柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于薄膜太陽電池制作過程技術領域，特別是涉及一種柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法。
【背景技術】
[0002]目前，柔性襯底太陽能電池因為其工藝先進，成本低廉且易于彎曲而用途廣泛，可用于汽車頂部、太陽能敞篷、太陽能飛機及房屋屋頂及外墻。在大規模卷對卷柔性襯底上采用磁控濺射工藝廣泛應用于太陽能電池窗口層等生產領域。而不同氣氛下對膜層采取后退火工藝可以顯著改善薄膜的各項性能。
[0003]目前公知的用于柔性襯底的卷對卷磁控濺射多采用真空室內通過磁控濺射等方法在柔性基材表面制備一層或者多層具有一定功能的薄膜的技術，例如，CIGS電池的吸收層，緩沖層，窗口層等均可用此方法進行制備。雖然可以不間斷連續制備功能薄膜，但其不足之處在于濺射設備不具備后退火工藝或后退火工藝設計簡單，無法在濺射工藝完成后連續的進行不同氣氛下的后退火工藝，薄膜性能均勻性受到影響，生產效率無法提高。
【發明內容】
[0004]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種生產效率高、制作薄膜電池的材料性能和均勻性好、制作簡單、成本低的柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法。
[0005]本發明包括如下技術方案:
[0006]柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，包括從卷對卷裝置一端卷上柔性襯底的下面連續鍍膜直至柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端的卷上，其特點是:所述柔性襯底連續鍍膜后，柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端前連續進行退火處理；所述連續進行退火處理的過程包括:在卷對卷裝置中通過擋板隔離出一個退火室，在退火室中柔性襯底的上、下兩面各安裝一個加熱背板，每一個加熱背板上安裝測溫熱偶，控制加熱背板上的溫度在150?400°C之間；在退火室的上方安裝通入退火氣體的送氣管。
[0007]本發明還可以采用如下技術措施:
[0008]所述加熱背板為纏有電阻絲的不銹鋼板。
[0009]所述退火室的頂部安裝帶有氣體流量計的送氣管和真空計。
[0010]所述柔性襯底材料為金屬箔或聚酰亞胺。
[0011]所述通入第一濺射室、第二濺射室和退火室中的氣體為02、Ar、N2或4。
[0012]本發明具有的優點和積極效果:
[0013]1、本發明通過將卷對卷裝置上的柔性襯底連續鍍膜后，柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端前連續進行退火處理，使得柔性襯底在同一裝置中即可完成鍍膜、退火的過程，并且柔性襯底在退火時為單片退火，相對于整卷柔性襯底退火，不僅提高了薄膜電池制作的材料性能，而且大大提高了生產效率，并且制作過程簡單，生產維護成本低。
[0014]2、本發明將退火系統單獨隔離成一個獨立的退火室，通過氣體隔離器對退火室單獨通入N2作為退火氣體，使得鍍膜的柔性襯底氣氛和退火的柔性襯底氣氛各自獨立，進一步提高了薄膜電池制作的材料性能。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明制備柔性襯底卷對卷磁控濺射鍍膜用退火裝置示意圖。
[0016]圖中，1-腔室，2-送卷室，3-張力棍，4-放卷棍，5-導向棍，6-氣體隔離器，7-送氣管，8-氣體流量計，9-真空計，10-擋板，11-第一濺射室，12-第一濺射靶，13-第二濺射室，14-柔性襯底，15-第二濺射靶，16-退火室，17-加熱背板，18-收卷室，19-收卷輥。
【具體實施方式】
[0017]為能進一步公開本發明的
【發明內容】
、特點及功效，特例舉以下實例并結合附圖進行詳細說明如下:
[0018]柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，包括從卷對卷裝置一端卷上柔性襯底的下面連續鍍膜直至柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端的卷上，其特點是:所述柔性襯底連續鍍膜后，柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端前連續進行退火處理；所述連續進行退火處理的過程包括:在卷對卷裝置中通過擋板隔離出一個退火室，在退火室中柔性襯底的上、下兩面各安裝一個加熱背板，每一個加熱背板上安裝測溫熱偶，控制加熱背板上的溫度在150?400°C之間；在退火室的上方安裝通入退火氣體的送氣管。
[0019]所述加熱背板為纏有電阻絲的不銹鋼板。
[0020]所述退火室的頂部安裝帶有氣體流量計的送氣管和真空計。
[0021]所述柔性襯底材料為金屬箔或聚酰亞胺。
[0022]所述通入第一濺射室、第二濺射室和退火室中的氣體為02、Ar、N2或4。
[0023]實施例1:參照附圖1。
[0024]如圖1所示，將不銹鋼板進行無縫焊接出制備柔性襯底卷對卷制膜退火一體化所需的腔室1，用四塊能夠通過柔性襯底14的不銹鋼擋板10與腔室內壁焊接，將腔室內部自左至右依次隔離成送卷室2、第一濺射室11、第二濺射室13、退火室16及收卷室18 ;每一塊擋板上通過柔性襯底處均固裝一個氣體隔離器6 ;第一濺射室、第二濺射室和退火室的頂部均通帶有氣體流量計8的送氣管7和真空計9 ;送卷室內沿前后兩壁架有中心線相互平行且自下至上的放卷輥4，張力輥3和導向輥5，其中張力輥沿水平方向向左移出一段距離，以保證柔性襯底卷對卷移動時的張力；收卷室內沿前后兩壁架有中心線相互平行且自下至上的收卷輥19，張力輥和導向輥，其中張力輥沿水平方向向右移出一段距離，以保證柔性襯底卷對卷移動時的張力；送卷室和收卷室中的導向輥相互平行并在同一水平面上、送卷室和收卷室中的張力輥相互平行并在同一水平面上、送卷室中的放卷輥和收卷室中的收卷輥相互平行并在同一水平面上；第一濺射室內放置有作為第一濺射靶12的本征氧化鋅靶，第二濺射室內放置有作為第二濺射靶15的ZnO: Al靶；送卷室中的放卷輥上有最外端依次通過各擋板上的氣體隔離器卷到收卷室中收卷輥的鍍有銅銦鎵硒層吸收層的鈦箔卷，其中鈦箔卷作為柔性襯底；送卷室到收卷室之間吸收層位于柔性襯底的下面；在退火室靠近柔性襯底的上方和下方均水平固裝一組纏有電阻絲1mm厚的304不銹鋼基板作為加熱背板17，每一加熱背板上固裝一個控制退火室溫度的測溫熱偶。
[0025]工作前，用真空計顯示真空度，對第一濺射室和第二濺射室和退火室抽真空，通過氣體流量計控制，通過送氣管向第一濺射室和第二濺射室輸入Ar氣和O2氣的混合氣體，氣體壓強為0.2?0.5Pa ;工作時，柔性襯底以40?60mm/min的卷繞速度從放卷輥依次通過送卷室中的張力輥、導向輥、送卷室、第一濺射室和第二濺射室之間的氣體隔離器、第二濺射室和退火室之間的氣體隔離器、退火室和收卷室之間的氣體隔離器、收卷室中的導向輥、張力輥，最后卷到收卷輥上；在卷繞的過程中，第一濺射室中作為第一濺射靶的本征氧化鋅靶以700?1000W的功率直流濺射到柔性襯底下面的銅銦鎵硒層吸收層上，銅銦鎵硒層吸收層表面形成一層本征氧化鋅層；當濺射有本征氧化鋅層的柔性襯底卷繞到第二濺射室時，第二濺射室中作為第二濺射靶的ZnO: Al靶以900?1000W的功率直流濺射到柔性襯底的本征氧化鋅層上，本征氧化鋅層表面形成一層ZnO: Al層；在鍍有ZnO: Al層的柔性襯底卷繞到退火室前，通過送氣管向退火室通入N2作為退火氣體，由測溫熱偶控制，保持柔性襯底上、下兩面加熱背板的溫度保持在150?400°C，當柔性襯底通過退火室時，即對鍍有ZnO: Al層的柔性襯底進行了退火處理；通過退火后的柔性襯底被傳送至收卷室，收卷室內放置中心線相互平行的導向輥，張力輥及收卷輥，柔性襯底完成鍍膜、退火后經導向輥和張力輥，被收卷輥纏繞收卷，完成卷對卷柔性襯底鍍膜退火一體化的制作過程。
[0026]實施例2:
[0027]本實例中采用聚酰亞胺為柔性襯底；第二濺射靶為ZnO:1n2O3(IZO)靶；加熱背板的溫度保持在400°C，其余與實施例1相同。
[0028]實施例3:
[0029]本實例中采用金屬箔為柔性襯底，柔性襯底下面的吸收層為銅銦錫硫吸收層；第二濺射靶為ZnO =Ga2O3靶；以1000?1500W的功率直流濺射到柔性襯底的本征氧化鋅層上，其余與實施例1相同。
[0030]盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，包括從卷對卷裝置一端卷上柔性襯底的下面連續鍍膜直至柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端的卷上，其特征在于:所述柔性襯底連續鍍膜后，柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端前連續進行退火處理；所述連續進行退火處理的過程包括:在卷對卷裝置中通過擋板隔離出一個退火室，在退火室中柔性襯底的上、下兩面各安裝一個加熱背板，每一個加熱背板上安裝測溫熱偶，控制加熱背板上的溫度在150?400°C之間；在退火室的上方安裝通入退火氣體的送氣管。
2.根據權利要求1所述的柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，其特征在于:所述加熱背板為纏有電阻絲的不銹鋼板。
3.根據權利要求1所述的柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，其特征在于:所述退火室的頂部安裝有氣體流量計和真空計。
4.根據權利要求1所述的柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，其特征在于:所述柔性襯底材料為金屬箔或聚酰亞胺。
5.根據權利要求1所述的柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，其特征在于:所述通入第一濺射室、第二濺射室和退火室中的氣體為02、Ar、N2或4。
【專利摘要】本發明涉及一種柔性襯底卷對卷制膜退火一體化的制備方法，包括從卷對卷裝置一端卷上柔性襯底的下面連續鍍膜直至柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端的卷上，其特點是：所述柔性襯底連續鍍膜后，柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端前連續進行退火處理。本發明通過將卷對卷裝置上的柔性襯底連續鍍膜后，柔性襯底卷到卷對卷裝置另一端前連續進行退火處理，使得柔性襯底在同一裝置中即可完成鍍膜、退火的過程，并且柔性襯底在退火時為單片退火，相對于整卷柔性襯底退火，不僅提高了薄膜電池制作的材料性能，而且大大提高了生產效率，并且制作過程簡單，生產維護成本低。
【IPC分類】H01L31-18
【公開號】CN104716223
【申請號】CN201310675592
【發明人】張瀚銘, 喬在祥, 趙彥民, 王赫, 申緒男
【申請人】中國電子科技集團公司第十八研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月11日