CN110819963B - 一种提高薄膜太阳能电池薄膜均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高薄膜太阳能电池薄膜均匀性的方法，包括以下步骤：a、在溅射腔室内，沿基底传送方向间隔设置一组光电探测器，光电探测器用于检测镀膜基底传送时的位置；光电探测器与生产线PLC相连，PLC与镀膜溅射电源相连控制镀膜溅射功率；b、取测试基底置于溅射腔室内在测试基底表面溅镀薄膜；c、沿测试基底传送方向测量步骤b得到薄膜的厚度，并分析沿测试基底传送方向各个薄膜位置与镀膜溅射功率的对应关系曲线；d、取溅射基底置于溅射腔室内，PLC根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小，使溅射基底上的薄膜厚度保持均匀。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，具体是一种提高薄膜太阳能电池薄膜均匀性的方法。
背景技术
随着溅射技术发展及成熟，由于它具有能够精确地控制工艺参数、膜层质量较好、沉积速率高以及工作温度低等优点,备受薄膜太阳能电池领域的青睐。薄膜太阳能电池的膜层也越来越多的使用溅射方法制备，如薄膜太阳能电池的前电极、背电极，铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池的吸收层、缓冲层、窗口层等。
溅射方法制备膜层的优点很多，但是仍然存在一些问题，例如需要镀膜的芯片附近往往存在着各种边界，这些边界的存在对气体分布、磁场分布和等离子体分布等都会产生影响，通常将这种影响称为边界效应，由于边界效应的存在会造成的薄膜太阳能电池边缘区域与中间区域膜厚存在差异，导致整体膜层的均匀性不能做到更好。
目前，对于平行于靶材的基底，薄膜边缘与中间区域膜厚均匀性的优化，一般方法是通过改变气体的流量来改善膜厚均匀性，如使用三段式或五段式控制气体流量，各段可通过流量控制器分别控制气体流量，可较好的解决芯片边缘与中间区域膜厚差异问题，达到改善膜厚均匀性的目的。
对于垂直于靶材即基底传动方向，薄膜边缘与中间区域膜厚均匀性的优化，一般方法是通过不断减小芯片之间的间距，进而减小边界效应对边缘的影响，但是芯片沿传动方向是运动的，为防止芯片之间碰撞而导致的碎片，芯片之间必须留有一定的安全距离，安全距离的大小一般根据传动速度、控制精度等决定，安全距离的存在使该方法无法较好的解决芯片边缘与中间区域膜厚差异问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高薄膜太阳能电池薄膜均匀性的方法，该方法能够解决薄膜沿基底传动方向中间区域与边缘厚度差异的问题，保证薄膜厚度的均匀性，提高薄膜整体性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种提高薄膜太阳能电池薄膜均匀性的方法，包括以下步骤：
a、在溅射腔室内，沿基底传送方向间隔设置一组光电探测器，光电探测器用于检测镀膜基底传送时的位置；光电探测器与生产线PLC相连，PLC与镀膜溅射电源相连控制镀膜溅射功率；
b、取测试基底置于溅射腔室内，PLC控制镀膜溅射电源保持恒定值，在测试基底表面溅镀薄膜；
c、沿测试基底传送方向测量步骤b得到薄膜的厚度，并分析沿测试基底传送方向各个薄膜位置与镀膜溅射功率的对应关系曲线；
d、取溅射基底置于溅射腔室内，溅射基底传动时光电探测器将溅射基底的位置信息反馈给PLC，PLC根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小，使溅射基底上的薄膜厚度保持均匀。
本发明的有益效果是：
一、不需要对现有的设备及生产工艺做大的改动，只需要增加部分光电探测器，利用PLC控制镀膜溅射电源即可。
二、连续生产时不需要减小基底之间的间距，减少基底因安全距离不够导致的报废。
三、不需要因考虑基底之间的距离而导致传动速度受限，提高传动速度可以减小生产节拍时间，进而提升设备产能。
四、显著提高沿基底传动方向薄膜边缘与中间区域厚度的均匀性。
五、薄膜厚度的均匀性的提高能够改善薄膜太阳能电池组件的光电转换效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的示意图；
图2是本发明步骤c得到的曲线图；
图3是本发明步骤d镀膜溅射功率与薄膜厚度关系曲线图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种提高薄膜太阳能电池薄膜均匀性的方法，包括以下步骤：
a、在溅射腔室1内，沿基底2传送方向间隔设置一组光电探测器，本实施例即第一光电探测器3、第二光电探测器4、第三光电探测器5与第四光电探测器6，光电探测器用于检测镀膜基底传送时的位置；各个光电探测器分别与生产线PLC7相连，PLC7与镀膜溅射电源8相连控制镀膜溅射功率；光电探测器可安装在溅射腔室1内的顶部，与靶材9位于同一侧；
b、取测试基底置于溅射腔室1内，PLC7控制镀膜溅射电源保持恒定值，在测试基底表面溅镀薄膜；
c、结合图2所示，沿测试基底传送方向测量步骤b得到薄膜的厚度，并分析沿测试基底传送方向各个薄膜位置与镀膜溅射功率的对应关系曲线；即薄膜两侧的厚度渐薄；
d、取溅射基底2置于溅射腔室内，溅射基底1传动时光电探测器将溅射基底的位置信息反馈给PLC7，PLC根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小，使溅射基底上的薄膜厚度保持均匀。
假设PLC7控制传输辊道10的速度为S，也即基底的传动速度为S，第一光电探测器3、第二光电探测器4、第三光电探测器5及第四光电探测器6与靶材9的距离分别为d1、d2、d3、d4。当基底左侧边缘经过第一光电探测器3时， PLC 7得到位置反馈，确定基底左侧边缘到达靶材的时间t1=d1/S，基底继续向前传动，基底左侧边缘经过第二光电探测器4时，再次确定基底左侧边缘到达靶材的时间t2=d2/S，PLC7会按照根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小；基底继续向前传动，当基底边缘通过分别通过第三光电探测器5与第四光电探测器6时，PLC同样计算基底左侧边缘与靶材的间距，再根据此间距校准溅射电源的输出功率是否准确，根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小；结合图3所示，也即再基底左侧或右侧到达靶材位置时逐渐增大电源功率，在基底中心区域时保持电源功率不变。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (1)
1.一种提高薄膜太阳能电池薄膜均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在溅射腔室内，沿基底传送方向间隔设置一组光电探测器，光电探测器用于检测镀膜基底传送时的位置；光电探测器与生产线PLC相连，PLC与镀膜溅射电源相连控制镀膜溅射功率；
b、取测试基底置于溅射腔室内，PLC控制镀膜溅射电源保持恒定值，在测试基底表面溅镀薄膜；
c、沿测试基底传送方向测量步骤b得到薄膜的厚度包括薄膜两侧的渐薄厚度，并分析沿测试基底传送方向各个薄膜位置与镀膜溅射功率的对应关系曲线；
d、取溅射基底置于溅射腔室内，溅射基底传动时光电探测器将溅射基底的位置信息反馈给PLC，PLC根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小，使溅射基底上的薄膜厚度保持均匀；
设PLC（7）控制传输辊道（10）的速度为S，也即基底的传动速度为S，第一光电探测器（3）、第二光电探测器（4）、第三光电探测器（5）及第四光电探测器（6）与靶材（9）的距离分别为d1、d2、d3、d4，当基底左侧边缘经过第一光电探测器（3）时， PLC（ 7）得到位置反馈，确定基底左侧边缘到达靶材的时间t1=d1/S，基底继续向前传动，基底左侧边缘经过第二光电探测器（4）时，再次确定基底左侧边缘到达靶材的时间t2=d2/S，PLC（7）会按照根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小；基底继续向前传动，当基底边缘分别通过第三光电探测器（5）与第四光电探测器（6）时，PLC同样计算基底左侧边缘与靶材的间距，再根据此间距校准溅射电源的输出功率是否准确，根据溅射基底的位置、同时结合步骤c得到的对应关系曲线控制镀膜溅射功率增大或减小；也即在基底左侧或右侧到达靶材位置时逐渐增大电源功率，在基底中心区域时保持电源功率不变。
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