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CN111206207A - 沉积腔室、镀膜设备及镀膜方法 - Google Patents

沉积腔室、镀膜设备及镀膜方法 Download PDF

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CN111206207A
CN111206207A CN201811303303.5A CN201811303303A CN111206207A CN 111206207 A CN111206207 A CN 111206207A CN 201811303303 A CN201811303303 A CN 201811303303A CN 111206207 A CN111206207 A CN 111206207A
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China
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evaporation source
evaporation
deposition chamber
sources
metal
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CN201811303303.5A
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田保峡
闻益
曲士座
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Shanghai zuqiang Energy Co.,Ltd.
Original Assignee
Beijing Apollo Ding Rong Solar Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种沉积腔室、镀膜设备及镀膜方法，沉积腔室包括至少两排金属蒸发源和至少一排非金属蒸发源；每排金属蒸发源包括至少两种金属蒸发源；沿着沉积腔室的幅长方向，至少两排金属蒸发源分别设置于沉积腔室的两侧，且每排金属蒸发源成直线排布；每排所述金属蒸发源的总数量为11个。镀膜设备包括上述的沉积腔室。本发明改善了薄膜的性能，提高了太阳能薄膜电池的发电效率和成品率。

Description

沉积腔室、镀膜设备及镀膜方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池衬底镀膜技术领域，尤其涉及一种沉积腔室、镀膜设备及镀膜方法。
背景技术
薄膜太阳能电池的研究近年来发展迅速，已成为太阳能电池领域中最活跃的方向，而其中铜铟镓硒尤为引人注目，是太阳能电池材料体系中能够同时兼顾高效率和低成本的、最好的和最现实的体系。
在诸多的制备镀膜吸收层的技术中，磁控溅射法制备薄膜太阳电池容易实现大规模生产。
磁控溅射法是利用气体放电产生正离子，正离子在电场的作用下，以较高运动速度轰击作为阴极的靶，使靶材中的原子或分子逃逸出来而沉淀到镀工件的表面，形成所需要的薄膜。
溅射过程建立在辉光放电的基础上，即溅射离子都来源于气体放电。不同的溅射技术所采用的辉光放电方式有所不同。直流二极溅射利用的是直流辉光放电；三极溅射是利用热阴极支持的辉光放电；射频溅射是利用射频辉光放电；磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电。溅射存在如下优势：(1)任何物质均可以溅射，尤其是高熔点、低蒸气压的元素和化合物；(2)溅射膜与基板之间的附着性好；(3)薄膜密度高；(4)膜厚可控制和重复性好等。溅射亦存在如下缺点：(1)成膜速率差；(2)设备需要高压装置，导致设备复杂昂贵。(3)不适用于低硬度材料，如非金属材料。
针对磁性溅射法成膜速率差、设备复杂昂贵、不适用于非金属材料等缺点，现有技术开发了共蒸法对金属材料和非金属材料进行镀膜。目前大部分的铜铟镓硒电池都是利用真空蒸镀的方式生产的，一般称为共蒸镀。共蒸镀镀膜是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化成粒子，粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。共蒸镀具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点；尽管共蒸镀膜具有如上优势，仍然存在如下问题：(1)不适用于高溶点材料，如钼、钨等，因为溶点高，蒸发太慢；(2)镀膜厚度不容易控制；(3)蒸镀的膜中心点厚，四周薄，镀膜不均匀；(4)不适应大规模的生产。
由于上述共蒸镀膜存在镀膜厚度不均，镀膜厚度不容易控制等问题，因此容易造成形成的膜性能不均的问题，进一步地会影响薄膜电池的发电效率和成品率。
综上分析，现有技术方案中，缺少一种易于控制镀膜厚度、提高镀膜均匀性以及提高太阳能薄膜电池的发电效率和成品率的沉积腔室、镀膜设备及镀膜方法。
发明内容
本发明提供一种沉积腔室、镀膜设备及镀膜方法，以解决现有技术中溅射镀膜法容易造成镀膜厚度、物质等不同导致的薄膜性能不均，进一步地影响太阳能薄膜电池的发电效率和成品率的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种沉积腔室，包括至少两排金属蒸发源和至少一排非金属蒸发源；
每排所述金属蒸发源包括至少两种金属蒸发源；
沿着所述沉积腔室的幅长方向，所述至少两排金属蒸发源分别设置于所述沉积腔室的两侧，且每排所述金属蒸发源成直线排布；每排所述金属蒸发源的总数量为11个。本发明改善了镀膜的均匀性；且通过在所述腔室内设置11对金属蒸发源，金属蒸发源成直线排布于所述沉积腔室外壁上，改善了薄膜的性能，提高了太阳能薄膜电池的发电效率和成品率。
可选地，上述的沉积腔室，每排相邻两个所述金属蒸发源交错排布于所述沉积腔室外壁上；或/和
每排相邻两个所述金属蒸发源之间具有间隔且等间距的直线或交错地排布于所述沉积腔室外壁上；或/和
每排相邻两个所述金属蒸发源之间具有间隔且不等间距的直线或交错地排布于所述沉积腔室外壁上。
可选地，上述的沉积腔室，每排所述金属蒸发源包括镓Ga蒸发源、铟In蒸发源和铜Cu蒸发源；或/和所述非金属蒸发源包括Se蒸发源；
在相邻两排所述金属蒸发源之间设置至少一排所述非金属蒸发源。本申请通过选用Ga蒸发源、In蒸发源和Cu蒸发源作为金属蒸发源，通过选用Se蒸发源作为非金属蒸发源用以蒸镀CIGS薄膜。
可选地，上述的沉积腔室，所述金属蒸发源沿着所述沉积腔室的幅长方向分别设置于所述沉积腔室底部的两侧。如此设置镀膜更加均匀，电性能和结晶性能更好。
可选地，上述的沉积腔室，沿着所述沉积腔室的幅长方向，至少两排所述金属蒸发源分别设置于所述沉积腔室的底部；或/和
每排相邻两个所述金属蒸发源之间设置有间隙；或/和
所述非金属蒸发源为1～5排；或/和所述非金属蒸发源与参考线的夹角为0-60度，所述参考线为垂直于所述沉积腔室的底部的直线；或/和
每排相邻两个所述非金属蒸发源之间具有间隙，每排所述非金属蒸发源的个数为3～18个。如此设置镀膜更加均匀，电性能和结晶性能更好。每个所述非金属蒸发源与所述参考线的夹角可以设置为相同也可以设置为不同。
可选地，上述的沉积腔室，沿所述沉积腔室的幅长方向，每排所述金属蒸发源的排布顺序依次为：
Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，；或者
In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源；或者
In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源；或者
In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源。按照上述排布方式排布的Ga蒸发源、In蒸发源和Cu蒸发源相对于各金属蒸发源随机排序而言，能够改善CIGS薄膜的稳定性，提高了太阳能薄膜电池的发电效率和成品率；进而本申请提供了一种性能稳定、高效的薄膜太阳能电池。
可选地，上述的沉积腔室，所述Cu蒸发源的中心线、In蒸发源的中心线和Ga蒸发源的中心线与所述参考线之间的夹角为20-45度，所述参考线为垂直于所述沉积腔室的底部的直线。由于Cu、In及Ga材料本身的密度等物理性质，导致蒸发速度不一样，通过上述倾斜角度20-45度的设置能够提高Cu蒸发源、In蒸发源或Ga蒸发源的蒸发速率、镀膜速率，满足CIGS薄膜镀膜厚度约2μm的要求，优选30度，35度或42度。每种所述金属蒸发源与参考线的夹角可以设置为相同也可以设置为不同；进一步地每个所述金属蒸发源与所述参考线的夹角可以设置为相同也可以设置为不同。
第二方面，本发明提供了一种镀膜设备，包括上述的沉积腔室。
可选地，上述的镀膜设备，还包括前处理腔室或/和后处理腔室，所述前处理腔室或/和所述后处理腔室中设置碱金属化合物蒸发源。所述前处理腔室中的碱金属蒸发源用于改善即将形成的CIGS薄膜的导电性和结晶性；所述后处理腔室中的碱金属蒸发源用于改善CIGS薄膜的缺陷态密度，使得CIGS的表面尽量光滑。
可选地，上述的镀膜设备，所述沉积腔室设置于所述前处理腔室与所述后处理腔室之间；且在所述前处理腔室与所述沉积腔室之间或/和所述沉积腔室和所述后处理腔室之间设置加热腔室。加热腔室分别对NaF蒸发源进行加热，使NaF粉末变为钠离子和氟离子实现对玻璃衬底的镀膜，通过加热腔室对KF蒸发源进行加热，使K离子和氟离子对CIGS薄膜进行镀膜。
第三方面，本发明提供了一种镀膜方法，应用于上述的镀膜设备，所述方法包括：
控制沉积腔室的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜。
可选地，上述的镀膜方法，所述控制沉积腔室的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜之前，还包括：
在所述玻璃衬底表面进行碱金属的前处理步骤；以改善即将形成的CIGS薄膜的导电性和结晶性。
可选地，上述的镀膜方法，在所述控制沉积腔室的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜之后，还包括：
在所述CIGS薄膜的表面进行碱金属的后处理步骤；以改善CIGS薄膜的缺陷态密度，使得CIGS的表面尽量光滑。
可选地，上述的镀膜方法，所述预设温度阈值为200-600℃；有效满足汽化的Ga、In、Se和Cu沉积到玻璃衬底的表面，形成CIGS薄膜。
本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
相对于传统技术方案中的溅射加硒化法而言，本申请提供了一种沉积腔室，包括至少两排金属蒸发源和至少一排非金属蒸发源；采用共蒸发技术替代离子溅射镀膜技术，铜铟镓硒(CIGS)蒸发式镀膜机，是基于特有的真空环境和腔体结构，在反应腔周围分别排列不同金属的蒸发源结构，通过加热至一定温度，使得金属蒸发源由固态变为气态，气态金属蒸发源上升至腔室顶部被镀膜到基板上，最终形成能够将太阳光能转成电能的薄膜电池，共蒸发技术造价低廉，操作方便；且通过设置至少两排金属蒸发源，至少两排所述的金属蒸发源沿着所述沉积腔室的幅长方向分别设置于所述沉积腔室的两侧，如此设置改善了CIGS镀膜的均匀性；且通过在所述腔室内设置11对金属蒸发源，金属蒸发源有规律的成直线排布于所述沉积腔室外壁上，改善了CIGS薄膜的性能，提高了太阳能薄膜电池的发电效率和成品率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中沉积腔室的前视图；
图2为本发明实施例中沉积腔室的仰视图；
图3为本发明实施例中沉积腔室中设置两排金属蒸发源与一排非金属蒸发源的仰视图；
图4为本发明实施例中一种镀膜设备的侧视图；
图5为本发明实施例中一种镀膜设备的另一侧视图；
图6为本发明实施例中一种镀膜设备的模块化结构示意图；
图7为本发明实施例中前处理腔室中蒸发源的排布示意图；
图8为本发明实施例中后处理腔室中蒸发源的排布示意图；
图9为本发明实施例中镀膜方法的流程图；
附图标记为：
沉积腔室1，金属蒸发源11，非金属蒸发源12，沉积腔室幅长方向13，直线14，沉积腔室底部15，间隙16，底板17，中心轴18，镀膜设备2，第一进料腔室20，第二进料腔室200，前处理腔室21，后处理腔室22，加热腔室23、24、25，冷却腔室26，出料腔室28。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种沉积腔室1，包括至少两排金属蒸发源11和至少一排非金属蒸发源12；每排金属蒸发源11包括至少两种金属蒸发源11；沿着沉积腔室1的幅长方向，至少两排金属蒸发源11分别设置于沉积腔室1的两侧，例如：三排是一侧一排，另一侧两排，排布方式依次类推；且每排金属蒸发源11成直线排布；每排金属蒸发源11的总数量为11个。本发明改善了镀膜的均匀性；且通过在所述腔室内设置11对金属蒸发源，金属蒸发源成直线排布于所述沉积腔室外壁上，改善了薄膜的性能，提高了太阳能薄膜电池的发电效率和成品率。
本申请将金属蒸发源11直线排布于沉积腔室1的外壁上，还可以采用金属蒸发源11折线或者曲线等方式排布于沉积腔室1的外壁上。当将每排金属蒸发源11直线或者折线或者曲线等方式，以及每排相邻两个金属蒸发源11交错排布等方式排布时，每排中相邻两个金属蒸发源11之间具有间隔且等间距的排布于沉积腔室1外壁上；或者，每排中相邻两个金属蒸发源11之间具有间隔且不等间距的排布于沉积腔室1外壁上。
本申请中每排金属蒸发源11包括Ga蒸发源、In蒸发源和Cu蒸发源；如图3所示，在相邻两排金属蒸发源11之间设置至少一排非金属蒸发源12，非金属蒸发源12包括Se蒸发源。单位面积上相对于仅设置一排金属蒸发源11而言，本申请增加了金属蒸发源的排数，两排金属蒸发源11且将非金属Se蒸发源设置于金属蒸发源11之间，能够满足CIGS薄膜镀膜厚度约2μm的要求。优选地，如图3所示，沿沉积腔室1幅长方向13，本申请的两排Ga蒸发源、In蒸发源和Cu蒸发源对称的设置于沉积腔室1的中心轴18两侧。当所述玻璃衬底进入腔室内进行共蒸发时，本申请通过将两排金属蒸发源11对称设置使得所述沉积腔室1内的金属蒸发源11的浓度设置相对均匀，均匀的金属元素浓度使在玻璃衬底上的镀膜更加均匀。
进一步地，沿着沉积腔室1的幅长方向13，金属蒸发源11分别设置于沉积腔室1底部15。
如图4和图5所示，每排相邻两个金属蒸发源11之间设置有间隙16；或/和非金属蒸发源12为1～5排；或/和非金属蒸发源12的中心线与参考线14的夹角β为0-60度，参考线14为垂直于沉积腔室1的底部15的直线；或/和每排相邻两个非金属蒸发源12之间具有间隙16且等距或者非等距排布，每排非金属蒸发源12的个数为3～18个。间隙16用来降低相邻金属蒸发源之间的相互干扰性，改善镀膜的均匀性和质量。非金属蒸发源12之间设置有间隙16用于提升非金属蒸发源镀膜的均匀性，且每排非金属蒸发源12的数量设置为3～18个，能够满足CIGS薄膜镀膜厚度约2μm的要求。每个非金属蒸发源12与参考线14的夹角β相同，或每个非金属蒸发源12与参考线14的夹角β不同。
如果Ga蒸发源、In蒸发源和Cu蒸发源的总数量为11个，则如图2和图3所示的沿沉积腔室1的幅长方向13，本申请常将每排金属蒸发源11的排布顺序依次设置为：
(1)Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(2)Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(3)Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(4)Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(5)Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(6)Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(7)Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(8)Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
(9)Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，；或者
(10)In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源；或者
(11)In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源；或者
(12)In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(13)Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(14)Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(15)Ga蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(16)Ga蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源；
(17)Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源；
(18)Ga蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源；
(19)Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(20)Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源；
(21)In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(22)In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(23)In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(24)In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；
(25)In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源。
按照上述排布方式排布的Ga蒸发源、In蒸发源和Cu蒸发源相对于各金属蒸发源随机排序而言，能够改善CIGS薄膜的稳定性，提高了太阳能薄膜电池的发电效率和成品率；进而本申请提供了一种性能稳定、高效的薄膜太阳能电池。
上述沿沉积腔室1的幅长方向依次排布的金属蒸发源只是本申请比较常用的，并不限于上述金属蒸发源的排布顺序，其他沿沉积腔室1的幅长方向成间隔且直线排布的金属蒸发源的排布方式也在本申请的保护范围内。
如图4和图5所示，本申请的金属蒸发源11，包括Cu蒸发源、In蒸发源、Ga蒸发源与参考线14之间的夹角α均为20-45度，参考线14为垂直于沉积腔室1的底部15的直线.优选30度，35度，42度。由于Cu、In及Ga材料本身的密度等物理性质，导致蒸发速度不一样，通过上述倾斜角度20-45度的设置能够提高Cu蒸发源、In蒸发源或Ga蒸发源的蒸发速率、镀膜速率，满足CIGS薄膜镀膜厚度约2μm的要求，Cu蒸发源、In蒸发源及Ga蒸发源与参考线14的倾斜角度α相同，或Cu蒸发源、In蒸发源及Ga蒸发源与参考线14的倾斜角度α不同。
实施例1：α为20度，每排金属蒸发源直线排布11对；
实施例2：α为35度，每排金属蒸发源直线排布11对；
实施例3：α为45度，每排金属蒸发源直线排布11对；
对比例1：α为20度，每排金属蒸发源直线排布6对，例如：Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源；
对比例2：α为10度，每排金属蒸发源直线排布11对；
对比例3：α为60度，每排金属蒸发源直线排布18对，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源；
实施例1-3和对比例2中金属蒸发源的排布可选用上述25种排布方式中的一种，示意性的以第6种排布方式(Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源)为例进行说明。对上述实施例1-3以及对比例1-3的导电性能、结晶性能进行测试，具体详见下表：
Figure BDA0001852934490000111
方块电阻是导电性能的测试指标，结晶性能是晶体尺寸的测试指标，方块电阻越低导电性能越好，晶体尺寸越大结晶性能越好。因此由上述表格可知，(1)实施例1的方块电阻0.262Ω/Sq低于对比例1的方块电阻0.35Ω/Sq，实施例1的晶体尺寸23nm大于对比例1的晶体尺寸10nm，因此实施例1的导电性能、结晶性能优于对比例1，说明金属蒸发源直线排布11对优于金属蒸发源直线排布6对的导电性能和结晶性能；(2)对比例2的方块电阻0.276Ω/Sq高于实施例1-3的方块电阻0.262Ω/Sq、0.172Ω/Sq、0.274Ω/Sq，对比例2的晶体尺寸17nm低于实施例1-3的晶体尺寸23nm、27nm、21nm，故实施例1-3的导电性能、结晶性能优于对比例2，说明α＝20～45度的导电性能、结晶性能优于10度的导电性能和结晶性能；(3)对比例3的方块电阻0.382Ω/Sq高于实施例1-3的方块电阻0.262Ω/Sq、0.172Ω/Sq、0.274Ω/Sq，对比例3的晶体尺寸14nm低于实施例1-3的晶体尺寸23nm、27nm、21nm，故实施例1-3的导电性能、结晶性能优于对比例3，说明金属蒸发源直线排布11对，且α＝20～45度的导电性能、结晶性能优于α为60度、每排金属蒸发源直线排布20对的导电性能、结晶性能。(4)实施例1-3的薄膜厚度分别为2.15μm、2.2μm、1.86μm，根据薄膜均匀性指标镀膜厚度处于1.8-2.2μm的薄膜均匀性最好，因此
实施例1-3的薄膜均匀性明显好于对比例1-3。
综上所述，本申请每排金属蒸发源直线排布11对，α＝20～45度的导电性能、结晶性能、镀膜均匀性最好。
第二方面，如图6所示，本申请实施例提供了一种镀膜设备2，包括上述的沉积腔室1。
如图6所示，本申请的镀膜设备2还包括前处理腔室21或/和后处理腔室22，前处理腔室21或/和后处理腔室22中设置有碱金属化合物蒸发源。前处理腔室21中的碱金属化合物蒸发源优选用NaF蒸发源，可将NaF蒸发源设置在前处理腔室21的幅长方向的之间的位置，用于对玻璃衬底进行前处理，以在玻璃衬底表面沉积一层碱金属；具体为：在蒸发源中填充NaF，当蒸发源被加热至一定温度后，NaF粉末变为钠离子和氟离子，使得微量的NaF沉积在玻璃衬底的表面，进而改善即将形成的CIGS薄膜的导电性和结晶性。后处理腔室22中的碱金属化合物蒸发源选用KF蒸发源，将KF蒸发源设置在后处理腔室22的幅长方向的之间的位置，用于对CIGS的表面做后处理工艺。具体可为：在蒸发源中填充KF，当蒸发源被加热至需求的温度后，KF粉末变为钾离子和氟离子，使得微量的KF沉积在CIGS薄膜的表面，进而改善CIGS薄膜的缺陷态密度，使得CIGS的表面尽量光滑。
如图6所示，本申请的沉积腔室1设置于前处理腔室21与后处理腔室22之间；且前处理腔室21与沉积腔室1之间设置有加热腔室24，或/和沉积腔室1和后处理腔室22之间串接有加热腔室25。通过加热腔室24对NaF蒸发源(如图7所示)进行加热，使NaF粉末变为钠离子和氟离子实现对玻璃衬底的镀膜，通过加热腔室25对KF蒸发源(如图8所示)进行加热，使KF对CIGS薄膜进行镀膜，设计更加科学。
第三方面，如图9所示，本发明实施例提供了一种镀膜方法，应用于上述的镀膜设备2，方法包括：
S02，控制沉积腔室1的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室1中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜。
本申请的镀膜方法，在S02中控制沉积腔室1的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室1中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜之前，还包括：
S01，在玻璃衬底表面进行碱金属前处理步骤。
本申请的镀膜方法，在S02中在控制沉积腔室的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜之后，还包括：
S03，在CIGS薄膜的表面进行碱金属后处理步骤。
本申请的镀膜方法，预设温度阈值为200-600℃，有效满足汽化的Ga、In、Se和Cu沉积到玻璃衬底的表面，形成CIGS薄膜。
在本发明实施例中，CIGS镀膜设备2还包括第一进料腔室20、第二进料腔室200，玻璃衬底在进入沉积腔室1之前，首先经过第一进料腔室20及第二进料腔室200，以对玻璃衬底进行传输和抽真空处理。
在本发明实施例中，在第二进料腔室200与前处理腔室1之间串接一个加热腔室23，加热腔室23用于对玻璃衬底进行加热，以使玻璃衬底的温度满足其在前处理腔室21中在玻璃衬底表面沉积一层碱金属，以进行前处理工艺；在沉积腔室1与前处理腔室21之间设置有一个加热腔室24，加热腔室24以使玻璃衬底的温度满足沉积腔室1及镀膜的需求，即使玻璃衬底的温度满足在沉积腔室1中沉积Cu，In，Ga，Se的需求；在沉积腔室1与后处理腔室22之间设置有一个加热腔室25，用于对玻璃衬底进行加热，使玻璃衬底的温度满足在后处理腔室22中进行碱金属的沉积的后处理的要求。
本申请的加热腔室23的温度为150-250℃，以对玻璃衬底进行加热；前处理腔室21的温度为100-400℃，该温度可有效满足在玻璃衬底的表面沉积微量的NaF薄膜，从而改善即将形成的CIGS薄膜的结晶性及导电性；沉积有NaF薄膜的玻璃衬底继续被温度为400-500℃的加热腔室24加热，从而进入温度为200-600℃的沉积腔室1中，该温度可满足汽化的Cu、In、Ga被沉积到玻璃衬底的表面，以形成CIGS薄膜，且厚度能满足预设的要求；表面形成CIGS薄膜的衬底通过加热腔室25升温后进入温度为300-400℃的后处理腔室22，后处理腔室22的温度可满足升温后的KF被蒸镀到CIGS薄膜的表面，以改善CIGS薄膜的缺陷态密度，使CIGS薄膜尽可能平滑。
在后处理腔室22之后设置有冷却腔室26及出料腔室28，玻璃衬底在经过后处理腔室22之后，依次经过冷却腔室26及出料腔室28，经过冷却腔室26后，形成温度不高于100℃的镀膜衬底，有效避免过高温度带来的安全隐患，提高了安全性；而出料腔室28的产物为镀有NaF膜层、CIGS薄膜层及KF膜层的玻璃衬底。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系排要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确排出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅以一较佳实施例对本发明的技术方案进行介绍，但是对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，应能在具体实施方式上及应用范围上进行改变，故而，综上所述，本说明书内容部不应该理解为本发明的限制，凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种沉积腔室，其特征在于，包括至少两排金属蒸发源和至少一排非金属蒸发源；
每排所述金属蒸发源包括至少两种金属蒸发源；
沿着所述沉积腔室的幅长方向，所述至少两排金属蒸发源分别设置于所述沉积腔室的两侧，且每排所述金属蒸发源成直线排布；每排所述金属蒸发源的总数量为11个。
2.根据权利要求1所述的沉积腔室，其特征在于，每排所述金属蒸发源包括镓Ga蒸发源、铟In蒸发源和铜Cu蒸发源；或/和所述非金属蒸发源为Se蒸发源；
在相邻两排所述金属蒸发源之间设置至少一排所述非金属蒸发源。
3.根据权利要求1所述的沉积腔室，其特征在于，沿着所述沉积腔室的幅长方向，至少两排所述金属蒸发源分别设置于所述沉积腔室的底部；或/和
每排相邻两个所述金属蒸发源之间设置有间隙；或/和
所述非金属蒸发源为1～5排；或/和
每排相邻两个所述非金属蒸发源之间具有间隙且等距或者非等距排布，每排所述非金属蒸发源的个数为3～18个。
4.根据权利要求1～3任一项所述的沉积腔室，其特征在于，沿所述沉积腔室的幅长方向，每排所述金属蒸发源的排布顺序依次为：
Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源；或者
Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源；或者
In蒸发源，Cu蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源；或者
In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源，In蒸发源；或者
In蒸发源，Ga蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，Cu蒸发源，In蒸发源，In蒸发源，Ga蒸发源，In蒸发源。
5.根据权利要求1～3任一项所述的沉积腔室，其特征在于，所述Cu蒸发源的中心线、In蒸发源的中心线和Ga蒸发源的中心线与参考线之间的夹角为20-45度，所述参考线为垂直于所述沉积腔室的底部的直线。
6.一种镀膜设备，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的沉积腔室；或/和
所述镀膜设备包括前处理腔室或/和后处理腔室，所述前处理腔室或/和所述后处理腔室中设置有碱金属化合物蒸发源。
7.根据权利要求6所述的镀膜设备，其特征在于，所述沉积腔室设置于所述前处理腔室与所述后处理腔室之间；且在所述前处理腔室与所述沉积腔室之间或/和在所述沉积腔室和所述后处理腔室之间设置加热腔室。
8.一种镀膜方法，应用于权利要求6或7所述的镀膜设备，其特征在于，所述方法包括：
控制沉积腔室的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积形成CIGS薄膜。
9.根据权利要求8所述的镀膜方法，其特征在于，所述控制沉积腔室的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜之前，还包括：在所述玻璃衬底表面进行碱金属的前处理步骤；或/和
所述控制沉积腔室的温度达到预设温度阈值，在沉积腔室中通过沉积工艺在玻璃衬底的表面沉积，形成CIGS薄膜之后，还包括：在所述CIGS薄膜的表面进行碱金属后处理步骤。
10.根据权利要求8或9所述的镀膜方法，其特征在于，所述预设温度阈值为200-600℃。
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