專利名稱：化學液浴鍍膜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及薄膜沉積技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于沉積半導體太陽能電池薄 膜的化學液浴鍍膜設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著能源消耗的不斷增加，作為能源的主要來源，石油和煤炭等化石能源的大量 使用所導致的二氧化碳排放嚴重地污染生態(tài)環(huán)境，而且石油和煤炭資源也面臨枯竭的境 地。因此，尋求低碳排放而又取之不盡的可再生能源變得越來越緊迫?；诠夥?yīng)的太 陽能電池正是這樣一種可再生新能源。當前，人們對太陽能的開發(fā)和利用日趨重視，市場對 更大面積、更輕更薄且生產(chǎn)成本更低的新型太陽能電池的需求日益增加。在這些新型太陽 能電池中，近年來開發(fā)出來的基于硅材料的合金薄膜太陽能電池，例如非晶硅、硫化鎘薄膜 太陽能電池，以其低成本、高量產(chǎn)等特性，已成為太陽能電池發(fā)展的新趨勢和新熱點。通過化學物質(zhì)反應(yīng)而在基片上沉積形成薄膜的技術(shù)已獲得廣泛應(yīng)用。典型的例 子是利用氣態(tài)物質(zhì)在固態(tài)基片表面進行反應(yīng)生成薄膜沉積的化學氣相沉積(CVD，Chemical Vapor Deposition)。以及利用液態(tài)溶液在固態(tài)基片表面進行反應(yīng)沉積形成薄膜的化學液 浴沉積(CBD，Chemical Bath Disposition)。與已獲得廣泛應(yīng)用的化學氣相沉積(CVD)相 比，化學液浴沉積(CBD)的應(yīng)用還寥寥無幾。最近幾年來的實驗表明，采用CBD而獲得的 硫化鎘(CdS)薄膜已成功應(yīng)用在高效率的銅銦硒薄膜太陽能電池上作為N-型材料。這一 CBD工藝過程通常涉及水溶液的鎘化合物(如硫酸鎘，氯化鎘，醋酸鎘等)，水溶液的硫化合 物(如硫脲)和一絡(luò)合劑水溶液(如氨水，三乙基胺，二乙基胺等)以調(diào)節(jié)硫化鎘的形成速 度。當上述三組份混合溶液升溫至50 90°C之間時，反應(yīng)所形成的硫化鎘以薄膜形式沉積 在混合溶液所接觸的表面。由于制備硫化鎘薄膜大抵尚處于實驗室階段，過去所沿用的基本上是采用攪拌反 應(yīng)溶液，或是使用循環(huán)泵來達到溶液組分均勻。當處理大面積薄膜時，這種攪拌機攪拌溶 液，或是泵打循環(huán)溶液的方式將浪費大量溶液化合物，且?guī)泶罅繌U液處理。

實用新型內(nèi)容因此，本實用新型的目的在于提供一種化學液浴鍍膜設(shè)備，運用一種在距形平面 上可調(diào)控搖動而達到層流運動使發(fā)應(yīng)液體均勻化，從而制備大面積鈞勻薄膜。所述鍍膜設(shè) 備主要由液體槽，液體槽加熱裝置，和液體槽的搖擺機購組成。采用適當?shù)脑?，許多化合 物半導體薄膜(厚度IO-SOOnm)能有效而成功地鍍在浸于液體中的基片表面，形成II-VI 族半導體化合物，如 ZnS、CdS、ZnSe、CdSe、ZnO、CdO、CdZnS2、CdZnSe2、CdZnO2、CdZnOS、 CdZn (OH) S、Cd (OH) S、Zn (OH) S、et al。本實用新型提供的化學液浴鍍膜設(shè)備包括液體槽和搖擺機構(gòu)，所述液體槽底部具有交叉布置的橫梁和縱梁，在橫梁和縱梁的交叉處具有支撐部與下 方的基座相連；[0008]所述搖擺機構(gòu)包括一安裝在所述基座上的電機，所述電機通過傳動部件帶動一傳動軸轉(zhuǎn)動，所述傳 動軸通過帶軸承的固定架固定在所述基座上；所述傳動軸的一端具有第一偏心軸，所述傳動軸的另一端具有第二偏心軸；所述第一偏心軸通過第一轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第一連桿的一端，所述第一連桿的 另一端安裝第二轉(zhuǎn)動支撐部件，該第二轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第一支座，所述第一支座連接 于所述橫梁的位于所述交叉處一側(cè)部分的中部；所述第二偏心軸通過第三轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第二連桿的一端，所述第二連桿的 另一端安裝第四轉(zhuǎn)動支撐部件，該第四轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第二支座，所述第二支座連接 于所述縱梁的位于所述交叉處一側(cè)部分的中部。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動支撐部件為調(diào)心球軸承。優(yōu)選的，所述傳動部件包括齒輪和帶動齒輪轉(zhuǎn)動的皮帶。優(yōu)選的，所述傳動部件包括齒輪和帶動齒輪轉(zhuǎn)動的鏈條。優(yōu)選的，所述液體槽包括進液口和排液口。優(yōu)選的，所述進液口和排液口連接于管道，所述管道上安裝有閥門。優(yōu)選的，所述液體槽包括進水口，所述進水口連接于管道，所述管道上安裝有閥 門。優(yōu)選的，所述液體槽的底部和/或側(cè)部具有加熱夾套。優(yōu)選的，所述液體槽具有密封蓋。優(yōu)選的，所述設(shè)備還包括一遙控操作面板，用以遠距離控制溫度，搖擺時間，放液， 進液，和漂洗等過程。優(yōu)選的，所述支撐部包括調(diào)心球軸承。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型的化學液浴鍍膜設(shè)備能夠使大面積基片水平地置放在長方體液體槽 中，通過對液體槽的可控搖擺的幅度及速度來達到化學水溶液的均勻以及傳質(zhì)而取得大面 積均勻化學液浴鍍膜。由于既不需要攪拌機，也不用循環(huán)泵，故只需要使用最少的化學溶液 (剛蓋過被鍍基片厚度即可)，通過夾套中循環(huán)水浴恒溫加熱，和長方體液體槽的擺動，即 可達到均勻的層流鍍膜。

通過附圖中所示的本實用新型的優(yōu)選實施例的更具體說明，本實用新型的上述及 其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未 刻意按比例繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。圖1為根據(jù)本實用新型實施例的化學液浴鍍膜設(shè)備示意圖；圖2和圖3為搖擺機構(gòu)示意圖；圖4為說明本實用新型化學液浴鍍膜設(shè)備搖擺機構(gòu)的俯視圖；圖5為擺動效果曲線示意圖。所述示圖是說明性的，而非限制性的，在此不能過度限制本實用新型的保護范圍。
具體實施方式
圖1為根據(jù)本實用新型實施例的化學液浴鍍膜設(shè)備示意圖，圖2和圖3為搖擺機 構(gòu)示意圖，圖4為說明本實用新型化學液浴鍍膜設(shè)備搖擺機構(gòu)的俯視圖，圖5為擺動效果曲 線示意圖。為使本實用新型的目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合圖1至圖5對 本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充 分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣。本實用新型的化學液浴鍍膜設(shè)備包括液體槽702和搖擺機構(gòu)，所述液體槽702底 部具有交叉布置的橫梁703和縱梁704，在橫梁703和縱梁704的交叉處705具有支撐部 701與下方的基座700相連。支撐部701包括調(diào)心球軸承，利用調(diào)心球軸承固定在下方的基 座700上。其中的搖擺機構(gòu)包括一安裝在所述基座700上的電機706，所述電機706通過傳 動部件帶動一傳動軸708轉(zhuǎn)動，所述傳動軸708通過帶軸承的固定架709固定在所述基座 700上。傳動部件包括齒輪707和帶動齒輪轉(zhuǎn)動的皮帶715，在其他實施例中，傳動部件還 可以由齒輪和帶動齒輪轉(zhuǎn)動的鏈條組成。傳動軸708的一端具有第一偏心軸710，另一端具 有第二偏心軸720，如圖2所示。所述第一偏心軸710通過第一轉(zhuǎn)動支撐部件711連接于第 一連桿712的一端，所述第一連桿712的另一端安裝第二轉(zhuǎn)動支撐部件713，該第二轉(zhuǎn)動支 撐部件713連接于第一支座714，所述第一支座714連接于橫梁703的位于交叉處705 —側(cè) 部分的中部。第二偏心軸720通過第三轉(zhuǎn)動支撐部件721連接于第二連桿722的一端，所 述第二連桿722的另一端安裝第四轉(zhuǎn)動支撐部件723，該第四轉(zhuǎn)動支撐部件723連接于第二 支座724，所述第二支座724連接于縱梁704的位于所述交叉處705 —側(cè)部分的中部，如圖 4所示。如圖3所示，轉(zhuǎn)動支撐部件711和721為普通軸承，轉(zhuǎn)動支撐部件713和723為調(diào) 心球軸承。調(diào)心球軸承713和723除了具有普通軸承的滾動功能之外，還可以做軸向的位移。液體槽702包括進液口 40和排液口 50，進液口 40和排液口 50連接于管道，管道 上分別安裝有閥門41和51。液體槽701還包括進水口 60，所述進水口 60連接于管道，所述 管道上安裝有閥門61。此外，液體槽702的底部和/或側(cè)部具有加熱夾套(圖中未示出)。 長方體液體槽搖床還可選擇性地配以密封蓋80以更好地避免液體揮發(fā)，和維持恒定的溫度。本實用新型的化學液浴鍍膜設(shè)備，還進一步包括一遙控操作面板，用以遠距離控 制溫度，搖擺時間，放液，進液，和漂洗等過程。電機706帶動傳動軸708轉(zhuǎn)動后，傳動軸708兩端的偏心軸710和720轉(zhuǎn)動。偏 心軸710和720分別帶動兩側(cè)的連桿712和722作上、下的位移，交替推高和降低橫梁703 和縱梁704的高度，從而交替推高和降低液體槽702的A、B、C、D四個角，使整個液體槽702 作搖擺運動，A、B、C、D四個角的運動曲線如圖5所示。通過調(diào)節(jié)偏心軸710和720的相位 差，可以調(diào)整液體槽702的搖擺幅度。本實用新型的化學液浴鍍膜設(shè)備還包括一恒溫循環(huán)裝置(圖中未示出)對液體槽 702中的液體200進行加熱至50 90°C，較優(yōu)化的溫度為55 75°C?；?00 (如2 X 4 英尺)面朝上置于其中。開啟恒溫循環(huán)裝置加熱并循環(huán)液體槽702中的液體200。通過進水閥61置于適量的氨水(28 30%濃度)和適量的去離子水。通過進液閥41置于含鎘 (或鋅)的水溶液，較優(yōu)化的為硫酸鎘(或鋅)，醋酸鎘(或鋅)或氯化鎘(或鋅)的水溶 液。通過電動開關(guān)或遙控開關(guān)，開啟液體槽下方的電機和恒溫循環(huán)裝置，使溶液加溫及混合 均勻。在液浴中加入(如通過放液閥51)含硫化合物溶液，較優(yōu)化的含硫溶液為硫脲溶液， 并開始計時。此時液浴中硫酸鎘的濃度應(yīng)在0. 8X 10-3 3. OX 10-3M，較為優(yōu)化的條件為 1. 5X10-3士0. 2X10-3M ；氨水的濃度應(yīng)在0. 5 2. 5M，較為優(yōu)化的濃度為1. 5士0. 2M ；硫 脲的濃度為5. OX 10-3 1. OX 10-2M，較為優(yōu)化的濃度為7. 5士0. 2X 10-3M。為避免溶液 的揮發(fā)和更好地保溫，可用以罩蓋80把被鍍基片100蓋住?；瘜W液浴鍍膜實質(zhì)上室一沉淀化學反應(yīng)Cd (NH3)廣+SC (NH2) 2+20F — CdS ( J, ) +H2NCN+4NH3+2H20+S042_根據(jù)石英晶體微天平研究表明其CdS形成過程涉及三個增長區(qū)域 [Ortege-Borges, R.，Lincot D, -J. Electrochem, S0C.，1993，140，3464]①膜厚增長誘導 期；②隨時間線性增長期；③膠體增長期；這三個增長區(qū)域顯然隨反應(yīng)溫度，反應(yīng)物濃度以 及PH值，甚至是攪拌速度而變。當化學液浴的加料配方恒定后，影響鍍膜的質(zhì)量及均勻度 則僅取決于反應(yīng)溫度的均勻性和攪拌速度的均勻性。本實用新型的化學液浴鍍膜設(shè)備通過電機的轉(zhuǎn)動而帶動液體槽擺軸，結(jié)合一固定 支架而使長方體形狀的液體槽平緩而均勻地搖動，從而實現(xiàn)置于液體槽中的玻璃基片等獲 得均勻的化學液浴鍍膜。采用適當?shù)脑?，許多化合物半導體薄膜(厚度IO-SOOnm)能有 效而成功地鍍在浸于液體中的基片表面，形成II-VI族半導體化合物，如ZnS、CdS、ZnSe, CdSe, ZnO, CdO、CdZnS2, CdZnSe2, CdZnO2, CdZnOS, CdZn (OH) S、Cd (OH) S、Zn (OH) S、et al。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上 的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用 上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變 化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實 質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的 保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于包括液體槽和搖擺機構(gòu)，所述液體槽底部具有交叉布置的橫梁和縱梁，在橫梁和縱梁的交叉處具有支撐部與下 方的基座相連；所述搖擺機構(gòu)包括一安裝在所述基座上的電機，所述電機通過傳動部件帶動一傳動軸轉(zhuǎn)動，所述傳動軸 通過帶軸承的固定架固定在所述基座上；所述傳動軸的一端具有第一偏心軸，所述傳動軸的另一端具有第二偏心軸； 所述第一偏心軸通過第一轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第一連桿的一端，所述第一連桿的另一 端安裝第二轉(zhuǎn)動支撐部件，該第二轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第一支座，所述第一支座連接于所 述橫梁的位于所述交叉處一側(cè)部分的中部；所述第二偏心軸通過第三轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第二連桿的一端，所述第二連桿的另一 端安裝第四轉(zhuǎn)動支撐部件，該第四轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第二支座，所述第二支座連接于所 述縱梁的位于所述交叉處一側(cè)部分的中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)動支撐部件為調(diào)心 球軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述傳動部件包括齒輪和 帶動齒輪轉(zhuǎn)動的皮帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述傳動部件包括齒輪和 帶動齒輪轉(zhuǎn)動的鏈條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述液體槽包括進液口和 排液口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述進液口和排液口連接 于管道，所述管道上安裝有閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述液體槽包括進水口，所 述進水口連接于管道，所述管道上安裝有閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述液體槽的底部和/或 側(cè)部具有加熱夾套。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述液體槽具有密封蓋。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備還包括一遙控操 作面板，用以遠距離控制溫度，搖擺時間，放液，進液，和漂洗等過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述支撐部包括調(diào)心球軸承。
專利摘要本實用新型公開了一種化學液浴鍍膜設(shè)備，包括液體槽和搖擺機構(gòu)，液體槽底部具有交叉布置的橫梁和縱梁，在橫梁和縱梁的交叉處具有支撐部與下方的基座相連；搖擺機構(gòu)包括一安裝在所述基座上的電機，電機通過傳動部件帶動一傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸通過帶軸承的固定架固定在所述基座上；傳動軸的一端具有第一偏心軸，傳動軸的另一端具有第二偏心軸；第一偏心軸通過第一轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第一連桿的一端，第一連桿的另一端安裝第二轉(zhuǎn)動支撐部件，該第二轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第一支座，第一支座連接于所述橫梁的位于交叉處一側(cè)部分的中部；第二偏心軸通過第三轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第二連桿的一端，第二連桿的另一端安裝第四轉(zhuǎn)動支撐部件，該第四轉(zhuǎn)動支撐部件連接于第二支座，第二支座連接于縱梁的位于所述交叉處一側(cè)部分的中部。
文檔編號C23C26/00GK201785490SQ20102026049
公開日2011年4月6日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者張迎春, 李曉常, 李沅民, 王琳 申請人:福建鈞石能源有限公司