在太阳能光伏行业追求高效率、低成本的发展进程中,磁控溅射技术以其精准的薄膜控制能力,成为光伏电池性能突破的关键支撑技术,广泛应用于各类高效电池的核心层制备。
透明导电薄膜:光伏电池的 "电流高速公路"
透明导电氧化物(TCO)薄膜是光伏电池收集光生载流子的关键组件,磁控溅射技术在此领域展现出不可替代的优势:
· 大规模制备 ITO(铟锡氧化物)薄膜,实现可见光透过率 > 85%、方块电阻 < 10Ω/□的平衡性能,满足晶体硅电池、薄膜电池的共性需求;
· 开发 AZO(铝掺杂氧化锌)、BZO(硼掺杂氧化锌)等无铟替代材料,通过反应磁控溅射实现大面积均匀沉积,降低对稀缺资源的依赖;
· 针对柔性光伏组件,采用低温磁控溅射工艺,在塑料基底上制备高性能透明导电膜,保持薄膜在弯曲状态下的电学稳定性。
薄膜光伏电池的核心制备工艺
对于碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)等薄膜光伏技术,磁控溅射是实现高效吸光层与缓冲层制备的核心手段:
· 在 CIGS 电池中,通过多靶共溅射与硒化工艺结合,制备化学计量比精确的 Cu (In,Ga) Se₂吸光层,电池转换效率突破 23%;
· 采用磁控溅射制备 CdS 缓冲层,精确控制厚度(50-100nm)以平衡光吸收与载流子传输,提升电池开路电压;
· 开发柔性 CIGS 组件的卷对卷磁控溅射系统,实现薄膜在不锈钢或聚合物基底上的连续沉积,推动薄膜光伏的低成本产业化。
晶体硅电池的性能增强方案
磁控溅射技术为晶体硅电池的效率提升提供了创新路径:
· 制备钝化层:通过射频磁控溅射生长 Al₂O₃、SiNₓ等薄膜,实现硅片表面的有效钝化,使少子寿命提升 1-2 个数量级;
· 构建减反射膜:设计 SiO₂/SiNₓ多层复合结构,将电池表面反射率降至 10% 以下,拓宽光吸收范围;
· 金属化创新:采用磁控溅射制备 Seed 层,结合电镀技术形成细栅线,降低接触电阻的同时减少遮光面积,适配 PERC、TOPCon 等高效电池技术。
技术演进与行业价值
磁控溅射技术正朝着更高沉积速率、更大面积均匀性的方向发展,目前已实现 G6(182mm×182mm)硅片的整面镀膜,均匀性偏差 < 2%,单台设备产能提升至 1200 片 /h。
在光伏行业降本增效的核心诉求下,磁控溅射通过材料利用率提升(相比蒸发镀膜提高 30% 以上)、工艺集成度优化,持续推动光伏电池的性价比突破,为全球能源转型提供关键技术支撑。