[實用新型]流量可控的高活性硒或硫裂解氣的產生裝置

有效

• 申請號: 201720788079.8
• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN207002837U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 孫云;李光旻;劉瑋;林舒平;周志強;張毅
• 申請（專利權）人: 安徽恒致銅銦鎵硒技術有限公司
• 主分類號: C23C14/58
• 分類號: C23C14/58;C23C14/06
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司34102
• 代理人: 張建宏,王玲霞

技術領域

本實用新型屬于光伏發電及薄膜太陽能電池技術領域，具體涉及一種流量可控的高活性硒或硫裂解氣的產生裝置。

背景技術

石油資源的短缺以及環境問題大大促進了包括風能、核能以及太陽能等可再生能源的發展，太陽能被認為是二十一世紀最重要的新能源，其發展潛力巨大。在各種太陽能電池中，薄膜太陽能電池由于襯底廉價、半導體耗材少、制造過程能耗低，批量化、大面積連續化生產，并且可制備成柔性太陽能電池，是未來光伏產業的發展主要趨勢之一。I-III-VI半導體化合物材料可制備高效太陽能電池，銅銦鎵硒(簡稱CIGS)薄膜太陽能電池目前已經獲得了21.7％的最高轉化效率，超出市場主流多晶硅太陽能電池效率。CIGS薄膜帶隙可調(1.02eV/1.67eV)，吸收系數高(α＞10⁵cm^-1)，抗輻射能力強，已經成為多晶薄膜太陽能電池吸收層的重要材料，受到了廣泛的研究和應用。

CIGS薄膜是銅銦鎵硒太陽能電池的核心材料，CIGS作為電池吸收層，其制備方法稱為它的技術路線，通常包括共蒸發方法和預制層后硒化方法，其中濺射后硒化方法由于更容易實現大面積工業化生產而迅速發展起來。日本Solar Frontier采用濺射后硒化方法制備的小面積電池最高效率已經達到20.9％。實踐表明，“金屬預置層后硒化法”工藝方法的難點主要集中于后硒化熱處理工藝，硒對CIGS薄膜結構和性能具有至關重要的作用。在硒化熱處理系統中普遍采用H₂Se氣體作為硒源，由于H₂Se中的硒原子活性強，在一定的氣壓下向預制層薄膜內部擴散快，容易與預制層的金屬原子反應生成穩定的硒化物固體，可有效地抑制銦(In)和鎵(Ga)的流失，由此硒化后的CIGS薄膜晶相結構好、工藝重復性高、均勻性好、表面粗糙度低。然而H₂Se氣體價格昂貴，劇毒易爆，在運輸、儲存和使用中要求條件十分苛刻，無論是安全性還是低成本都不是最佳選擇，希望有更合適的硒源予以替代。采用蒸發法制備CIGS薄膜的真空系統中，對于低襯底溫度制備CIGS薄膜(如聚酰亞胺襯底柔性CIGS電池)，同樣需要高活性的硒蒸汽。

硫與硒是同一族元素，有很多特性與硒相同，在制備硫系列的化合物半導體材料時，也同樣存在類似于制備硒化物半導體薄膜材料的問題，如制備銅鋅錫硫(CZTS)、銅銦硫(CuInS₂)、銅鎵硫(CuGaS₂)等薄膜，也需要高活性硫蒸汽的裝置及方法。

固態硒經過熱蒸發為硒蒸汽，硒蒸汽作為硒源具有無毒，使用條件低并且成本低廉，用于制備CIGS薄膜很有前景。由于硒蒸汽的原子通常是以原子團鏈式結構形式存在，在與預制層中的金屬原子進行化學反應時活性極差，硒原料浪費嚴重，而且薄膜內部仍然缺少硒，由此會產生大量的氣態In₂Se和Ga₂Se，在真空下使薄膜中的Ⅲ族元素流失嚴重，原已配比合適且均勻的預制層在硒化過程中產生局域性的元素失配，而且失配區域具有隨機性，不僅硒化后的薄膜均勻性變差，而且CIGS薄膜結晶質量不好。

由于固態硒能夠在較低的溫度下產生較高的飽和蒸汽壓，硒源很容易受周邊環境溫度的影響，其蒸汽流量不好控制。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種流量可控的高活性硒或硫裂解氣的產生裝置，將固態硒或硫轉化為蒸汽，并經高溫熱裂解獲得高活性硒或硫裂解氣，可抵抗周邊溫度的影響，使裂解氣流量得到有效控制，能為硒化或硫化系統或蒸發系統提供高活性硒或硫裂解氣，用于制備硒化物半導體材料或硫化物半導體材料。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種流量可控的高活性硒或硫裂解氣的產生裝置，包括蒸發器、裂解筒和節流片，所述的蒸發器由抗硒或硫腐蝕的金屬材料、陶瓷材料或石墨材料制作；蒸發器內設有熱輻射器、熱偶及傳導支柱，熱輻射器設在蒸發器的上半部，傳導支柱底部固定在蒸發器底壁上，熱偶固定在傳導支柱上；蒸發器外套有蒸發器熱屏蔽套；裂解筒固定在蒸發器的上方，與蒸發器之間靠連接鎖母連接；所述的裂解筒采用抗硒或硫腐蝕、并具有良好導熱性的材料制作，裂解筒外套有裂解熱屏蔽罩，裂解筒與裂解熱屏蔽罩之間有裂解加熱絲和裂解熱電偶；裂解筒與蒸發器的連接處還設有節流片，節流片上開有節流孔。

所述的蒸發器呈圓筒狀，且上端收口。

所述的熱輻射器是熱輻射燈或抗硒或硫腐蝕的加熱絲。

所述的裂解筒的材料是Mo、W、石墨或BN。