[實(shí)用新型]一種非真空的步進(jìn)通過式快速硒化裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220696939.2
• 申請日: 2012-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN202989270U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李和勝;李劼;閆升運(yùn);孫琳;王巖
• 申請（專利權(quán)）人: 山東孚日光伏科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C8/06
• 分類號(hào): C23C8/06;C30B31/06;H01L31/032
• 代理公司: 濰坊正信專利事務(wù)所 37216
• 代理人: 王偉霞

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及太陽能電池硒化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非真空的步進(jìn)通過式快速硒化裝置。

背景技術(shù)

目前，硒化裝置是對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜的重要工藝設(shè)備之一，在高溫條件下將摻雜材料擴(kuò)散入基底從而改變和控制材料內(nèi)物質(zhì)的類型、濃度和分布。特別的，在預(yù)制金屬層后硒化法制備銅銦硒薄膜太陽電池過程中，硒化裝置是用于后硒化工藝、制備高效吸收層的關(guān)鍵設(shè)備。

銅銦鎵硒薄膜太陽電池國際上通行的技術(shù)路線是真空蒸發(fā)法和預(yù)制層后硒化法。其中，預(yù)制金屬層后硒化法中的金屬預(yù)制層一般采用濺射方法，因?yàn)R射法可以快速獲得均勻的大面積薄膜，而通過控制濺射功率、工作氣壓、氣體流量和濺射順序可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度和元素比例的精確控制，后硒化過程即在高溫含硒氣氛中將金屬預(yù)制層進(jìn)行硒化處理，主要硒源包括硒化氫和固態(tài)硒等，增加硫化過程，最終可以獲得更優(yōu)的吸收層薄膜。該工藝方法的難點(diǎn)主要集中于后硒化工藝，如含硒氣氛的均勻性、工藝環(huán)境的溫度均勻性、氣體流量及利用率和過程控制等。因此，用于后硒化工藝的硒化裝置的功能和性能直接關(guān)系到銅銦鎵硒電池吸收層的材料結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能。

現(xiàn)有硒化裝置設(shè)備所面臨的主要問題有，如何在保證電池高轉(zhuǎn)換效率前提下提高產(chǎn)能，如何在保證單個(gè)電池面積前提下保證膜層均勻。因現(xiàn)有硒化裝置多用于小尺寸半導(dǎo)體制造，故在CIS薄膜太陽電池的應(yīng)用中，無法滿足大面積電池的制造和隨之而來的均勻性難題。另，以德國殼牌光伏公司的專利US6703589《Device?and?method?for?tempering?at?least?one?process?good》為例，傳統(tǒng)爐式結(jié)構(gòu)的硒化裝置受限于工藝時(shí)間過長且離線處理方式，影響快速在線式大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。而其他如日本昭和殼牌公司的WO2006/070745?A1《關(guān)于CIS薄膜太陽能電池吸收層制備方法的專利》涵蓋的硒化裝置，雖然通過加裝風(fēng)扇強(qiáng)制循環(huán)代替自然循環(huán)，但是對(duì)工藝腔內(nèi)流場均勻性的改善并未達(dá)到理想效果。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種非真空的步進(jìn)通過式快速硒化裝置，其在實(shí)現(xiàn)了氣氛的均勻分布，提高了所制備材料的元素配比的精確性和大面積均勻性，從而消除上述背景技術(shù)中缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種非真空的步進(jìn)通過式快速硒化裝置，包括工藝腔室，所述工藝腔室利用門閘分割為順次排列的裝載腔、加熱腔、保溫腔、冷卻腔和卸載腔，所述裝載腔、加熱腔、保溫腔、冷卻腔和卸載腔內(nèi)均設(shè)置有相互配合的、用以承載待硒化基板的傳動(dòng)輥；

所述加熱腔和保溫腔設(shè)置有加熱單元、鼓風(fēng)單元和抽氣單元，

所述加熱單元包括均勻分布于所述加熱腔和保溫腔內(nèi)部的電熱絲以及上下兩排鹵素?zé)簦?/p>

所述鼓風(fēng)單元設(shè)置于所述加熱腔和保溫腔的一側(cè)，包括將工藝氣體格柵化的格柵板，所述格柵板設(shè)置于所述加熱腔和保溫腔的腔室內(nèi)；

所述抽氣單元設(shè)置于所述加熱腔和保溫腔與所述鼓風(fēng)單元相對(duì)的一側(cè)，包括抽氣機(jī)、導(dǎo)流板和格柵板，所述抽氣機(jī)的進(jìn)氣口利用導(dǎo)流板引至腔室內(nèi)，且導(dǎo)流板的上游位置設(shè)置有所述格柵板。

作為一種改進(jìn)，所述工藝腔室為狹縫形。

本實(shí)用新型中，所述門閘為上端鉸接式。

作為一種改進(jìn)，所述裝載腔與加熱腔之間門閘開啟方向?yàn)橄蜓b載腔一側(cè)，所述保溫腔與冷卻腔之間門閘開啟方向?yàn)橄蚶鋮s腔一側(cè)，以保證工藝氣體不會(huì)外泄。

作為一種改進(jìn)，所述加熱腔和保溫腔用隔熱保溫材料制有隔熱層，所述隔熱層內(nèi)嵌均勻分布的所述電熱絲，加熱以保持本底溫度。

作為一種改進(jìn)，所述上下兩排鹵素?zé)糸g隔分布，且下排鹵素?zé)舴植加趥鲃?dòng)輥下方、位于各傳動(dòng)輥之間。這樣最大限度的降低工藝腔體內(nèi)的溫度梯度，以實(shí)現(xiàn)溫度分布的均勻性。之所以采用鹵素?zé)簦且驗(yàn)樗哂须姛徂D(zhuǎn)換率高、升溫快的特點(diǎn)，適于短時(shí)熱工藝過程。

作為一種改進(jìn)，所述鼓風(fēng)單元的鼓風(fēng)機(jī)利用導(dǎo)流板連接所述格柵板，從而將工藝氣體進(jìn)行格柵化處理。

作為一種改進(jìn)，所述鼓風(fēng)單元的鼓風(fēng)機(jī)安裝于所述格柵板的各個(gè)柵格內(nèi)。

基于同樣的工作原理，以上裝置可以用于硫化工藝中。

一種利用非真空的步進(jìn)通過式快速硒化裝置實(shí)現(xiàn)的硒化方法，包括如下步驟：

（1）向裝載腔、加熱腔、保溫腔、冷卻腔和卸載腔內(nèi)充入惰性氣體，內(nèi)部氣壓高于外界氣壓，而且保證裝載腔、冷卻腔和卸載腔內(nèi)氣壓相等，并大于加熱腔以及與加熱腔等壓的保溫腔；