一种柔性CIGS薄膜反应溅射羽流控制的真空系统的制作方法

本发明涉及一种太阳能电池的处理设备，尤其涉及一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳能薄膜电池的磁控溅射真空设备。

背景技术：

当今全球光伏市场是以晶体硅太阳能电池为主，但高能耗的生产工艺导致能源资源的快速消耗将使社会无法承受，也必将制约着光伏产业更大规模的发展。因此，发展低成本、新型薄膜太阳能电池是未来国际光伏产业的必然趋势。

以铜铟镓硒为吸收层的高效薄膜太阳能电池统称为铜铟镓硒电池（cigs电池），cigs薄膜太阳能电池作为一种柔性太阳能电池，其特点是技术要求高、具有可携带性、无光致衰变现象、转换效率高、性能较稳定。

柔性太阳能电池生产时需要在柔性太阳能电池卷上进行材料溅射，现有真空溅射生产过程中，抽真空消耗时间过长，真空度不达标，导致镀膜工艺不均匀。

技术实现要素：

本发明提供了一种形成的羽流状态好，对于不同材料的溅射的可控性强，镀膜均匀效果好的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统结构；解决了现有技术中存在的一种溅射羽流不稳定，镀膜不均匀，对于不同材料的溅射可控性差的技术问题。

本发明同时还提供了一种腔体达到真空速度短，真空状态稳定的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统；解决了现有技术中存在的腔体抽真空速度久，真空状态不稳定的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，包括腔体，在腔体内设有油温鼓，在油温鼓下方设有若干个铜罩，在铜罩与油温鼓之间为卷材通道，所述的铜罩朝向卷材一侧开口，在铜罩内设有靶材和导气管，所述的导气管上连接有气体流量计，所述的导气管上设有气孔。铜罩朝向上方卷材的部分是开口的，腔体抽真空时，让铜罩内也达到与腔体一直的真空度，然后通过控制气体流量计，让各个铜罩气压不同，而各个铜罩之间由于铜罩壁的阻隔，可以分别实现在各个铜罩又不会相互影响，实现不同的铜罩内根据不同的靶材选择不同的气压，从而让溅射依据材质的不同更为均匀，形成羽流，镀膜工艺品质提高。

作为优选，所述的靶材沿着卷材的宽度方向布置，导气管位于靶材的下方。根据磁控溅射磁场强度和角度变化要求，可以达到最佳的溅射效果。

作为优选，所述的靶材为圆柱状，靶材的长度与卷材的宽度相同。圆柱状靶材使得靶材的利用率能达到85%。

作为优选，所述的油温鼓的底板上设有固定条，固定条上开设有卡槽，铜罩上设有与卡槽配合的卡沿。方便铜罩的装拆。

作为优选，所述的靶材和导气管的一端固定在腔体的前壁上，铜罩与腔体前壁相接一端通过密封圈密封。靶材和导气管固定在腔体的前壁上，腔体合起时靶材和导气管刚好在铜罩内，前后腔体分开时靶材与铜罩分离，铜罩的前端和前面的腔体是密封圈密封，腔体合上时靠密封圈将铜罩密封。

作为优选，所述的铜罩内设有压力计。随时监测铜罩内的压力，再通过气体流量计进行调整。

作为优选，所述的腔体内形成一个真空系统，所述的真空系统包括粗抽泵组、分子泵、冷阱、前级泵、冷泵和复合真空计。腔体从大气压开始进行抽真空动作，先启动粗抽泵组，在15分钟以内通过真空计显示到达-2torr级别，再开启冷阱,冷阱温度能在-120℃—-130℃，2分钟可以来到-3torr,关闭粗抽泵组后启动前级泵和分子泵，等待约1小时真空度快速下降到-6torr，后面开启冷泵约15分钟能来到-7torr到达本体真空度。

因此，本发明的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统具备下述优点：

1、采用多级抽真空，抽真空状态时真空管路都是互通状态,可加快抽真空速度，达到本体真空要求，在生产过程中真空管路也是处于互通状态，保持真空的稳定；

2、采用各个铜罩分别控制气体流量，根据不同靶材控制不同流量，形成稳定的镀层；

3、气体流量控制稳定，溅射时铜罩内形成羽流。

附图说明

图1是本发明的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统的示意图。

图2是图1的腔体部分的侧视图。

图3是图2的铜罩立体图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1和2和3所示，一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，包括腔体1，腔体1内一次布置都有放卷辊5、油温鼓2和收卷辊6，放卷辊5、油温鼓2和收卷辊6间连接有传动辊4。在油温鼓2的底板上设有固定条，固定条上开设有卡槽，铜罩7上设有与卡槽配合的卡沿20。柔性卷材8依次穿过放卷辊5、传动辊4、铜罩7、油温鼓2和收卷辊6形成一个收放卷状态。

在腔体1内形成一个真空系统，真空系统包括粗抽泵组11、分子泵9、冷阱3、前级泵12、冷泵21和复合真空计10。腔体1从大气压开始进行抽真空动作，先启动粗抽泵组11，在15分钟以内通过真空计10显示到达-2torr级别，再开启冷阱3，冷阱3温度能在-120℃—-130℃，2分钟可以来到-3torr，关闭粗抽泵组11后启动前级泵12和分子泵9，等待约1小时真空度快速下降到-6torr，后面开启冷泵21约15分钟能来到-7torr到达本体真空度。

在腔体的前壁13上固定有与腔体前壁13垂直的导气管和圆柱状的靶材16，靶材16位于导气管15的上方。在导气管15上均匀的开设有0.4mm的孔洞17，导气管上连接有气体流量计18控制导气管内的气流量。铜罩7固定在油温鼓2下方，油温鼓2位于腔体1内，腔体的前壁扣合在腔体前端面上。当腔体的前壁扣合到腔体上时，靶材16和导气管17正好穿入到铜罩内腔中，在铜罩内还安装有压力计19，用于测试铜罩内的气压。铜罩的端面与腔体前壁通过密封圈14密封。

技术特征：

1.一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，包括腔体，在腔体内设有油温鼓，在油温鼓下方设有若干个铜罩，在铜罩与油温鼓之间为卷材通道，其特征在于：所述的铜罩朝向卷材一侧开口，在铜罩内设有靶材和导气管，所述的导气管上连接有气体流量计，所述的导气管上设有气孔。

2.根据权利要求1所述的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，其特征在于：所述的靶材沿着卷材的宽度方向布置，导气管位于靶材的下方。

3.根据权利要求1或2所述的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，其特征在于：所述的靶材为圆柱状，靶材的长度与卷材的宽度相同。

4.根据权利要求1或2所述的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，其特征在于：所述的油温鼓的底板上设有固定条，固定条上开设有卡槽，铜罩上设有与卡槽配合的卡沿。

5.根据权利要求1或2所述的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，其特征在于：所述的靶材和导气管的一端固定在腔体的前壁上，铜罩与腔体前壁相接一端通过密封圈密封。

6.根据权利要求1或2所述的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，其特征在于：所述的铜罩内设有压力计。

7.根据权利要求1或2所述的一种柔性cigs薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，其特征在于：所述的腔体内形成一个真空系统，所述的真空系统包括粗抽泵组、分子泵、冷阱、前级泵、冷泵和复合真空计。

技术总结
本发明涉及一种太阳能电池的处理设备。一种柔性CIGS薄膜反应溅射羽流控制的真空系统，包括腔体，在腔体内设有油温鼓，在油温鼓下方设有若干个铜罩，在铜罩与油温鼓之间为卷材通道，所述的铜罩朝向卷材一侧开口，在铜罩内设有靶材和导气管，所述的导气管上连接有气体流量计，所述的导气管上设有气孔。本发明提供了一种形成的羽流状态好，对于不同材料的溅射的可控性强，镀膜均匀效果好的一种柔性CIGS薄膜反应溅射羽流控制的真空系统结构；解决了现有技术中存在的一种溅射羽流不稳定，镀膜不均匀，对于不同材料的溅射可控性差的技术问题。

技术研发人员：于金杰;任宇航;罗明新;马林
受保护的技术使用者：尚越光电科技股份有限公司
技术研发日：2020.12.17
技术公布日：2021.04.09