[實用新型]一種在玻璃基板上沉積形成半導體薄膜的裝置

有效

• 申請號: 201420689689.9
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN204251691U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 彭壽;夏申江;屠友明;王蕓
• 申請（專利權）人: 中建材光電裝備（太倉）有限公司;中國建材國際工程集團有限公司;蚌埠玻璃工業設計研究院
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C03C17/22
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡;徐丹

技術領域

本實用新型涉及一種沉積半導體薄膜技術，特別涉及一種采用近空間升華技術在高溫基板玻璃上沉積形成半導體薄膜的裝置。

背景技術

目前在硫化鎘/碲化鎘太陽能電池制造領域，一種在近空間內升華沉積得到高質量碲化鎘的方法正引起人們的關注。應用這種方法得到的硫化鎘/碲化鎘太陽能電池的轉化率高達16.8%（參見X.?Wu?et?al.,?17th?European?Photovoltaic?Solar?Energy?Conversion?Conference,?Munich,?Germany,?22-26?Oct.?2001,?II,?995-1000)?。近空間升華過程是氣相沉積方法中的一種。

根據美國4207119號、6444043號和7220321號專利的描述，他們采用的近空間升華技術是在一個真空沉積腔內，將形成碲化鎘薄膜的材料（以下簡稱原材料）放置到一個以石墨制成的坩堝內，基板玻璃放置在坩堝的頂部，在傳熱性能良好的石墨坩堝和基板玻璃之間用耐熱絕緣墊片隔開，石墨坩堝內原材料表面與基板玻璃之間的距離大約為0.5-5厘米，這樣，原材料在一定的溫度下經過升華后變成氣相，然后沉積在基板玻璃的下表面上形成一層半導體薄膜。但是，以前一般傳統的做法是預先在常溫下直接將原材料碲化鎘填加到坩堝內，然后近空間升華沉積形成碲化鎘薄膜。按照這種傳統的做法，隨著碲化鎘在基板玻璃上沉積形成薄膜，坩堝內的碲化鎘的容量就隨之減少，導致玻璃襯底和原材料之間距離的增大，這樣一來，碲化鎘薄膜的顯微結構和光電性能也隨時間發生改變。為了補充在薄膜沉積中消耗的原材料，就需要向坩堝內定期的重復填加原材料。然而如此操作存在安全隱患，因為受熱的容器中含有有毒氣體，在沉積過程中重復打開真空腔填加原材料，就會有有毒氣體散發出來，因此就必須先冷卻設備才能填加原材料。但是，這樣一來，為了填加原材料到坩堝內，碲化鎘薄膜在玻璃襯底上的沉積過程勢必被打斷。

因此，后來有研究出一種無需打開薄膜真空沉積腔而直接向薄膜真空沉積裝置輸送半導體材料的方法和裝置，請參見公開號為CN101525743的中國發明專利申請公布說明書，主要是配以一半導體材料供應裝置，該半導體材料供應裝置提供運載氣體和半導體材料，由運載氣體攜帶半導體材料連續在線地輸入坩堝內。此現有技術雖解決了連續供料的問題，但是，因氣相半導體材料直接經一層多孔透氣膜沉積于玻璃基板上，氣相半導體材料的擴散均勻性仍不高，以致所形成薄膜的厚度和質量均勻度仍有待提高，特別是針對大面積玻璃基板時均勻性問題更加突出；并且，在連續化薄膜沉積過程中，為了確保最大限度地將薄膜沉積在玻璃基板的下表面上，只有玻璃基板的兩側同傳送裝置的滾輪或鋼帶直接接觸，因此，當玻璃基板溫度高于玻璃應變點（普通鈉玻璃的應變點為460℃）以后，玻璃基板容易出現下墜變形現象，影響玻璃基板的傳送以及碲化鎘薄膜太陽電池組件的制備，而碲化鎘薄膜質量直接同玻璃基板溫度成正比，同時，支撐玻璃基板傳送的滾輪或鋼帶也減少了玻璃基板上薄膜的沉積面積。

發明內容

本實用新型提供一種在玻璃基板上沉積形成半導體薄膜的裝置，其第一目的是解決在大面積高溫基板玻璃上沉積半導體薄膜的均勻性問題，第二目的是解決在大面積高溫基板玻璃上沉積半導體薄膜時玻璃基板易變形問題。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種在玻璃基板上沉積形成半導體薄膜的裝置，包括一真空沉積腔以及設于真空沉積腔內的氣相沉積器，所述氣相沉積器包括一坩鍋、蓋設于坩鍋上敞口的多孔透氣膜以及設于坩鍋底部的進料分配器；所述氣相沉積器還包括一致密外殼，該致密外殼套于所述坩鍋外，坩鍋和致密外殼間留有空間；所述致密外殼的底部設有出氣通道，所述玻璃基板設于致密外殼的下方與出氣通道相對；所述坩鍋內腔經多孔透氣膜與坩鍋和致密外殼之間的空間相通，所述坩鍋內受熱升華成氣相的半導體材料穿過多孔透氣膜至坩鍋和致密外殼之間的空間內，再穿過所述致密外殼底部的出氣通道并沉積在所述玻璃基板上。

上述方案中，所述多孔透氣膜由一個卡鉗固定在坩鍋上。

上述方案中，所述出氣通道上設第二多孔透氣膜。

上述方案中，所述出氣通道的底端口至所述玻璃基板之間的間距為10～30毫米。

上述方案中，本裝置還包括一滾輪式傳送裝置，所述玻璃基板擺放于該滾輪式傳送裝置上，由滾輪式傳送裝置水平傳送。

由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有以下優點：