一种双面CIGS电池片的二次蒸镀装置的制作方法

本发明属于太阳能电池片生产领域，涉及cigs柔性太阳能电池片的生产，特别涉及一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置。

背景技术：

1、柔性太阳能电池片是在柔性可卷绕的基底上形成太阳能光伏材料镀层。铜铟镓硒（cigs）薄膜电池是一种质量功率比高、稳定性好的太阳能光伏材料，被普遍认为是最具发展前景的柔性太阳能电池材料。多元共蒸法是最广泛应用的cigs镀膜方法，在真空环境下完成镀膜，利用铜、铟、镓、硒各元素共蒸，在基底表面反应形成多晶镀层。蒸汽镀膜在真空、高温、高腐蚀的环境下完成。

2、在许多的应用场合下，cigs电池片是固定不动的，比如高架、高速、高铁等的隔音墙，隔音墙为竖立的隔板，固定安装且不可转动，这些隔音墙采用的透明材质，中间可以夹设cigs电池片，现有的cigs电池片一般为单面镀膜结构，而随着季节的变化和每天太阳东升西落的影响，竖立固定设置的单面cigs电池片，当太阳随着太阳角度的偏转，有近一半的光照时间内无法进行发电，在上述场景中，如果对基底进行双面镀膜，双面镀膜的cigs电池片可以有效延长日间光照的发电时间。而且，现有的cigs电池片在安装过程中在相邻电池片之间会留出较大的间隙，从间隙处穿过照射在地面上的阳光无法利用，丹如果采用双面镀膜，那么照射在地面上反射到电池片背面的阳光也能得到利用，可以有效提高发电效率。为了得到基底两面都具有cigs镀膜的双面cigs电池片，需要对基底的两面均进行cigs镀膜，真空cigs镀膜的过程需要基底待镀膜面朝下进行蒸镀，双面cigs电池片需要对基底正、背面分别镀膜，总共需要进行两次镀膜。由于cigs镀膜在真空、高温环境下完成，如果对基底的正面进行镀膜后，再对基底的背面进行镀膜过程中，会对正面的膜层造成损伤破坏，主要包括1、基底从正向收卷转换到反向收卷后，正面膜层反向弯折导致的膜层裂纹，2、背面高温蒸镀同时，正面膜层中硒元素逃逸的问题，3、正面膜层的元素在高温条件下与输送辊辊面元素相互扩散的问题；4、背面蒸镀过程中的羽流扩散到基底正面，沉积到正面膜层上导致膜层改变的问题。如何解决上述二次镀膜过程减少对基底正面膜层的破坏，目前尚没有有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决双面cigs电池片对基底的背面进行二次镀膜时容易对基底正面已完成镀膜造成损伤破坏的问题，提供一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，包括真空腔，真空腔内设置放卷轴、收卷轴以及若干输送辊，放卷轴和收卷轴之间依次沿各输送辊输送基底，基底输送中段为蒸镀区，蒸镀区的下方设置下蒸发源，蒸镀区的基底上方在相邻输送辊之间设置加热板，所述加热板之间或者加热板与输送辊之间设有朝下向基底上表面喷出硒蒸气的补硒喷口，所述补硒喷口连接有上硒蒸发源。

3、cigs镀膜在真空腔内完成，镀膜时，基底温度在500摄氏度左右。基底的正面一次蒸镀时，基底背面并无膜层，而当基底反向收卷后，基底的背面朝下进行二次蒸镀时，由于基底正面已经有完成镀膜的cigs膜层，基底正面的cigs中的铜铟镓高温逃逸的温度阈值在1000℃左右，因此能处于稳定状态，cigs中的硒在超过300摄氏度的温度下就会产生高温逃逸现象，而且，基底原本正面朝外到背面朝外的反卷和反向二次镀膜过程中，基底的正面镀膜面从外弧面到内弧面的转换，会造成膜面的挤压损伤，因此，本装置在基底上方的加热板、输送辊之间设置补硒喷口，补硒喷口连接上硒蒸发源，上硒蒸发源加热不断产生硒蒸气，而镀膜真空腔的其他小于上硒蒸发源内的蒸气压，利用压差从补硒喷口处向下喷出硒蒸气，对基底正面补充硒原子，对硒逃逸进行补偿，同时对膜面挤压伤进行修复。本装置可以采用传统的cigs镀膜装置简单改造而成，本装置可以专用于二次镀膜，一次镀膜可以采用传统的cigs镀膜装置，也可以一次镀膜、二次镀膜两用，一次镀膜时不启动上硒蒸发源。

4、作为优选，上硒蒸发源和补硒喷口之间设有硒蒸汽导管；所述上硒蒸发源为设置在真空腔内的内置硒源；或者所述上硒蒸发源为设置于真空腔之外的外置硒源。

5、作为优选，每个补硒喷口单独连接有一个上硒蒸发源，或者所有补硒喷口共用一个上硒蒸发源。

6、作为优选，所述输送辊的辊面包绕有耐高温涂层，所述耐高温涂层为氧化铝涂层或者氮化硼涂层。现阶段使用的输送辊主要材质为不锈钢材料，该材料中含有铁元素存在。铁元素在半导体中会大幅度影响电池效率，需要尽量减少使用。因此本申请中，输送辊包绕更为光滑的耐高温无铁涂层，减少输送辊辊面对膜层的划伤和擦伤，而且减少传统的含铁辊面在cigs膜面上产生fe扩散，导致cigs膜面性能下降。

7、作为优选，所述输送辊内置有加热装置，所述输送辊的工作温度300～500℃。输送辊的温度高于硒的沉积温度，避免基底正面的硒和真空腔内的硒蒸气沉积粘附到输送辊上，导致辊面平整度下降，从而造成镀膜面损伤。

8、作为优选，所述下蒸发源包括下硒源和金属源，所述金属源为铜源、铟源、镓源一种或多种。

9、作为优选，还包括有外置的反卷装置，所述反卷装置包括反卷放卷轴和反卷收卷轴，反卷放卷轴的放卷转向和反卷收卷轴的收卷转向相反。对一次镀膜完成后的基底原材，利用翻卷装置将基底从正面朝外反卷成背面朝外，方便二次镀膜时基底放卷时背面朝下。

10、作为优选，反卷放卷轴和反卷收卷轴之间设置若干反卷输送辊。

11、作为优选，各输送辊之间设有同步装置。

12、作为优选，所述基底为不锈钢基底。

13、作为优选，所述蒸镀区的基底两侧设置有倾斜挡板，所述倾斜挡板的内低外高倾斜设置，倾斜挡板的内端与基底平齐，倾斜挡板的斜度为30-60°。本装置中，利用倾斜挡板对基底下方的羽流向外侧导流，避免基底下方蒸镀的羽流从基底两侧绕到基底上表面，对基底上表面已有的膜层造成影响。同时，由于基底上表面上方的补硒喷口对基底上表面进行补硒，在倾斜挡板和基底上表面之间的空间内形成正压区间，也可以排斥基底下方的羽流从倾斜挡板和基底间隙处进入并到达基底上表面。

14、作为优选，所述倾斜挡板的上端每隔一段设置一个真空腔的抽吸口。真空腔的真空是通过真空泵抽吸形成的，真空泵对真空腔内的抽吸通过在真空腔内分布的抽吸口抽吸，本方案中对真空腔的抽吸口进行针对性布置，使部分抽吸口布置在倾斜挡板上端的位置，对倾斜挡板外侧的基底下表面蒸镀羽流、倾斜挡板上侧的基底上表面补硒蒸汽进行抽吸，减少蒸镀羽流和补硒蒸汽的过量堆积，减少蒸镀羽流和补硒蒸汽在缝隙处无序扩散。

15、本发明在对双面cigs电池片的基底背面二次镀膜时，对基底的正面进行补硒，确保基底背面在高温二次镀膜环境下，基底正面的镀膜面不被破坏。

技术特征：

1.一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，包括真空腔，真空腔内设置放卷轴、收卷轴以及若干输送辊，放卷轴和收卷轴之间依次沿各输送辊输送基底，基底输送中段为蒸镀区，其特征在于：蒸镀区的下方设置下蒸发源，蒸镀区的基底上方在相邻输送辊之间设置加热板，所述加热板之间或者加热板与输送辊之间设有朝下向基底上表面喷出硒蒸气的补硒喷口，所述补硒喷口连接有上硒蒸发源。

2.根据权利要求1所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：上硒蒸发源和补硒喷口之间设有硒蒸汽导管；所述上硒蒸发源为设置在真空腔内的内置硒源，或者所述上硒蒸发源为设置于真空腔之外的外置硒源。

3.根据权利要求1或2所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：每个补硒喷口单独连接有一个上硒蒸发源，或者所有补硒喷口共用一个上硒蒸发源。

4.根据权利要求1或2所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：所述输送辊的辊面包绕有耐高温涂层，所述耐高温涂层为氧化铝涂层或者氮化硼涂层。

5.根据权利要求1或2所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：所述输送辊内置有加热装置，所述输送辊的工作温度300～500℃。

6.根据权利要求1或2所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：所述下蒸发源包括下硒源和金属源，所述金属源为铜源、铟源、镓源一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：还包括有外置的反卷装置，所述反卷装置包括反卷放卷轴和反卷收卷轴，反卷放卷轴的放卷转向和反卷收卷轴的收卷转向相反。

8.根据权利要求1或2所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：各输送辊之间设有同步装置。

9.根据权利要求1或2所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：所述蒸镀区的基底两侧设置有倾斜挡板，所述倾斜挡板的内低外高倾斜设置，倾斜挡板的内端与基底平齐，倾斜挡板的斜度为30-60°。

10.根据权利要求9所述的一种双面cigs电池片的二次蒸镀装置，其特征在于：所述倾斜挡板的上端每隔一段设置一个真空腔的抽吸口。

技术总结
本发明涉及一种双面CIGS电池片的二次蒸镀装置，解决双面CIGS电池片对基底背面进行二次镀膜时容易对基底正面已完成镀膜造成损伤破坏的问题。本装置包括真空腔，真空腔内设置放卷轴、收卷轴以及若干输送辊，放卷轴和收卷轴之间依次沿各输送辊输送基底，基底输送中段为蒸镀区，其特征在于：蒸镀区的下方设置下蒸发源，蒸镀区的基底上方在相邻输送辊之间设置加热板，所述加热板之间或者加热板与输送辊之间设有朝下向基底上表面喷出硒蒸气的补硒喷口，所述补硒喷口连接有上硒蒸发源。本发明在对双面CIGS电池片的基底背面二次镀膜时，对基底的正面进行补硒，确保基底背面在高温二次镀膜环境下，基底正面的镀膜面不被破坏。

技术研发人员：张卫彪,任宇航,沈凯
受保护的技术使用者：浙江尚越新能源开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29