專利名稱：一體化cigs薄膜太陽能電池生產設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能電池技術領域，特別涉及一種一體化銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池片生產設備。
背景技術：
目前，學術界和產業界普遍認為太陽能電池的發展已經進入了第三代。第一代為單晶硅太陽能電池，第二代為多晶硅、非晶硅等太陽能電池，第三代太陽能電池就是銅銦鎵硒薄膜太陽能電池及薄膜Si系太陽能電池，銅銦鎵硒即CIGS (CIS中摻入Ga)化合物薄膜太陽能電池。它是目前世界上技術最先進，成本最小，發電性能最好的一種太陽能電池片。CIGS太陽能電池的制備過程中薄膜的沉積一般需要采用磁控濺射法，磁控濺射法是在高真空條件下充入適量的氬氣，在陰極(柱狀靶或平面靶)和陽極(鍍膜室壁)之間施加 幾百千伏的直流電壓，在鍍膜室內產生磁控型異常輝光放電，使氬氣發生電離。氬離子被陰極加速并轟擊陰極靶表面，將靶材表面原子濺射出來沉積在基底表面上形成薄膜。通過更換不同材質的靶和控制不同的濺射時間，便可以獲得不同材質和不同厚度的薄膜。磁控濺射法具有鍍膜層與基材的結合力強、鍍膜層致密、均勻等優點。目前市場上用磁控濺射法生產CIGS薄膜太陽能電池片的方法主要是將各生產流程分開實施，各流程采用獨立的生產設備，也就是說基片材料在一臺生產設備上完成一道生產工序后，再使用人為的方法將其轉運到下一個生產流程，其他流程依此類推。圖I所示為現有技術中CIGS薄膜太陽能電池的部分生產設備的結構示意圖，如圖I所示，1-6六個依次連接的鍍膜室中，在各個鍍膜室之間需要有多個法蘭F進行連接。現有技術中轉換室只設計兩個轉換室，如圖2所示，給I號轉換室和2號轉換室分別配備羅茨泵和分子泵。在生產銅銦鎵硒(TIGS)太陽能電池片時，需同時開啟羅茨泵和分子泵，將I號轉換室的真空度抽至5帕以內，將2號轉換室的真空度抽至O. I帕以內。當基片材料進入I號轉換室，開啟I號門，關閉2號門；當基片材料要進入2號室時，開2號門，關閉I號門；最后再將基片材料半成品送至等待室。現有的設備在生產CIGS薄膜太陽能電池過程中，鍍膜室和硒化室是各自獨立操作的設備，也就是說在半成品經過二次鍍膜鍍上CIG膜層后，先將這些半成品下至下片區暫時存放，當下片區的半成品達到一定數量后，再采用人工轉運的方式將這些半成品運至硒化工作區，最后再由人工將半成品送入硒化室進行硒化。現有技術的CIGS薄膜太陽能電池生產設備和生產過程中，一旦生產設備中的某一個環節出現故障，將影響所有環節的生產，導致整個生產流程中斷，從而影響生產的順利進行；并且，設備中使用法蘭較多，設備制造成本高，且工序繁瑣，安裝時間長，人工參與成本大，機器間對接平整度低，漏氣源也比較多，對產品性能影響較大；現有生產設備中要把轉換室真空度抽至5帕以內，少則要用數個小時，多則要用一天時間，生產周期長，生產效率低，能源消耗大，生產成本較高。生產過程中，因鍍膜和硒化流程被獨立割斷，由人工轉運，中間環節占用了大量流轉時間，這樣不但延長了生產周期，使生產具有嚴重的滯后性，同時還增加了生產成本。
實用新型內容本實用新型目的在于提供一種可連續生產，尤其是在生產設備出現故障的情況下能確保生產正常運行的生產銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池生產設備。本實用新型所采用的技術方案具體是這樣實現的本實用新型提供了一種一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其包括依次設置并一體連接形成整體生產設備的一次清洗裝置、第一組鍍膜室、一次刻線裝置、二次清洗裝置、第二組鍍膜室、硒化裝置、二次刻線裝置、三次清洗裝置、第三組鍍膜室。優選地，在所述第一組鍍膜室中形成鑰金屬層，在第二組鍍膜室中依次形成銅銦鎵層，在所述硒化裝置中對形成的銅銦鎵層進行硒化，在所述第三組鍍膜室中形成氧化鋅層。 優選地，所述硒化裝置位于所述第二組鍍膜室中與之一體連接。優選地，所述第一組鍍膜室、第二組鍍膜室和第三組鍍膜室均分別包括依次連接的1-6號六個鍍膜室。優選地，所述第一組鍍膜室、第二組鍍膜室和第三組鍍膜室均具有兩個法蘭，其分別位于2號鍍膜室與3號鍍膜室之間和4號鍍膜室與5號鍍膜室之間。優選地，還包括依次連接的第一轉換室、第二轉換室、第三轉換室和等待室。優選地，還包括與第一轉換室連接的旋片泵，與第二轉換室連接的羅茨泵，與第三轉換室連接的分子泵。采用本實用新型的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，提高生產CIGS薄膜太陽能電池的性能的同時提高生產效率，降低生產成本。
圖I所示是現有技術中CIGS薄膜太陽能電池的生產設備中的1-6號鍍膜室的結構示意圖；圖2是現有技術中CIGS薄膜太陽能電池生產設備中的轉換室和等待室的結構示意圖；圖3是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備的結構示意圖；圖4是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備中的第二組鍍膜室和硒化裝置一體的結構示意圖；圖5是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備中的1-6號鍍膜室的結構示意圖；圖6是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備中的轉換室與等待室的結構不意圖；圖7是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產方法的流程圖。
具體實施方式
[0022]為使本實用新型的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明，使本實用新型的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。本實用新型中所說一體化主要指一種將傳統的割斷獨立的各個生產流程經過各種技術手段的處理從而實現把生產中的各流程組合成連續的無割斷的生產流程，使生產工序更為流暢的方法。下面結合圖3至圖6對本實用新型的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備的具體實施例進行詳細說明。圖3是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備的結構示意圖，如圖3所示，本實用新型的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其包括依次設置并一體連接形成整體生產設備的一次清洗裝置10、第一組鍍膜室20、一次刻線裝置30、二次清洗裝置40、第二組鍍膜室50、硒化裝置60、二次刻線裝置70、三次清洗裝置80、第三組鍍膜室90。 本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備中，在第一組鍍膜室20中形成鑰(Mo)金屬層，在第二組鍍膜室50中依次形成銅銦鎵(CIG)層，在硒化裝置60中對形成的銅銦鎵層進行硒化，在第三組鍍膜室90中形成氧化鋅(ZnO)層。圖4是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備中的第二組鍍膜室和硒化裝置一體的結構示意圖，如圖4所示，本實用新型具體實施例中，優選地，硒化裝置60位于第二組鍍膜室50中與之一體連接。在基片材料經過第二組鍍膜室之后，立即進入下一流程，進入硒化裝置進行硒化的流程。本實用新型具體實施例中，第一組鍍膜室20、第二組鍍膜室50和第三組鍍膜室90均分別包括依次連接的1-6號六個鍍膜室。圖5是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備中的1-6號鍍膜室的結構示意圖，本實用新型的第一組鍍膜室20、第二組鍍膜室50和第三組鍍膜室90中均僅具有兩個法蘭，其分別位于2號鍍膜室與3號鍍膜室之間和4號鍍膜室與5號鍍膜室之間。本實用新型鍍膜室中盡可能降低法蘭使用數量，降低了漏氣的風險，增加了設備之間的平整度。本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備正常工作時，1-6號鍍膜室的真空度在O. I O. 2Pa之間。本實用新型具體實施例中，優選地，還包括依次連接的第一轉換室、第二轉換室、第三轉換室和等待室。圖6是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備中的轉換室與等待室的結構示意圖，與現有技術不同，本實用新型采用三個轉換室，第一轉換室轉換大氣到IOOOPa真空度，第二轉換室轉換大氣到1000 5Pa真空度，第三轉換室轉換大氣到5 O. 5Pa真空度，本實用新型采用在生產流程中增加轉換室的數量，將現有技術中采用的兩個轉換室增至三個，在鍍膜時三個鍍膜室同時開始抽氣，將第一轉換室抽真空至千帕以內，將第二轉換室抽真空至5帕以內，將第三轉換室抽真空至O. I帕以內。當基片材料進入設備時，將第二轉換室和第三轉換室的門同時關閉，使第二轉換室和第三轉換室保持真空度，基片材料進入第一轉換室后關閉第一轉換室的門；當基片材料進入第二轉換室時，將第一轉換室和第三轉換室的門關閉，當基片材料進入第二轉換室后，再關閉第二轉換室的門；后續基片進入第三轉換室及等待室依此類推，不再贅述。本實用新型采用在生產流程中最關鍵最易出現故障且出現故障后維修難度最大的一個流程中，增加重復的雙設備，在生產過程中，這兩個設備同時正常運行，一旦其中一個設備出現故障，立即將基片材料轉入另一個設備，以確保生產能正常運行。如圖6所示，優選地，本實用新型具體實施例中還包括與第一轉換室連接的旋片泵，與第二轉換室連接的羅茨泵，與第三轉換室連接的分子泵，用以分別對其抽取真空。圖7是本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產方法的流程圖，如圖7所示，本實用新型的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產方法包括依次進行的以下步驟步驟SI，一次清洗；步驟S2，一次鍍膜；步驟S3，一次刻線；步驟S4，二次清洗；步驟S5，二次鍍膜；步驟S6，硒化；步驟S7，二次刻線；步驟S8，三次清洗；步驟S9，三次鍍膜。其中，各步驟由一體連接形成整體的生產設備一體化生產，各步驟不間斷地連續形成CIGS薄膜 太陽能電池。本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產方法中，一次鍍膜步驟S2形成金屬鑰層，二次鍍膜步驟S5形成銅銦鎵層，三次鍍膜步驟S9形成氧化鋅層。優選地，二次鍍膜步驟S5與硒化步驟S6由連接成一體化的自動化的生產線連續完成。本實用新型中，先將基片材料在清洗裝置中進行一次清洗，接著將基片材料轉運到第一組鍍膜室中進行一次鍍膜，形成金屬鑰(Mo)層；鍍膜后接著進入一次刻線裝置中進行一次刻線，通常采用激光刻線；刻線后再將半成品接著進入二次清洗裝置中進行二次清洗；二次清洗后接著再將半成品轉運至第二組鍍膜室中進行二次鍍膜，即形成CIG層；二次鍍膜后接著再將半成品轉運至硒化裝置中進行硒化；硒化后再將半成品轉運至二次刻線裝置中進行二次刻線；二次刻線后再將半成品轉運至三次清洗裝置中進行三次清洗；三次清洗后再將半成品轉運至第三組鍍膜室中進行三次鍍膜，即形成ZnO層。本實用新型各流程之間可連續作業，采用的是真正的一體化生產設備，最終要達到的效果就是從設備的一端將基片材料基片上至上片臺后，在設備的另一端下片臺下來的就是成品。本實用新型全程一體化，中途無需停頓，從上道工序到下道工序實行流水作業，三組鍍膜室與其他清洗、劃線等裝置形成一個流水作業平臺。本實用新型具體實施例的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產方法中，一旦生產設備中一個環節出現故障，將不會影響其他環節的生產，不會導致整個生產流程中斷而影響生產的順利進行；本實用新型中使用法蘭數量較少，減少了設備的漏氣風險，確保了設備能夠連續化作業，同時設備安裝時間大大減少，用料少，工序簡單，節約了人工成本，設備間對接平整度提高，產品性能更加可靠；本實用新型流程耗時短，生產效率提高，降低了生產成本，本實用新型可以讓基片材料進入轉換室只需停留極短的時間就可以進入等待室，同時本實用新型將第二組鍍膜室與硒化裝置簡化組合連成一體，減少了中間人工轉換的時間，同時也降低了人工成本；本實用新型設備占用空間小，便于管理，由于第二組鍍膜室和硒化裝置是相互連接的整體，同時設備法蘭數量減少，進而減少了相關設備的使用數量，節省了空間，此外還節省了擺放原材料和半成品的空間，這都將大大節省車間的空間，還美化了生產車間整體環境，方便了生產管理，降低了生產管理難度；本實用新型降低了生產成本,節約了生產產品時各流程之間的轉換的人工成本。采用本實用新型的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備及生產方法，提高生產CIGS薄膜太陽能電池的性能的同時提高生產效率，降低生產成本。本實用新型不限于生產CIGS薄膜太陽能電池的生產設備，對于生產其他薄膜材料也同樣適用。[0033]在以上的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本實用新型。但是以上描述僅是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領域技術人員在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范 圍內。
權利要求1.一種一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其特征在于，包括依次設置并一體連接形成整體生產設備的一次清洗裝置、第一組鍍膜室、一次刻線裝置、二次清洗裝置、第二組鍍膜室、硒化裝置、二次刻線裝置、三次清洗裝置、第三組鍍膜室。
2.如權利要求I所述的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其特征在于，在所述第一組鍍膜室中形成鑰金屬層，在第二組鍍膜室中依次形成銅銦鎵層，在所述硒化裝置中對形成的銅銦鎵層進行硒化，在所述第三組鍍膜室中形成氧化鋅層。
3.如權利要求I所述的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其特征在于，所述硒化裝置位于所述第二組鍍膜室中與之一體連接。
4.如權利要求I所述的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其特征在于，所述第一組鍍膜室、第二組鍍膜室和第三組鍍膜室均分別包括依次連接的1-6號六個鍍膜室。
5.如權利要求4所述的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備,其特征在于,所述第一組鍍膜室、第二組鍍膜室和第三組鍍膜室均具有兩個法蘭，其分別位于2號鍍膜室與3號鍍膜室之間和4號鍍膜室與5號鍍膜室之間。
6.如權利要求I所述的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其特征在于，還包括依次連接的第一轉換室、第二轉換室、第三轉換室和等待室。
7.如權利要求6所述的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其特征在于，還包括與第一轉換室連接的旋片泵，與第二轉換室連接的羅茨泵，與第三轉換室連接的分子泵。
專利摘要本實用新型提供了一種一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，其包括依次設置并一體連接形成整體生產設備的一次清洗裝置、第一組鍍膜室、一次刻線裝置、二次清洗裝置、第二組鍍膜室、硒化裝置、二次刻線裝置、三次清洗裝置、第三組鍍膜室。采用本實用新型的一體化CIGS薄膜太陽能電池生產設備，提高生產CIGS薄膜太陽能電池的性能的同時提高生產效率，降低生產成本。
文檔編號H01L31/18GK202585498SQ201220074718
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者王進東 申請人:江蘇宇天港玻新材料有限公司