1. 背接觸層 – 鉬

• 技術(shù)：?直流磁控濺射

• 工藝：?在氬氣環(huán)境中，使用高純度鉬靶進行濺射。

• 關(guān)鍵點：

  • 通常沉積兩層結(jié)構(gòu)：底層在較低氣壓下沉積，以獲得高附著力和致密的薄膜；上層在較高氣壓下沉積，以獲得粗糙多孔的表面，這有助于改善其與后續(xù)CIGS層的粘附并促進鈉的擴散。

  • 鉬層需要具備低的電阻率和良好的熱穩(wěn)定性，以承受后續(xù)CIGS層的高溫沉積過程。

2.?核心：吸收層 – CIGS的兩種主流PVD技術(shù)路線

這是CIGS技術(shù)的核心，也是工藝最復(fù)雜的部分。

路線A：共蒸發(fā)法

• 原理：?將銅、銦、鎵、硒四種元素分別放在獨立的蒸發(fā)源中，在高真空環(huán)境下同時蒸發(fā)，使其在加熱的基底（通常>500°C）上直接反應(yīng)并外延生長出CIGS薄膜。

• 技術(shù)優(yōu)勢：

  • 薄膜質(zhì)量極高：?可以直接形成晶粒巨大、結(jié)晶性好的CIGS薄膜，有利于載流子傳輸。

  • 易于形成帶隙梯度：?通過實時精確控制各元素的蒸發(fā)速率，可以在薄膜深度方向上形成Ga/In的成分梯度，從而形成帶隙梯度，拓寬光譜響應(yīng)范圍，提升開路電壓。這是共蒸發(fā)法能實現(xiàn)最高效率（實驗室>23%）的關(guān)鍵。

  • 一步成型：?工藝過程相對簡單（但仍控制復(fù)雜）。

• 挑戰(zhàn)：

  • 大面積均勻性控制極難：?在平米級尺寸上保持元素比例的均勻性是一項巨大的工程挑戰(zhàn)。

  • 材料利用率較低：?蒸發(fā)過程是各向同性的，材料損失較多。

  • 設(shè)備與維護成本高：?多源精密控制系統(tǒng)和高真空要求導(dǎo)致設(shè)備昂貴。

路線B：濺射后硒化法

• 原理：?這是一個兩步法。

  1. 金屬預(yù)制膜濺射：?首先使用直流磁控濺射在基底上依次沉積Cu/In/Ga的金屬層（或使用合金靶，如Cu-Ga靶和In靶），形成特定的“金屬預(yù)制膜”。

  2. 硒化反應(yīng)：?然后將帶有金屬預(yù)制膜的基板轉(zhuǎn)移到硒化爐中，在高溫（~500°C）和硒蒸汽（通常由H?Se氣體或固態(tài)硒蒸發(fā)提供）環(huán)境中反應(yīng)，形成CIGS薄膜。

• 技術(shù)優(yōu)勢：

  • 卓越的大面積均勻性：?磁控濺射本身就是為大面積均勻沉積而生的技術(shù)，因此該路線非常適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，是目前產(chǎn)業(yè)界的主流選擇。

  • 高材料利用率：?濺射的材料利用率遠(yuǎn)高于蒸發(fā)。

  • 工藝分離，易于控制：?將薄膜沉積和晶體生長兩個過程分開，簡化了單一設(shè)備的復(fù)雜度。

• 挑戰(zhàn)：

  • 難以形成理想的帶隙梯度：?對成分梯度的控制不如共蒸發(fā)法靈活。

  • 涉及劇毒氣體：?如果使用H?Se作為硒源，其毒性極高，需要嚴(yán)格的安全措施。

  • 工藝步驟增多：?需要額外的硒化處理環(huán)節(jié)。

3. 緩沖層

• 傳統(tǒng)材料CdS：?通常采用化學(xué)水浴法，非PVD。

• 無鎘PVD解決方案：

  • 技術(shù)：?熱蒸發(fā)?或?原子層沉積

  • 材料：?ZnS, In?S?, ZnMgO等。

  • 優(yōu)勢：?避免使用有毒的鎘，且ALD等PVD技術(shù)能沉積出非常均勻致密的超薄層，有利于提高電流密度。

4. 窗口層與透明導(dǎo)電電極

• i-ZnO（本征氧化鋅）：

  • 技術(shù)：?射頻磁控濺射

  • 工藝：?使用高純度ZnO陶瓷靶，在氬氣（或加入少量氧氣）中濺射。這一層是高阻的，用于減少緩沖層與TCO之間的界面復(fù)合。

• AZO（摻鋁氧化鋅）：

  • 技術(shù)：?射頻磁控濺射

  • 工藝：?使用AZO陶瓷靶，在氬氣中濺射。通過精確控制工藝參數(shù)，可以獲得高透光率、高電導(dǎo)率的優(yōu)質(zhì)TCO薄膜。