[實用新型]制備銅銦鎵硒薄膜的等離子體協助硒化裝置

有效

• 申請號: 201220124624.0
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN202499904U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 任宇航
• 申請（專利權）人: 尚越光電科技有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/448;C23C16/452;C23C16/455;C23C16/30;H01L31/18
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術領域

本實用新型屬于太陽能發電技術領域，具體涉及一種制備銅銦鎵硒薄膜的等離子體協助硒化裝置。

背景技術

CIGS薄膜太陽能電池，是由銅、銦、鎵、硒四種元素構成最佳比例的黃銅礦結晶薄膜太陽能電池，是組成電池板的關鍵技術。由于該產品具有光吸收能力強、發電穩定性好、轉化效率高、白天發電時間長、發電量高、生產成本低以及能源回收周期短等諸多優勢，CIGS薄膜太陽能電池具有廣闊的應用前景。

CIGS薄膜太陽能電池是以CIGS薄膜為光吸收層的一類薄膜電池。在CIGS薄膜的制備方式及裝置中，主要包括以下幾類：共蒸發制程、濺射制程、非真空涂布制程或電鍍制程。其中，共蒸發制程具有大面積產業化時薄膜均勻性差的缺陷；而濺射制程、非真空涂布制程或電鍍制程均需經過硒化處理，因此，這三類裝置具有結構復雜且難以大規模工業化生產的缺陷。

工業界較為流行的為等離子體協助硒化裝置，該裝置可有效提高反應氣體活性、降低反應溫度并有效縮短反應時間，例如文獻Journal?of?Electronic?materials，Vol.37?No.5，2008，755-759及Journal?of?Electrochemical?Society，150(10)，2003，C693-C689中采用PECVD(Plasma?Enhanced?Chemical?Vapor?Deposition，等離子體增強化學氣相沉積法)技術均實現了高質量ZnO及AZO薄膜的低溫生長，溫度在200℃左右。由于CIGS塊體材料的熔點接近1000℃，CIGS薄膜材料一般最佳硒化溫度都在550℃以上，作為襯底材料使用的普通鈉鈣玻璃的軟化點卻在500℃左右，因而實際生產中很多企業線上電池板都發生玻璃翹曲，進而導致良品率偏低。而通過采用PECVD技術，可有效解決上述問題。

專利CN102051603A中公開了一種CIGS薄膜材料的PECVD硒化工藝及裝置，該專利中提出一種將前驅體薄膜作為可加熱陰極，同時配備可加熱并含多孔結構的陽極，通過施加交變高壓進而產生等離子體，通過通入硒蒸汽進行等離子體協助的原位硒化反應，得到CIGS薄膜。該專利硒化裝置結構設計復雜，原位硒化過程中，最佳起輝氣壓和硒化氣壓控制難于趨于一致，樣品溫度的單一精確控制及薄膜均勻性也難以得到保證，硒化后難免在低溫陽極及其他內部產生硒沉積，難于拆卸清洗，交變電壓產生的等離子體還會對CIGS薄膜質量產生損傷，因而難以適用于CIGS薄膜電池的大規模工業化生產。

實用新型內容

針對現有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種制備銅銦鎵硒薄膜的等離子體協助硒化裝置，可以分別精確控制等離子體氣源和硒化的參數，實現了高質量CIGS薄膜材料的低溫生長，還具有硒化裝置結構設計簡單、易清洗、安全以及最終得到的CIGS薄膜的均勻性好的優點，因此適用于CIGS薄膜太陽能電池的工業化大規模生產。

本實用新型采用的技術方案如下：

本實用新型提供一種制備銅銦鎵硒薄膜的等離子體協助硒化裝置，包括：進氣系統、熱蒸發爐、等離子體發生裝置、硒化爐和出氣系統；所述熱蒸發爐的腔體安裝有第一石英管，所述等離子體發生裝置的腔體安裝有第二石英管，所述硒化爐的腔體安裝有第三石英管，所述進氣系統、所述第一石英管、所述第二石英管、所述第三石英管和所述出氣系統順次連通。

優選的，所述進氣系統為不銹鋼進氣管；所述出氣系統為不銹鋼出氣管。

優選的，所述進氣系統還包括：第一閥門；所述第一閥門安裝在所述不銹鋼進氣管的進氣管口處。

優選的，在所述第一石英管的管內放置有石墨坩堝。

優選的，在所述第二石英管和所述第三石英管之間還安裝有熱絲管；所述熱絲管的進口端與所述第二石英管連通，所述熱絲管的出口端與所述第三石英管連通。

優選的，在所述第二石英管和所述第三石英管的相接處還安裝有第二閥門。

優選的，在所述第三石英管的管內安裝有插槽。

優選的，在所述第三石英管的出口端安裝有壓力表。

優選的，在所述第三石英管的出口端還連通有冷阱。

優選的，所述冷阱包括：內管和外管；所述內管內置在所述外管的內部；所述外管連通有進水口和出水口；所述內管的進管口與所述第三石英管的出口端連通，所述內管的出管口與所述出氣系統連通。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型提供的制備銅銦鎵硒薄膜的等離子體協助硒化裝置具有以下優點：