[發明專利]一種沉積碲化鎘薄膜設備及其沉積碲化鎘薄膜的方法

無效

• 申請號: 201210354975.5
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN103668078A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 蔣猛;牛學鵬;劉志強
• 申請（專利權）人: 無錫尚德太陽能電力有限公司
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種沉積碲化鎘薄膜設備及其沉積碲化鎘薄膜的方法，屬于碲化鎘薄膜太陽能電池制備技術領域。?

背景技術

隨著當今世界人口和經濟的增長、能源資源的日益匱乏、環境的日益惡化以及人們對電能需求量越來越大，太陽能的開發和利用已經在全球范圍內掀起了熱潮。這非常有利于生態環境的可持續發展、造福子孫后代，因此世界各國競相投資研究開發太陽能電池。太陽能電池是一種利用光生伏特效應將太陽光能直接轉化為電能的器件。太陽能電池種類繁多，其中重要的一類為碲化鎘薄膜太陽電池。?

碲化鎘薄膜太陽電池是以碲化鎘(CdTe)為吸收層的一種化合物半導體薄膜太陽電池。因其具有成本低、效率高、穩定性好以及抗輻射能力強等優點，而具有廣闊的市場應用前景，得到人們極大的重視。碲化鎘的理論效率為28％，但是目前碲化鎘薄膜太陽能電池的最高轉化效率為17.3％，大面積組件(1.2×0.6m²)的轉化效率為13.4％，在商業上業已取得了成功。?

碲化鎘薄膜太陽電池的一般結構為：玻璃/透明導電膜/窗口層/吸收層/背接觸層/背電極層構成的層疊結構。玻璃襯底主要對電池起支撐、防止污染和入射太陽光的作用。透明導電膜(TCO層)，主要起的是透光和導電的作用。窗口層(如CdS)為n型半導體，與p型碲化鎘構成pn結。碲化鎘吸收層是碲化鎘薄膜太陽電池的主體吸光層，與n型的窗口層形成的pn結是整個電池核心部分。背接觸層和背電極層使金屬電極與碲化鎘形成歐姆接觸，用以引出電流。?

目前，碲化鎘薄膜的制備方法中，VTD(氣相輸運沉積)是一種比較先進的薄膜沉積系統，該系統具有薄膜沉積速度快，成膜質量高的優勢，尤其適合具有飽和蒸汽壓低，容易升華的物質制備薄膜。在這個領域美國First?Solar公司掌握了多項專利，并且已經在實際的生產過程中大規模使用。專利號為US6037241的美國專利文獻就是其掌握的一個關鍵技術，該專利公開了一種半導體材料沉積方法和裝置，該裝置的噴涂源包括一可滲透的加熱元件，氣體攜帶半導體材料通過該可滲透的加熱部件時，生成一種氣體，該氣體在?玻璃板上沉積為半導體層。該可滲透元件是管狀的，沿其長度方向被加有電壓以提供熱量，氣體和粉末狀的半導體被引進管狀的可滲透元件并以氣體形態從可滲透元件向外流出。環繞管狀可滲透元件設有一罩體，罩體設有一開口，氣體通過該開口流出以進行半導體層沉積。公開號為US20090246940A1的美國專利文獻公開了一種在底板上沉積材料的系統及方法，該系統的噴涂源包括一套管，例如一陶瓷材料的套管，一加熱器及一進料管。一陶瓷套管套在加熱器外，加熱器可為可滲透的加熱器，加熱器內設有進料管。套管可包括一個或多個分散孔，以在底板上提供半導體層。這些專利采用的沉積方法均是自上而下的沉積方法，單一的一個腔室只能每次進行一個樣品的沉積。?

發明內容

本發明提供一種沉積碲化鎘薄膜設備及其沉積碲化鎘薄膜的方法，目的是解決現有VTD生產效率低，一次只能沉積一片的問題。?

為達到上述目的，本發明采用的第一種技術方案是：一種噴涂裝置，用于在襯底上形成薄膜層，所述噴涂裝置包括進氣進料管、擴散加熱管和外套管；所述外套管內套設所述擴散加熱管，所述擴散加熱管之內再套設所述進氣進料管；所述進氣進料管沿長度方向開設有兩排進氣進料孔，所述兩排進氣進料孔以所述進氣進料管的軸心線對稱布置；所述擴散加熱管沿長度方向開設有兩條擴散狹縫，且所述兩條擴散狹縫不朝向所述兩排進氣進料孔，所述兩條擴散狹縫以所述擴散加熱管的軸心線對稱布置；所述外套管沿長度方向開設有兩條噴涂狹縫，且所述兩條噴涂狹縫不朝向所述兩條擴散狹縫，所述兩條噴涂狹縫以外套管的軸心對稱布置。?

作為優選：所述外套管、擴散加熱管和進氣進料管的截面均為圓形，依次套接后構成同心圓結構；所述進氣進料管的長度大于或等于所述擴散加熱管的長度；所述擴散加熱管的長度大于或等于所述外套管的長度。?

作為進一步的優選，所述兩排進氣進料孔的連線與所述兩條擴散狹縫的連線互相垂直；所述兩條擴散狹縫的連線與所述兩條噴涂狹縫的連線回想垂直。?

作為進一步的優選，所述擴散狹縫內填充有多孔金屬材料或者多孔非金屬材料，所述多孔金屬材料或者多孔非金屬材料耐600℃以上的溫度。?

作為進一步的優選，所述進氣進料管的長度為110～120厘米，內徑為1～2?厘米，材質為石英或石墨；進氣進料孔的孔徑為2～8毫米，進氣進料孔之間的間即為3～10厘米。?