濺射也可以用來制備離子阻擋膜層，但受到濺射電源和設(shè)備尺寸的限制，很難實現(xiàn)對于非金屬膜層的大面積均勻制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種制備阻擋膜層的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0007]本發(fā)明另外提供一種制備阻擋膜層的設(shè)備。
[0008]本發(fā)明提供一種制備阻擋膜層的方法，包括:
[0009]提供摻有金屬的陶瓷材料作為靶材，所述金屬元素及金屬化合物的特性與阻擋膜層的特性相同；所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室中；
[0010]將待鍍膜的基片設(shè)置于所述反應(yīng)腔室中；
[0011]向所述反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體和濺射氣體；
[0012]采用直流電源為所述靶材提供工作電壓；
[0013]當所述直流電源開啟時，通過反應(yīng)濺射方式在所述基片上沉積阻擋膜層。
[0014]可選地，所述靶材中摻雜的金屬元素為鋁。
[0015]可選地，所述靶材中摻雜鋁的濃度范圍是大于0，且小于等于10%。
[0016]可選地，所述陶瓷材料采用高純度硅單質(zhì)。
[0017]可選地，所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室中具體是，將所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室的上端。
[0018]可選地，所述將所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室的上端步驟中，采用如下方式設(shè)置:
[0019]設(shè)置一個靶材，將所述靶材設(shè)置在所述反應(yīng)腔室上端的水平方向的中間位置；或者；
[0020]設(shè)置兩個或者兩個以上靶材，將所述靶材以反應(yīng)腔室水平方向的中間位置為中心對稱設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的上端。
[0021]可選地，所述靶材采用平面靶的方式設(shè)置。
[0022]可選地，所述向所述反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體和濺射氣體具體是，將預(yù)設(shè)體積分數(shù)比的反應(yīng)氣體和濺射氣體通入所述反應(yīng)腔室，所述預(yù)設(shè)體積分數(shù)比的比例范圍是大于等于1:8，且小于等于2:1。
[0023]可選地，所述反應(yīng)氣體為氮氣。
[0024]可選地，所述濺射氣體為氬氣。
[0025]可選地，所述將待鍍膜的基片設(shè)置于所述反應(yīng)腔室中，具體是，
[0026]在所述反應(yīng)腔室的下端設(shè)置傳動輪；
[0027]將所述基片設(shè)置在所述傳動輪上。
[0028]可選地，所述傳動輪的傳動速度為勻速傳動。
[0029]可選地，所述傳動輪的傳動速率范圍是大于等于5mm/s，且小于等于30mm/s。
[0030]可選地，所述直流電源的功率范圍是大于等于6kW，且小于等于10kW。
[0031]本發(fā)明還提供一種制備阻擋膜層的設(shè)備，包括:直流電源、反應(yīng)腔室、混合氣體、靶材和基片，所述混合氣體被通入至所述反應(yīng)腔室中，所述靶材和基片設(shè)置在所述反應(yīng)腔室中，所述直流電源為所述反應(yīng)腔室的濺射反應(yīng)提供動力。
[0032]可選地，還包括傳動輪，所述傳動輪設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的下端，所述基片設(shè)置在所述傳動輪上；所述靶材設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的上端。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0034]本發(fā)明提供一種制備阻擋膜層的方法，包括:提供摻有金屬的陶瓷材料作為靶材，所述金屬元素及金屬化合物的特性與阻擋膜層的特性相同；所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室中；將待鍍膜的基片設(shè)置于所述反應(yīng)腔室中；向所述反應(yīng)腔室中通入反應(yīng)氣體和濺射氣體；采用直流電源為所述靶材提供工作電壓；當所述直流電源開啟時，通過反應(yīng)濺射方式在所述基片上沉積阻擋膜層。該方法采用直流電源可制備非金屬的離子阻擋膜層，所以該方法可應(yīng)用在實際的生產(chǎn)中，并且采用該方法制成的膜層面積大且溫度較低，膜層沉積速率可調(diào)，且膜層的均勻性可控。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種制備阻擋膜層的方法的流程圖；
[0036]圖2是本發(fā)明實施例中反應(yīng)氣體和濺射氣體的總流量與氮化硅阻擋膜層厚度及折射率的關(guān)系圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實施例中反應(yīng)氣體和濺射氣體體積分數(shù)的變化對氮化硅阻擋膜層厚度及折射率的關(guān)系圖；
[0038]圖4是本發(fā)明實施例提供的一種制備阻擋膜層的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明提供一種制備阻擋膜層的方法，該方法主要應(yīng)用于薄膜太陽能電池的制備過程中。由于薄膜太陽能電池一般是在襯底上生長不同的薄膜膜層，而襯底中可能含有鈉、鐵、氧等離子，這些離子可能會在后續(xù)的薄膜制備工藝中擴散至薄膜內(nèi)部，因此，該方法可應(yīng)用于在襯底上制備阻擋膜層的工藝中。
[0040]在薄膜太陽能電池制備工藝中，可采用濺射法或者化學(xué)氣相沉積法等制備薄膜膜層，例如，采用直流濺射法可制備金屬膜層等。但是，直流濺射法要求靶材能夠?qū)碾x子轟擊過程中得到的正電荷傳遞給與其緊密接觸的陰極，從而該方法只能濺射導(dǎo)體材料，不適于絕緣材料，因為轟擊絕緣靶材時表面的離子電荷無法中和，這將導(dǎo)致靶面電位升高，外加直流電壓幾乎都加在靶上，兩極間的離子加速與電離的機會將變小，甚至不能電離，最終導(dǎo)致不能連續(xù)放電甚至放電停止，濺射停止，所以，對于絕緣靶材或?qū)щ娦院懿畹姆墙饘偬沾砂胁?，采用直流濺射法是不合理的。
[0041]然而，本發(fā)明實施例提供的方法是應(yīng)用在普遍的生產(chǎn)中的，而生產(chǎn)中常用到直流電源，而需要制備的阻擋膜層一般為氮化硅，其為非金屬化合物膜層，因此，這些阻擋膜層的制備不可以簡單的采用直流電源作為工作電壓進行制備，而需要在對該直流濺射方法做進一步的改進，本發(fā)明實施例提供的方法即可采用直流電源制備非金屬膜層或者非金屬化合物膜層。
[0042]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種制備阻擋膜層的方法的流程圖，請參照圖1，該方法包括以下步驟:
[0043]步驟S101，提供摻有金屬的陶瓷材料作為靶材，所述金屬元素及金屬化合物的特性與阻擋膜層的特性相同；所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室中。
[0044]所述靶材的主要材料為高純度的非金屬陶瓷材料，如單質(zhì)硅，所述非金屬陶瓷材料的特性是，在常態(tài)下，其導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間，具有導(dǎo)電特性，但是導(dǎo)電性能卻低于導(dǎo)體。因此，在所述陶瓷材料中摻雜一定濃度的金屬，金屬的導(dǎo)電性好，通過在陶瓷材料中摻入一定量的金屬作為靶材以提高所述靶材的導(dǎo)電性能。
[0045]由于在陶瓷材料中摻雜了一定濃度的金屬材料，以提高靶材的導(dǎo)電能力，在靶材濺射過程中，從離子轟擊中得到的正電荷傳遞給陰極，因此，不會出現(xiàn)直流濺射法中存在的靶材電位升高導(dǎo)致濺射停止的問題。
[0046]所述非金屬陶瓷材料一般選用單質(zhì)硅，該單質(zhì)硅可與氮氣反應(yīng)生成氮化硅，將所述氮化硅作為離子阻擋膜層效果較好，并且硅單質(zhì)在薄膜太陽能電池制備中是常用材料，因此，可選用單質(zhì)硅為靶材的主要材料。
[0047]對于在所述陶瓷材料中摻雜的金屬材料的選用，由于氮化鋁膜層在一定程度上也可以具有阻擋離子擴散的功能，其與阻擋膜層的特性一致或相同，因此，摻雜的金屬材料可以選用鋁，即在陶瓷材料中摻雜一定濃度的鋁作為靶材。
[0048]由于該阻擋膜層的主要成分為硅的化合物，因此，在硅中摻雜的鋁的濃度不能太高，但是，如果摻雜濃度太低，又不能使靶材的導(dǎo)電率達到預(yù)定程度，因此，在硅單質(zhì)中鋁的摻雜濃度需要進行精密的計算獲得。
[0049]當鋁的摻雜濃度低于10%時，該靶材的導(dǎo)電率足以達到高濺射率的效果，并且，摻雜的鋁也不會影響阻擋膜層的特性。
[0050]在步驟SlOl中，將所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室中具體在本實施例中可將所述靶材設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的上端，雖然將靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室中的任何一處均可實現(xiàn)該方案，但是，將所述靶材設(shè)置在反應(yīng)腔室的上端，并且將待鍍膜的基片設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的下端，采用上述方法設(shè)置可使在基片上鍍制的膜層更均勻。
[0051]在本發(fā)明實施例中，可以選擇在所述反應(yīng)腔室的上端設(shè)置一個靶材，但是，為了使得制備的阻擋膜層的厚度具有可控性，可在所述反應(yīng)腔室的上端設(shè)置多個靶材，所述靶材的設(shè)置方式如下:
[0052]當設(shè)置一個靶材時，將所述靶材設(shè)置在所述反應(yīng)腔室上端的水平方向的中間位置。
[0053]當設(shè)置多個(兩個或者兩個以上)靶材時，可將所述靶材以反應(yīng)腔室水平方向的中間位置為中心對稱設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的上端。并且，可以根據(jù)設(shè)置靶材的數(shù)量的多少控制制備的阻擋膜層的厚度。當待鍍膜基片以相同速度在反應(yīng)腔室水平移動時，靶材數(shù)量越多，則在所述待鍍膜的基片上形成的阻擋膜層的厚度越大，反之，阻擋膜層的