本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種制造多層膜組件的設(shè)備及方法，具體涉及一種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

薄膜太陽能電池是一種多層膜組件，該組件結(jié)構(gòu)典型包含正電極層、p-n異質(zhì)結(jié)和背電極層，為方便說明，以碲化鎘薄膜太陽能電池為例，正電極層使用透明導(dǎo)電氧化物玻璃基板，p-n異質(zhì)結(jié)由p型碲化鎘吸收層和n型硫化鎘窗口層組成，背電極層由背接觸層和金屬背電極組成。

美國專利us20110290641a1公開了一種使用快速化學(xué)電沉積法來沉積太陽能電池中吸收層的設(shè)備及方法，其中，當(dāng)基板和對電極相距一公分以內(nèi)時，在之間使用大量連續(xù)的電鍍液液流可以有效的提升電鍍效率來完成薄膜電鍍，以碲化鎘薄膜太陽能電池為例，在透明導(dǎo)電氧化物玻璃上沉積硫化鎘薄膜后使用透明導(dǎo)電氧化物玻璃/硫化鎘為導(dǎo)電基板來和對電極維持在一公分以內(nèi)時，在之間使用大量連續(xù)的電鍍液液流可以高速電化學(xué)沉積碲化鎘薄膜，經(jīng)過沉積后退火參雜和背金屬電極的沉積后可以形成碲化鎘薄膜太陽能電池。

使用上述美國專利us20110290641a1所描述的設(shè)備及方法來完成多層薄膜電鍍時，需要多臺設(shè)備，且在沉積薄膜與薄膜之間需要將基板暴露到設(shè)備外，此過程容易增加額外的操作時間且易造成基板表面的污染和傷害。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備及方法，在單一電化學(xué)沉積腔體內(nèi)不移動陰極材料和陽極材料的情況下完成電沉積，從而避免多層膜接口污染、節(jié)省設(shè)備成本和免除不必要的載卸步驟。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：提供一種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備，所述設(shè)備包括電沉積腔和多個電沉積液存儲裝置，每個電沉積液存儲裝置的兩端分別設(shè)有電沉積液出口和電沉積液入口，每個電沉積液出口和電沉積液入口處均設(shè)有閥門，所述電沉積腔的兩端分別與多個電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和電沉積液入口連通，所述電沉積腔內(nèi)固定有陰極材料和陽極材料，所述陰極材料和陽極材料之間連接有電壓源。

本發(fā)明的電沉積腔同時連通多種電沉積液存儲裝置，電沉積腔內(nèi)放置陰極材料和陽極材料，可以通過依次切換電沉積腔與不同電沉積液存儲設(shè)備的連通使不同電沉積液流經(jīng)陰極材料和陽極材料之間來完成多層膜的鍍制，整個過程無需移動陰極材料和陽極材料，無需更換電沉積設(shè)備，可以避免多層膜接口在電鍍設(shè)備傳送過層中產(chǎn)生污染的情況發(fā)生，且減少電化學(xué)工藝時間和對電沉積設(shè)備的數(shù)量需求，節(jié)省成本。

優(yōu)選的，所述陰極材料和陽極材料之間的距離小于1cm。當(dāng)陰極材料和陽極材料之間的距離在1cm以內(nèi)時，在陰極材料和陽極材料之間使用大量連續(xù)的電沉積液可以有效提升電沉積效率。

優(yōu)選的，所述電沉積液存儲裝置和所述電沉積腔的連接管路上設(shè)有傳送泵。通過傳送泵來控制電沉積液的流動。

本發(fā)明還提供一種多層膜電化學(xué)沉積方法，應(yīng)用于上述的設(shè)備，所述方法包括如下步驟：

s101：將準(zhǔn)備好的陰極材料和陽極材料分別放置于所述電沉積腔內(nèi)；

s102：打開第一種電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和入口處的閥門，并打開電壓源在陰極材料和陽極材料之間通入工作電壓，使第一種電沉積液流經(jīng)陰極材料和陽極材料之間進(jìn)行第一層膜的電化學(xué)沉積；

s103：當(dāng)沉積完第一層薄膜后關(guān)閉電壓源和第一種電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和入口處的閥門，打開第二種電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和入口處的閥門，并通過電壓源在陰極材料和陽極材料之間通入第二種工作電壓，使第二種電沉積液流經(jīng)陰極材料和陽極材料之間進(jìn)行第二層膜的電化學(xué)沉積；

s104：重復(fù)步驟s103，直至多層薄膜全部沉積完成，關(guān)閉電壓源和所有電沉積液存儲設(shè)備的電沉積液出口和入口處的閥門。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以包含以下有益效果：

本發(fā)明提供一種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備，所述設(shè)備包括電沉積腔和多個電沉積液存儲裝置，每個電沉積液存儲裝置的兩端分別設(shè)有電沉積液出口和電沉積液入口，每個電沉積液出口和電沉積液入口處均設(shè)有閥門，所述電沉積腔的兩端分別與多個電沉積液存儲裝置的電沉積液出口和電沉積液入口連通，所述電沉積腔內(nèi)固定有陰極材料和陽極材料，所述陰極材料和陽極材料之間連接有電壓源。本發(fā)明的電沉積腔同時連通多種電沉積液存儲裝置，可以通過依次切換電沉積腔與不同電沉積液存儲設(shè)備的連通使不同電沉積液流經(jīng)陰極材料和陽極材料之間來完成多層膜的鍍制，整個過程無需移動陰極材料和陽極材料，無需更換電沉積設(shè)備，可以避免多層膜接口在電鍍設(shè)備傳送過層中產(chǎn)生污染的情況發(fā)生，減少電沉積時間和對電沉積設(shè)備的數(shù)量需求，節(jié)省成本。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見的，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的第一種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的第一種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示：電沉積腔10、陰極材料11、陽極材料12、電壓源13、第一種電沉積液存儲裝置20、第一種電沉積液出口21、第一種電沉積液入口22、第二種電沉積存儲裝置30、第二種電沉積液出口31、第二種電沉積液入口32、閥門40、傳送泵50、第三種電沉積液存儲裝置60、第三種電沉積液出口31、第三種電沉積液入口62。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例1

參見圖1，所示為本發(fā)明實施例提供的第一種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

由圖1可知，所述設(shè)備包括電沉積腔10和兩個電沉積液存儲裝置20和30，第一種電沉積液存儲裝置20的兩端分別設(shè)有第一種電沉積液出口21和第一種電沉積液入口22，第二種電沉積液存儲裝置30的兩端分別設(shè)有第二種電沉積液出口31和第二種電沉積液入口32，每個電沉積液出口和電沉積液入口處均設(shè)有閥門40，所述電沉積腔10的兩端分別與第一種電沉積液出口21、第二種電沉積液出口31和第一種電沉積液入口22、第二種電沉積液入口32連通，所述電沉積腔10內(nèi)固定有陰極材料11和陽極材料12，所述陰極材料11和陽極材料12之間連接有電壓源13。

本實施例提供的設(shè)備用來沉積玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/碲化鎘/背電極的碲化鎘薄膜太陽電池中的硫化鎘/碲化鎘多層膜。其中，陰極材料11為透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板，第一種電沉積液存儲裝置20中存儲的為硫化鎘電沉積液，第二種電沉積液存儲裝置30中存儲的為碲化鎘電沉積液，沉積過程如下：

s101：將準(zhǔn)備好的透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和二氧化鈦陽極材料分別固定于電沉積腔10內(nèi)，且透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和陽極材料之間的距離為0.5cm；

s102：打開第一種電沉積液存儲裝置20的電沉積液出口21和入口22處的閥門40，打開傳送泵50，并打開電壓源13在透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和陽極材料12之間通入工作電壓，使大量連續(xù)的硫化鎘電沉積液流經(jīng)透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和陽極材料12之間，在透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板上沉積硫化鎘薄膜，此時，第二種電沉積液存儲裝置30的電沉積液出口31和入口32處的閥門40均為關(guān)閉的；

s103：當(dāng)沉積完硫化鎘薄膜后關(guān)閉電壓源13和第一種電沉積液存儲裝置20的電沉積液出口21和入口22處的閥門40并關(guān)閉傳送泵50，此時基板已成為玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘基板，然后打開第二種電沉積液存儲裝置30的電沉積液出口31和入口32處的閥門40，并通過電壓源13在玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘基板和二氧化鈦陽極材料12之間通入第二種工作電壓，使碲化鎘電沉積液流經(jīng)玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘基板和陽極材料12之間進(jìn)行碲化鎘薄膜的電化學(xué)沉積；

s104：碲化鎘薄膜沉積完成后，關(guān)閉電壓源13、傳送泵50和所有電沉積液存儲設(shè)備的電沉積液出口和入口處的閥門，取出沉積玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/碲化鎘基板，進(jìn)行退火參雜和背金屬電極沉積后可形成碲化鎘薄膜太陽電池。

實施例2

參見圖2，所示為本發(fā)明實施例提供的第二種多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

由圖2可知，所述設(shè)備包括電沉積腔10和三個電沉積液存儲裝置20、30和60，第一種電沉積液存儲裝置20的兩端分別設(shè)有第一種電沉積液出口21和第一種電沉積液入口22，第二種電沉積液存儲裝置30的兩端分別設(shè)有第二種電沉積液出口31和第二種電沉積液入口32，第三種電沉積液存儲裝置60的兩端分別設(shè)有第三種電沉積液出口61和第三種電沉積液入口62，每個電沉積液出口和電沉積液入口處均設(shè)有閥門40，所述電沉積腔10的兩端分別與第一種電沉積液出口21、第二種電沉積液出口31、第三種電沉積液出口61和第一種電沉積液入口22、第二種電沉積液入口32、第三種電沉積液入口62連通，所述電沉積腔10內(nèi)固定有陰極材料11和陽極材料12，所述陰極材料11和陽極材料12之間連接有電壓源13。

本實施例提供的設(shè)備可以用來沉積玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/碲化鎘/碲化鋅/背電極的碲化鎘薄膜太陽電池中的硫化鎘/碲化鎘/碲化鋅多層膜，其中，陰極材料11為透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板，第一種電沉積液存儲裝置20中存儲的為硫化鎘電沉積液，第二種電沉積液存儲裝置30中存儲的為碲化鎘電沉積液，第三種電沉積液存儲裝置60中存儲的為碲化鋅電沉積液，沉積過程如下：

s101：將準(zhǔn)備好的透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和二氧化鈦陽極材料分別固定于電沉積腔10內(nèi)，且透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和陽極材料之間的距離為0.7mm；

s102：打開第一種電沉積液存儲裝置20的電沉積液出口21和入口22處的閥門40，打開傳送泵50，并打開電壓源13在透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和陽極材料12之間通入工作電壓，使大量連續(xù)的硫化鎘電沉積液流經(jīng)透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板和陽極材料12之間，在透明導(dǎo)電氧化層玻璃基板上沉積硫化鎘薄膜，此時，第二種電沉積液存儲裝置30的電沉積液出口31和入口32處的閥門40均為關(guān)閉的；且第三種電沉積液存儲裝置60的電沉積液出口61和入口62處的閥門40均為關(guān)閉的；

s103：當(dāng)沉積完硫化鎘薄膜后關(guān)閉電壓源13和第一種電沉積液存儲裝置20的電沉積液出口21和入口22處的閥門40并關(guān)閉傳送泵50，此時基板已成為玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘基板，然后打開第二種電沉積液存儲裝置30的電沉積液出口31和入口32處的閥門40，打開傳送泵50，并通過電壓源13在玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘基板和二氧化鈦陽極材料12之間通入第二種工作電壓，使碲化鎘電沉積液大量連續(xù)的流經(jīng)玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘基板和陽極材料12之間進(jìn)行碲化鎘薄膜的電化學(xué)沉積；

s104：當(dāng)沉積完碲化鎘薄膜后關(guān)閉電壓源13和第二種電沉積液存儲裝置30的電沉積液出口31和入口32處的閥門40并關(guān)閉傳送泵50，此時基板已成為玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/碲化鎘基板，然后打開第三種電沉積液存儲裝置60的電沉積液出口61和入口62處的閥門40，打開傳送泵50，并通過電壓源13在玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/碲化鎘基板和二氧化鈦陽極材料12之間通入第三種工作電壓，使碲化鋅電沉積液大量連續(xù)的流經(jīng)玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/碲化鎘基板和陽極材料12之間進(jìn)行碲化鋅薄膜的電化學(xué)沉積；

s105：碲化鋅薄膜沉積完成后，關(guān)閉電壓源13、傳送泵50和所有電沉積液存儲設(shè)備的電沉積液出口和入口處的閥門，取出沉積玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/碲化鎘/碲化鋅基板進(jìn)行退火參雜和背金屬電極沉積后及可以形成碲化鎘薄膜太陽電池。

其中碲化鋅使用為背接口材料可以減少和背電極之間的載子再結(jié)合以提升效率。

實施例3

本實施例提供的多層膜電化學(xué)沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)和實施例2中相同，不同的是，本實施例用于沉積玻璃/透明導(dǎo)電氧化層/硫化鎘/硒碲化鎘/碲化鎘/背電極的碲化鎘薄膜太陽電池中的硫化鎘/硒碲化鎘/碲化鎘多層膜，第一種電沉積液存儲裝置20中存儲的為硫化鎘電沉積液，第二種電沉積液存儲裝置30中存儲的為硒碲化鎘電沉積液，第三種電沉積液存儲裝置60中存儲的為碲化鎘電沉積液，沉積方法同實施例2相同。

本實施例中，硫化鎘/硒碲化鎘/碲化鎘多層膜在后退火工藝中接口會產(chǎn)生原子交互擴散以形成能帶階梯，其中硒碲化鎘的硒碲含量可以控制得以讓能帶比碲化鎘低，其中０＜硒／（硒＋碲）＜0.8，一方面可以減少材料間的晶粒大小不匹配以減少晶格缺陷，另一方面可以避免碲硒化鎘時產(chǎn)生能帶比碲化鎘高的化合物，減少碲化鎘能帶可以增加吸光率以提升效率，并且產(chǎn)生內(nèi)建電場來分離電子電洞對以減少載子再結(jié)合。

本發(fā)明提供的設(shè)備可以用于沉積基板/負(fù)電極/多層膜/正電極的薄膜多層膜組件中的多層膜，其中，負(fù)電極和正電極的位置可以交換，即本發(fā)明的設(shè)備可以用于沉積基板/負(fù)電極/多層膜/正電極的薄膜多層膜組件中的多層膜，也可以用于沉積基板/正電極/多層膜/負(fù)電極的薄膜多層膜組件中的多層膜。

當(dāng)然，上述說明也并不僅限于上述舉例，本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過或采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，在此不再贅述；以上實施例及附圖僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案并非是對本發(fā)明的限制，參照優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換都不脫離本發(fā)明的宗旨，也應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。