CSS镀膜工艺

相比于实验室的薄膜沉积技术，大规模及产业化薄膜沉积技术最困难的地方在于沉积薄膜的均匀性和稳定性。薄膜沉积的均匀性很大程度上取决于衬底的温度和腔内流体气氛的控制、传输控制体系以及真空系统。

镀膜工艺釆用近空间升华法(CSS法)沉积CdS和碲化镉半导体层。整个腔体由一系列的真空腔组成，衬底透明导电层朝下，釆用无油真空系统，确保低真空度≤1mbar。通过上下两面辐射加热，来确保衬底能够均匀的加热到500°C，在此温度下，先沉积50nm的CdS层，然后沉积大约3-4μm的碲化镉层。

近空间升华法主要设备为预热室、沉积室和降温室。沉积室主要有衬底传输系统、蒸发源系统和真空系统组成。衬底传输系统具有衬底加热和保温功能，釆用PID控制的方法保持衬底在镀膜的过程中处于500°C左右的温度。蒸发源系统釆用石墨舟存储蒸发料，实用电加热和温度控制器保持蒸发源的温度在650度以上。真空系统保证沉积的过程中气压维持在0.9-3.5kpa之间。反应室中使用惰性气体，可使Cd和Te2不直接蒸发到衬底上，而是先与惰性气体分子碰撞数次后才到达衬底表面，这样可获得厚度均匀、晶粒尺寸合适的致密薄膜。

我司进口德国先进CSS镀膜设备，能够实现连续镀膜、大面积生产，在尺寸2.4米×1.2米的玻璃衬底上进行碲化镉成膜，厚度可控并均匀致密，可得到2-5um厚的膜层，膜厚0.1um可调，成膜速度>5 m2/min。

磁控溅射
磁控溅射是物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）的一种，此工艺采用直流磁控溅射的方法，在真空腔体中沉积350nm的Mo背电极层。背电极作为CdTe薄膜太阳电池的重要组成部分之一，其材料的选择关系着电池的性能。Mo薄膜由于具备低的电阻率，良好的热稳定性以及与CdTe层可形成很好的欧姆接触，同时具有与玻璃和CdTe相近的热膨胀系数等特点，成为CdTe薄膜太阳电池背电极的首选材料。
在磁控溅射中，Mo靶材被放在一个装有惰性气体（如氩）的真空室内。在Mo靶材和沉积薄膜的衬底之间施加直流电压，过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子。新电子在电场的作用下加速并与Mo靶碰撞，使Mo靶材发生溅射。在溅射中，中性的Mo原子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子受到电子磁场的作用，导致电子在做圆周运动，延长了它们在基板附近的等离子体中的停留时间。并且在该区域中电离出大量的Ar与Mo靶材碰撞，从而实现了较高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面。

光刻胶涂覆
在激光刻线完毕后，必须使相邻的长条单元格绝缘才能实现最终的电池串联要求。因此必须在P1刻线中填充入具有绝缘性的高分子物质。使用滚涂的方法高分子和光敏剂混合的光刻胶滚涂在刻划好的薄膜面上。根据光刻胶固体物质的含量涂敷相应的厚度，一般为10-20μm。涂敷好光刻胶的薄膜经过红外及热风炉的烘烤，去除掉其中含有的水溶剂。干燥后的薄膜从玻璃面用UV灯进行曝光处理，照射时间及强度根据光刻胶的指数确定。
经过曝光后，电池经过含有1%过氧化氢的水溶性显影液淋洗，以去除未曝光多余的光刻胶。然后使用梯度水洗的办法去除掉残留的显影液。
光刻胶涂敷设备釆用反向双辊的方法进行涂敷。干燥系统采用干燥热风及红外烘烤的方式快速去除溶剂。曝光系统釆用长寿命UV灯管，在较大的范围内光照均匀。显影清洗系统，釆用无金属设计，梯度喷淋。

激光刻蚀
P1激光刻蚀（第一次激光刻蚀）
将清洗干净的透明导电玻璃放置在激光刻线机上，导电膜面朝下，釆用基频YAG激光器(45J/cm2，3kHz，0.25m/s)把薄膜分割成许多细长条，以便能在一块玻璃板上制作出多个太阳能单体电池，并在随后工序中实现串联和并联为成品电池板，而分割开的SnO2薄膜则作为各单体电池的负极接触层。
P2激光刻蚀
将经过清洗吹干的衬底玻璃，再一次放入激光刻线机上，采用YAG激光器(5J/cm2，40kHz，0.25m/s)进行第二次刻蚀。
第二次刻蚀的目的是把基底玻璃上已沉积的CdS层和碲化镉层刻断，但不伤及SnO2薄膜，为下一步将背接触层（电池正极）与TCO层（电池负极）直接连接，并在电池板上形成单体电池间集成串联做好准备。刻蚀设备上配备有真空吸尘装置，对粉尘进行收集、集中后，送往危废处置单位。
P3激光刻蚀
背接触层制作完成后，再将衬底放入激光刻线机上，膜面朝下,进行第三次激光刻蚀，其目的是切断背接触层，形成单个电池的独立正极。沿着衬底的短边方向，紧邻第二条刻线的位置，将金属背电极和CdS/碲化镉半导体层刻划成平行的155个小单元。