[發明專利]硒化/硫化處理裝置

有效

• 申請號: 201310339544.6
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103397305A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 李朝暉;宋秋明;譚興;呂文博;顧光一;肖旭東
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;香港中文大學
• 主分類號: C23C14/58
• 分類號: C23C14/58;H01L31/18
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及光伏發電技術，特別是涉及一種硒化/硫化處理裝置。

背景技術

隨著常規能源的日益貧乏及環境污染的日漸嚴重，人類社會的可持續發展與能源、環境三者之間的矛盾也變得更加激烈。利用綠色可再生能源是解決上述矛盾的唯一途徑。太陽能發電是綠色可再生能源中一個重要組成部分，其發展潛力巨大。

在各類太陽能電池中，銅銦鎵硒（CuIn_1-xGa_xSe₂，CIGS）薄膜太陽能電池具有成本低、性能穩定、抗輻射強、光電轉換效率高等優點，被國際上稱為下一時代最具有前途的廉價薄膜太陽能電池，是未來太陽能電池的主流產品。

CIGS薄膜太陽能電池的關鍵工藝是制備銅銦鎵硒光吸收層，其主要方法之一是濺射硒化法。濺射硒化法的具體做法包括：首先采用磁控濺射法制備銅銦鎵（Cu-In-Ga）金屬預制層，然后將金屬預置層在硒氣氛中退火，硒化生成銅銦鎵硒薄膜。

此外，另一種新型薄膜太陽能電池是具有鋅黃錫礦結構的銅鋅錫硫或者銅鋅錫硫硒CZTS（Cu₂ZnSnS₄、Cu₂ZnSnSe₄）薄膜太陽能電池，其禁帶寬度與半導體太陽電池的最佳禁帶寬度1.5eV十分接近，其吸收系數可達到10⁴cm^-1。并且，銅、鋅、錫、硒在地球上的儲量非常豐富，價格便宜，并且都是環境友好元素，不含有毒成分，已經成為當今光伏領域研究的熱點領域，有可能成為未來光伏電池的主流產品。

CZTS薄膜太陽能電池的關鍵工藝是通過濺射法獲得CZTS前驅體，其一般為在低溫下Cu、ZnS、SnS多靶材共濺射，幾種靶材材料混合在襯底上生長成薄膜。也可以使用多靶材Cu、ZnS、SnS₂依次濺射，幾種靶材材料在襯底上分層沉積生長成薄膜。在獲得的前驅體薄膜中Cu、Zn、Sn、S各種元素的量具有合理的化學配比。然后在高溫下硫化退火以形成銅鋅錫硫薄膜，或者同時硒化和硫化，獲得銅鋅錫硫硒薄膜。

這種薄膜前驅體的硒化或硫化一般采用硒化氫或硫化氫氣體，但硒化氫或硫化氫氣體具有劇毒，在運輸、保存、使用等方面存在著極大的危險。在傳統的太陽能電池制備方法中，一般采用固態硒或固態硫取代劇毒的硒化氫或硫化氫氣體，但是固態硒或固態硫在加熱過程中形成的硒蒸氣或硫蒸氣中存在大量的硒原子團Se_n(2≤n≤8)或硫原子團S_n(2≤n≤10)，導致了硒或硫的活性差，不易參與反應，造成薄膜內的缺陷較多、不均勻，且重復性不好，直接影響了太陽能電池吸收層的質量，也直接影響了太陽能電池的光電轉換效率。

發明內容

基于此，有必要提供一種所制得的太陽能電池吸收層質量較好的硒化/硫化處理裝置。

一種硒化/硫化處理裝置，包括：

反應爐，其內部開設有反應腔；

樣片傳送機構，所述樣片傳送機構用于放置并傳送沉積有前驅體的樣片，所述樣片位于所述反應腔頂部；及

離子生成器，設置于所述反應腔的底部，并與所述樣片相對，所述離子生成器包括：

收容殼，其上開設有收容槽，所述收容槽用于收容硒源或硫源；及

射頻天線，設置于所述收容殼外側，所述射頻天線與外部射頻電源電連接，用于產生射頻電場以將硒源或硫源電離為硒離子或硫離子。

在其中一個實施例中，還包括第一網格電極及第二網格電極，所述第一網格電極及所述第二網格電極設置于所述樣片與所述離子生成器之間，所述第一網格電極與所述第二網格電極相互平行，且所述第一網格電極較所述第二網格電極更靠近所述離子生成器，所述第一網格電極及所述第二網格電極間產生由所述第二網格電極指向所述第一網格電極的電場，所述硒離子或硫離子經過所述電場加速后射向所述樣片。

在其中一個實施例中，所述第一網格電極及所述第二網格電極的網格為圓形或多邊形結構，所述第一網格電極接地，所述第二網格電極與外部電源的正極電連接。

在其中一個實施例中，所述離子生成器還包括加熱機構，所述加熱機構設置于所述收容殼外側，并與所述射頻天線相獨立，所述加熱機構用于對硒源或硫源進行加熱。

在其中一個實施例中，所述收容殼為一端開口的盒體，所述射頻天線為平面螺旋狀結構，并設置于所述收容殼底部外側，所述加熱機構為環狀結構，并圍繞于所述收容殼周圍。