一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的制作方法

本實用新型涉及太陽能電池領域，具體涉及一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置。

背景技術：

太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或光電池，是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。其中，以光電效應工作的薄膜太陽能電池為主。

一般，薄膜太陽能電池迎向太陽光朝上放置，從下往上依次包括：下封裝層、某底層、背電極層、背接觸層、吸收層、窗口層、上接觸層和上封裝層等。中國專利CN101807622A公開了一種制備碲化鎘薄膜太陽能電池組件的方法，其包括如下步驟：

首先，在透明導電薄膜玻璃（TCO）上沉積CdS 薄膜獲得“glass/TCO/CdS”；

然后，在“glass/TCO/CdS”上沉積CdTe薄膜獲得“glass/TCO/CdS/CdTe”；

然后，對“glass/TCO/CdS/CdTe” 進行含氯化鎘氣氛下的熱處理；

然后，使用激光刻劃熱處理后的“glass/TCO/CdS/CdTe”，刻劃掉“TCO/CdS/CdTe”后進行化學腐蝕使碲化鎘表面富碲；

然后，在 “glass/TCO/CdS/CdTe” 上刻劃掉 “TCO/CdS/CdTe”的刻痕上填注低溫固化膠；

然后，沉積背接觸層，然后進行背接觸層熱處理；

然后使用激光在TCO/CdS/CdTe 刻痕附近刻劃掉CdS/CdTe/ 背接觸層；

然后，沉積金屬背電極層，然后使用激光刻劃掉TCO/CdS/CdTe 刻痕和CdS/CdTe/背接觸層刻痕附近的CdS/CdTe/背接觸層／金屬背電極。

上述制備太陽能電池組件的方法中，沉積CdTe的步驟是物理干法，例如近空間升華、濺射、真空蒸發等。物理干法通常要求在真空和/或者高溫的環境進行，對設備的要求很高，而且對鎘元素和碲元素的材料浪費嚴重。從設備投入角度和環境保護角度來說，上述制備CdTe薄膜太陽能電池組件的方法制造成本很高。

為了解決上述技術問題，美國專利文獻US2011/0290641Al公開了一種快速電化學沉積法生產太陽能電池的裝置和方法，美國專利文獻US2012/0043215A1 公開了另一種電化學沉積法生產太陽能電池的裝置和方法。這些電化學沉積法通常使用水作為溶劑，不需要真空和/或者高溫環境，含鎘元素和碲元素的溶液可以循環利用，大大降低了電化學沉積法制備CdTe薄膜太陽能電池組件的制造成本。

但是，上述專利所述電化學沉積制備CdTe薄膜的方法屬于批量生產，無法應用于大規模連續生產。然而生產CdTe薄膜太陽能電池組件的其他步驟都屬于連續生產，導致了電化學沉積制備CdTe薄膜的方法和其他步驟不容易匹配。

技術實現要素：

本實用新型針對現有技術的不足，提供一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：提供一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置，所述裝置包括傳輸裝置、電沉積裝置和電接觸裝置，所述電沉積裝置內固定有針形電極和針形電極的對電極，所述針形電極和所述對電極之間互不接觸，所述電沉積裝置的底面為導電材料，所述對電極與所述電沉積裝置的底面接觸，所述電接觸裝置固定于所述傳輸裝置上，所述電接觸裝置包括針形電極電接觸區和對電極電接觸區，所述針形電極電接觸區和對電極電接觸區分別與所述針形電極和電沉積裝置的底面電接觸，所述針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間絕緣，且所述針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間連接有電壓源。

本實用新型提供的裝置中，對電極與電沉積裝置的底面接觸，電沉積裝置的底面為導電材料制作，電沉積裝置的底面與電接觸裝置的對電極電接觸區接觸，電接觸裝置的針形電極電接觸區與電沉積裝置中的針形電極接觸，當針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間接通工作電壓時，電接觸裝置的針形電極電接觸區與電沉積裝置中的針形電極形成電接觸，對電極電接觸區與電沉積裝置的底面形成電接觸，由于電沉積裝置的底面為導電材料，電沉積裝置的底面又與對電極接觸，因此，對電極與對電極接觸區形成電接觸，這樣針形電極、對電極和電沉積液之間可以形成電子回路，將需要沉積薄膜的基板放置于針形電極上可以進行電沉積。針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間絕緣以防止短路。

本實用新型提供的裝置中，針形電極的前端可以彎折成Z型，使針形電極的頂部具有彈簧的彈力，如附圖11中所示，如此形成的彈簧彈力能使針形電極的頂端與需要沉積薄膜的基板之間的接觸良好。

優選的，所述傳輸裝置包括兩個平行放置的傳輸帶，所述電接觸裝置固定于兩個傳輸帶之間，且所述電接觸裝置的頂面與所述傳輸帶的頂面位于同一水平面上。

電接觸裝置固定于兩個傳輸帶之間時，電沉積裝置的寬度大于兩個傳輸帶之間的距離，以使電沉積裝置能夠隨著傳輸帶運動，電接觸裝置靜止不動，電沉積裝置的中間位置從電接觸裝置上滑過，針形電極電接觸區和對電極電接觸區分別與針形電極和電沉積裝置的底面形成滑動電接觸，兩個傳輸帶的傳輸速度相同，且電沉積裝置從電接觸裝置的一端運動至另一端的時間等于電沉積裝置中沉積一層薄膜的時間。

優選的，所述電沉積裝置的底面間隔固定有“T”形的絕緣板，所述絕緣板包括橫板和豎板，所述橫板位于電沉積裝置的底面的上方，所述豎板貫穿電沉積裝置的底面，所述豎板的底部設有凹槽，所述針形電極貫穿所述橫板和所述豎板并于所述凹槽處伸出，所述針形電極電接觸區和所述對電極電接觸區之間設有間隙，所述針形電極電接觸區與所述凹槽內的針形電極接觸，所述對電極電接觸區與所述電沉積裝置的底面接觸。

在電沉積裝置的底面間隔固定“T”形的絕緣板，“T”形的絕緣板的豎板的底部設置凹向內的凹槽，相應的，電接觸裝置的針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間設置間隙，電沉積裝置的底部和電接觸裝置的頂部相配合，凹槽兩端的臂剛好卡進針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間的間隙中，達到針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間絕緣的效果的同時，對電沉積裝置形成限位，避免電沉積裝置在電接觸裝置上跑偏。

優選的，所述電沉積裝置的側面上設有電沉積液入口和電沉積液出口。電沉積液入口和電沉積液出口分別連通電沉積液的液源，連通管路上可以設置傳送泵來控制電沉積液的流動方向和流速等。采用流動的電沉積溶液可以提高物質傳遞速率從而提高電沉積速率。

優選的，所述電沉積裝置的外側壁的頂部固定有用于防止電沉積液流出的“O”型圈。“O”型圈的材質可以使用任何彈性橡膠，例如說Buna-N，Viton，Silicone， EPDM等。

本實用新型的電沉積裝置中可以設置參比電極，用于電位監控，參比電極可以選用任何在電沉積液中電位穩定的材料，例如說Cd，Ag/AgCl，SHE（標準氫電極），SCE（飽和甘汞電極）等。

本實用新型實施例提供的技術方案可以包含以下有益效果：

本實用新型提供一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置，所述裝置包括傳輸裝置、電沉積裝置和電接觸裝置，所述電沉積裝置內固定有針形電極和針形電極的對電極，所述針形電極和所述對電極之間互不接觸，所述電沉積裝置的底面為導電材料，所述對電極與所述電沉積裝置的底面接觸，所述電接觸裝置固定于所述傳輸裝置上，所述電接觸裝置包括針形電極電接觸區和對電極電接觸區，所述針形電極電接觸區和對電極電接觸區分別與所述針形電極和電沉積裝置的底面電接觸，所述針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間絕緣，且所述針形電極電接觸區和對電極電接觸區之間連接有電壓源。本實用新型提供的裝置中，將電沉積裝置與傳輸裝置相結合，利用電接觸裝置為電沉積裝置提供電壓源，使電沉積裝置在隨傳輸裝置的運動中完成電沉積薄膜的過程，實現連續生產。

附圖說明

為了更清楚的說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見的，對于本領域技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的第一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例提供的第一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的電沉積裝置的結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例提供的第一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的電接觸裝置的結構示意圖。

圖4為本實用新型實施例提供的一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的電接觸裝置的俯視結構示意圖。

圖5為本實用新型實施例提供的第二種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的結構示意圖。

圖6為本實用新型實施例提供的第二種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的電沉積裝置的結構示意圖。

圖7為圖6中I的局部放大圖。

圖8為本實用新型實施例提供的第二種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的電接觸裝置的結構示意圖。

圖9為本實用新型實施例提供的第二種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的電接觸裝置與電沉積裝置的配合示意圖。

圖10為本實用新型實施例提供的第二種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的電接觸裝置與傳輸裝置的俯視示意圖。

圖11為本實用新型實施例提供的一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置的針形電極的結構示意圖。

圖中所示：傳輸裝置10、傳輸帶11、電沉積裝置20、針形電極21、對電極22、絕緣板23、橫板231、豎板232、凹槽233、電沉積液入口24、電沉積液出口25、電沉積裝置的底面26、電接觸裝置30、針形電極電接觸區31、對電極電接觸區32、間隙33，基板40。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型中的技術方案,下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型的保護范圍。

參見圖1，所示為本實用新型實施例提供的一種電化學沉積薄膜太陽能電池的連續生產的裝置。

由圖1可知，所述的裝置包括傳輸裝置10、電沉積裝置20和電接觸裝置30，所述電沉積裝置20內固定有針形電極21和針形電極的對電極22，所述針形電極21和所述對電極22之間互不接觸，所述電沉積裝置的底面26為導電材料，所述對電極22與所述電沉積裝置20的底面26接觸，所述電接觸裝置30固定于所述傳輸裝置10上，所述電接觸裝置30包括針形電極電接觸區11和對電極電接觸區12，所述針形電極電接觸區11和對電極電接觸區12分別與所述針形電極21和電沉積裝置的底面26電接觸，所述針形電極電接觸區11和對電極電接觸區12之間絕緣，且所述針形電極電接觸區11和對電極電接觸區12之間連接有電壓源。

本實施例中，傳輸裝置10為傳輸帶，電接觸裝置30固定于傳輸裝置10上，且電接觸裝置30在傳輸帶的整個長度上均有延伸，如圖1和圖4所示，電沉積裝置的結構如圖2所示，針形電極21垂直于電沉積裝置的底面26設置，對電極22固定于底面26上，但對電極22與針形電極21之間互不接觸，電沉積裝置的底面26上固定有“T”型絕緣板23，所述絕緣板23包括橫板231和豎板232，所述橫板231位于電沉積裝置的底面26的上方，所述豎板232貫穿電沉積裝置的底面26，所述針形電極21貫穿所述橫板231和所述豎板232；如圖3所示，電接觸裝置30的針形電極電接觸區31和對電極電接觸區32之間設有間隙33，所述針形電極電接觸區31與伸出絕緣板23的針形電極21接觸，所述對電極電接觸區12與所述電沉積裝置的底面26接觸。由于電沉積裝置的底面26為導電材料制作，當針形電極電接觸區31和對電極電接觸區32之間接通工作電壓時，電接觸裝置的針形電極電接觸區31與電沉積裝置中的針形電極21形成電接觸，對電極電接觸區32與電沉積裝置的底面26形成電接觸，由于電沉積裝置的底面26為導電材料，電沉積裝置的底面26又與對電極22接觸，因此，對電極22與對電極接觸區32形成電接觸，這樣針形電極21、對電極22和電沉積液之間可以形成電子回路，將需要沉積薄膜的基板放置于針形電極上可以進行電沉積。

本實施例中，所述電沉積裝置20的相對的兩個側面上分別設置有電沉積液入口24和電沉積液出口25，電沉積液出口24和入口25分別連通電沉積液的液源，電沉積液的液源與電沉積液出口24和入口25的連接管路上設置有傳輸泵，用于將電沉積液泵入電沉積裝置中。使用時，首先將需要沉積薄膜的基板40放置于針形電極21的頂部，再將電沉積液入口24和出口25接通電沉積液，然后將電沉積裝置20放至電接觸裝置30上，使針形電極21與針形電極電接觸區31接觸，電沉積裝置的底面26與對電極電接觸區32接觸，并在針形電極電接觸區31與對電極電接觸區32之間通入工作電壓，使針形電極21、對電極22及電沉積液之間形成電子回路，從而在基板40上沉積薄膜，由于電接觸裝置30固定于傳輸帶上，電接觸裝置30隨著傳輸帶的運動而運動，從而帶動電沉積裝置20隨傳輸帶運動，在傳輸帶的傳輸過程中可以不斷向傳輸帶上的電接觸裝置30上放置電沉積裝置20，從而可以不斷在基板上沉積薄膜，達到連續生產的效果。

本實施例中，以在“glass/TCO/CdS”上沉積CdTe為例，把“glass/TCO/CdS”放入電沉積裝置中的針形電極21的頂部，針電極21與“glass/TCO/CdS”接觸，將電沉積裝置20放上電接觸裝置30后，在針電極21上加上陰極電流， “glass/TCO/CdS”陰極上發生的主要電化學反應為：

Cd2⁺ + HTeO₂+ + 3H⁺ + 6e^- à CdTe + 2H₂O；

對電極陽極上發生的電化學反應為：

2H₂O à O₂ + 4H⁺ + 4e^-；

這樣就在“glass/TCO/CdS”電沉積了CdTe，形成“glass/TCO/CdS/CdTe”。

生產時，設置傳輸帶的傳輸速度，使電沉積裝置20從傳送帶的一端運動至另一端的時間等于“glass/TCO/CdS”上沉積目標厚度CdTe薄膜的時間，目標厚度可以由電沉積總電量（庫倫）來控制。當電沉積裝置被傳輸到傳輸帶的終點位置時，取下電沉積裝置，取出生產出的“glass/TCO/CdS/CdTe”，清洗掉殘余電解液后吹干，可放入后續退火步驟。傳輸帶傳輸過程中可以連續向上放置電沉積裝置20，以達到連續生產。

在本實用新型的另一個實施例中，如圖10所示，所述傳輸裝置10包括兩個平行放置的傳輸帶11，所述電接觸裝置30固定于兩個傳輸帶11之間，電接觸裝置30與傳輸帶11互不接觸，且電接觸裝置30是靜止的，所述電沉積裝置20的寬度大于兩個傳輸帶11之間的距離，以使電沉積裝置20能夠隨著傳輸帶11的運動而運動； 所述電接觸裝置30的長度小于傳輸帶11的長度，如圖5和圖10所示；所述電接觸裝置30的頂面與所述傳輸帶11的頂面位于同一水平面上。所述電沉積裝置20的結構如圖6所示，電沉積裝置的底面26間隔固定有“T”形的絕緣板23，所述絕緣板23的結構如圖7所示，包括橫板231和豎板232，所述橫板231位于電沉積裝置的底面26的上方，所述豎板232貫穿電沉積裝置的底面26，所述豎板232的底部設有凹槽233，所述針形電極21貫穿所述橫板231和所述豎板232并于所述凹槽233處伸出；如圖8所示，所述針形電極電接觸區31和所述對電極電接觸區32之間設有間隙33；如圖9所示，所述針形電極電接觸區31與所述凹槽233內的針形電極21接觸，所述對電極電接觸區12與所述電沉積裝置的底面26接觸，所述凹槽233的兩側壁分別卡進所述間隙33中，使所述針形電極電接觸區31和所述對電極電接觸區32之間絕緣的同時對電沉積裝置20起到限位作用，避免電沉積裝置20在傳輸帶11上跑偏。

本實施例中，電沉積裝置20的側面上同樣設置有電沉積液入口24和電電沉積液入口25，所述電沉積裝置20從電接觸裝置30的一端運動至另一端的時間等于電沉積裝置20中的基板40上沉積目標厚度的薄膜的時間，本實施例的使用方法同上述實施例相同。

在本實用新型的其他實施例中，所述傳輸裝置10可以設置為一個傳輸帶，所述電接觸裝置30的針形電極電接觸區31和對電極電接觸區32可以分別固定于所述傳輸帶的兩側，相應的，電沉積裝置20中的針形電極21和對電極22可以分別連通一個電刷，兩個電刷分別與針形電極電接觸區31和對電極電接觸區32滑動電接觸，在通電的情況下使針形電極21、對電極22和電沉積液形成回路，使得電沉積裝置20在傳輸帶上運動的同時能夠進行電沉積，達到連續生產的目的。

當然，上述說明也并不僅限于上述舉例，本實用新型未經描述的技術特征可以通過或采用現有技術實現，在此不再贅述；以上實施例及附圖僅用于說明本實用新型的技術方案并非是對本實用新型的限制，參照優選的實施方式對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換都不脫離本實用新型的宗旨，也應屬于本實用新型的權利要求保護范圍。