[實用新型]一種鈣鈦礦層薄膜的成型設備及其應用

有效

• 申請號: 201620939493.X
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN206408291U
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 姚冀眾;顏步一
• 申請（專利權）人: 杭州纖納光電科技有限公司
• 主分類號: C23C16/458
• 分類號: C23C16/458;C23C16/56
• 代理公司: 浙江一墨律師事務所33252
• 代理人: 陳紅珊

技術領域

本實用新型屬于鈣鈦礦層薄膜的技術領域，特別涉及一種鈣鈦礦層薄膜的成型設備及其應用。

背景技術

太陽能電池是一種光電轉換器件，利用半導體的光伏效應將太陽能轉化為電能。發展至今，太陽能發電已經成為除水力發電和風力發電之外最重要的可再生能源?，F用于商業化的半導體有單晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒等等，但大多能耗大、成本高。

近年來，一種鈣鈦礦太陽能電池受到廣泛關注，這種鈣鈦礦太陽能電池以有機金屬鹵化物為光吸收層。鈣鈦礦為ABX₃型的立方八面體結構，如圖1所示。此種材料制備的薄膜太陽能電池工藝簡便、生產成本低、穩定且轉化率高，自2009年至今，光電轉換效率從3.8%提升至22%以上，已高于商業化的晶硅太陽能電池且具有較大的成本優勢。

各種鈣鈦礦太陽能電池薄膜成型工藝可分為兩大類：溶液法和氣相法。溶液法操作簡便，在常溫常壓下就可制備成膜，但所形成的鈣鈦礦薄均一性差，在膜微觀結構中孔洞太多，漏電流大，嚴重影響太陽能電池的效率，且重復性差。因此此法不適合大規模、大尺寸生產。氣相法有雙源共蒸發法、氣相輔助溶液法、化學氣相沉積（CVD）等方法。如以CH₃NH₃I和PbCl₂作為兩個蒸發源，可制備得到鈣鈦礦薄膜。此法和溶液法相比，制備得到的薄膜更為均一。但此法需要高真空和較高的溫度條件，提高了成本且無法大規模生產。因而提出了氣相輔助溶液法來解決這一問題，制得了晶粒尺寸更大、覆蓋更完整、表面粗糙度更小的鈣鈦礦薄膜。

低壓化學氣相沉積（LPCVD）等方法也應用于制備鈣鈦礦薄膜，得到了性能較好的薄膜?，F有的低壓化學氣相沉積法（LPCVD）在沉積過程中需要輔助氣體，蒸發的含氮有機鹽鹵化物（AX）反應過程中沉積不均勻，基片的擺放位置會很大程度上影響薄膜性質，使得同一批次制備的薄膜性質出現差異；同時，不能在成膜后即進行退火或溶劑輔助退火工藝，無法實現連續性生產。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種鈣鈦礦層薄膜的成型設備及其應用，在不需要輔助氣體的條件下制作鈣鈦礦層薄膜的反應物均勻成膜，并將氣相-固相成膜和退火工藝結合在一起，實現鈣鈦礦層薄膜產品的連續性自動化生產。

本實用新型是這樣實現的，提供一種鈣鈦礦層薄膜的成型設備，包括管狀腔體和傳送裝置，所述傳送裝置設置在管狀腔體內，在所述管狀腔體前后分別設置有基片進入段和基片取出段，所述管狀腔體分別設置有若干沉積腔和/或過渡腔和/或退火腔，在所述沉積腔中設置有放置沉積反應物的載物臺，在所述退火腔中設置有放置退火輔助溶劑的載物臺，在所述沉積腔和退火腔中還分別設置有放置氣壓調節裝置和加熱裝置，所述加熱裝置分別對載物臺中的沉積反應物和退火輔助溶劑進行加熱，所述沉積反應物和退火輔助溶劑加熱蒸發后其氣體顆粒沉積到位于所在腔室中的待沉積薄膜的基片表面上，在相鄰段與腔室以及各腔室之間分別利用隔板隔開；待沉積薄膜的基片放置在基板架上，由傳送裝置從基片進入段開始，依次連續地通過若干沉積腔和/或過渡腔和/或退火腔后，最后從基片取出段的基板架上取出已沉積完鈣鈦礦層薄膜的基片。

進一步地，所述傳送裝置包括傳送帶，所述基板架設置在傳送帶上；所述傳送帶設置在載物臺的正上方，所述基片的待沉積面朝下正對載物臺。

進一步地，在所述基板架的中部設置有放置基片的凹槽，所述凹槽的中部設置有凹槽孔，所述凹槽略大于基片，所述凹槽孔略小于基片的待沉積表面，在所述基板架的兩邊裝有可橫向移動的活動的基片固定板用于固定基片的位置，所述基片固定板固定在基片的背面。

進一步地，在所述載物臺上部設置有分流隔板，在所述分流隔板上設置有多個分流孔，所述載物臺蒸發的反應物氣體經過分流隔板后再到達基片表面。

進一步地，所述加熱裝置包括位于沉積腔的上加熱板和下加熱板，以及位于退火腔的上加熱板和下加熱板，所述沉積腔的上加熱板和退火腔的上加熱板分別給基板架上的基片加熱，所述沉積腔的下加熱板和退火腔的下加熱板分別給所在腔室的載物臺中的沉積反應物和退火輔助溶劑進行加熱；所述沉積腔的上加熱板和退火腔的上加熱板的溫度控制在30℃~150℃，所述沉積腔的載物臺溫度控制在100℃~200℃，所述退火腔的載物臺的溫度控制在30℃~200℃。

本實用新型還公開了一種鈣鈦礦層薄膜的太陽能電池，利用上述的鈣鈦礦層薄膜的成型設備來制造基片的鈣鈦礦層薄膜層。