一種線性蒸發(fā)源裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)源裝置，尤其涉及一種銅銦鎵硒薄膜電池生產(chǎn)工藝中的線性蒸發(fā)源裝置。該線性蒸發(fā)源裝置包括：材料腔室、噴嘴蓋和加熱源，所述噴嘴蓋位于所述材料腔室的上方并具有多個噴嘴，所述加熱源的數(shù)量為兩個或兩個以上，均勻分布在所述材料腔室的下方，且每個所述加熱源具有獨立的控溫系統(tǒng)。該線性蒸發(fā)源裝置實現(xiàn)了分區(qū)控溫，從而提高了銅銦鎵硒共蒸發(fā)工藝中對蒸發(fā)量的控制靈活性，同時有效降低了因長時間使用導致的噴嘴堵塞對鍍膜均勻性的影響。
【專利說明】一種線性蒸發(fā)源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)源裝置，尤其涉及一種銅銦鎵硒薄膜電池工藝中的線性蒸發(fā)源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有高的光電轉(zhuǎn)換效率，以及較低的制作成本，而且性能穩(wěn)定，不會發(fā)生光誘導衰變，價格也低于傳統(tǒng)的晶體硅電池，因而成為各國太陽能電池材料的研究熱點之一。
[0003]銅銦鎵硒薄膜太陽能電池主要由玻璃襯底、鑰背電極、銅銦鎵硒吸收層、緩沖層、窗口層、減反射層和鋁電極組成，其中銅銦鎵硒吸收層是太陽能電池中的核心材料，制備高效銅銦鎵硒電池的關(guān)鍵技術(shù)之一是要獲得高質(zhì)量的吸收層。銅銦鎵硒薄膜的制備方法多種多樣，主要的制備方法大致可以歸結(jié)為真空制備技術(shù)和非真空制備技術(shù)兩大類。真空制備技術(shù)主要有多源共蒸發(fā)技術(shù)、濺射技術(shù)、分子束外延技術(shù)、化學氣相沉積技術(shù)等；而非真空制備技術(shù)包括電沉積、旋涂法和絲網(wǎng)印刷等方法。雖然銅銦鎵硒薄膜的制備方法多種多樣，但僅有多源共蒸發(fā)法和濺射后硒化法能夠制得高效率的銅銦鎵硒太陽能電池。多源共蒸發(fā)法和濺射后硒化法在日本、美國、德國無論是實驗室還是在生產(chǎn)線上都有采用。
[0004]濺射后硒化法工藝相對簡單，可以在大面積玻璃襯底上濺射金屬合金層，可以精確控制各組分元素的比例，后硒化材料可以采用氣態(tài)或固態(tài)的硒源，制備的薄膜性能優(yōu)良，適合大面積開發(fā)；多源共蒸發(fā)法，即將制備薄膜所需的銅、銦、鎵、硒原料在真空環(huán)境中加熱共蒸發(fā)，通過不同元素的組合反應而制備薄膜電池吸收層的工藝方法，其特點是小面積薄膜質(zhì)量好，膜厚與帶隙容易控制，電池效率較高，但大面積多源共蒸發(fā)時，對蒸發(fā)設(shè)備要求苛刻，蒸發(fā)過程不易控制，且均勻性不好把握，薄膜中元素分布與帶隙梯度就更不易控制。在多源共蒸發(fā)的過程中，會使用到蒸發(fā)源裝置對蒸發(fā)源進行蒸發(fā)，且蒸發(fā)源裝置性能的好壞直接影響到玻璃基板鍍膜層厚度的均勻性，因此，選擇好的蒸發(fā)源裝置是確保玻璃基板鍍膜層具有均勻性的重要條件`之一。
[0005]目前根據(jù)蒸發(fā)源的不同，可分為點源式與線源式兩種。其中，點源式只有45%的材料利用率，且點源與玻璃之間必須保持較大的距離才能保證鍍膜的均勻性，無法對超過1.5米的玻璃進行鍍膜，而且，膜厚均勻性對點源的蒸發(fā)量有極高的要求；而線源式的材料利用率大于70%，線源與玻璃之間的距離只需保持很小，且玻璃越長，其材料利用率越高，膜厚均勻性對線源的蒸發(fā)量要求較小。
[0006]現(xiàn)有的蒸發(fā)源裝置是把所有的待蒸物質(zhì)集中置于蒸發(fā)源裝置的加熱腔內(nèi)，然后通過蒸發(fā)源裝置的加熱板把加熱腔內(nèi)的物質(zhì)進行加熱蒸發(fā)形成蒸發(fā)物質(zhì)，蒸發(fā)物質(zhì)通過蒸發(fā)源裝置的蒸發(fā)源噴嘴后向四周擴散，擴散的蒸發(fā)物質(zhì)貼附于玻璃基板以實現(xiàn)玻璃基板的鍍膜。目前，線源的膜厚均勻性能達到±1%，但是隨著使用次數(shù)的增加，蒸發(fā)材料會在噴嘴上沉積，時間久了就會出現(xiàn)部分噴嘴孔徑變小，繼而在正常工藝過程中的原料蒸發(fā)量不足設(shè)定量，導致膜厚均勻性變差。由于現(xiàn)有的蒸發(fā)源裝置采用一個加熱源I對材料腔室8進行加熱(如圖1所示)，而這種方法容易導致材料腔室溫度不均勻，從而使得蒸發(fā)物質(zhì)的濃度不均勻，而且，由于長時間使用而導致的蒸發(fā)源噴嘴堵塞現(xiàn)象無法得到改善。
[0007]因此，亟需一種能為玻璃基板的均勻性鍍膜提供優(yōu)異條件的線性蒸發(fā)源裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種線性蒸發(fā)源裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，通過分區(qū)控溫的方式來解決銅銦鎵硒共蒸發(fā)工藝中因線源長時間使用后部分噴嘴堵塞而引起的膜厚均勻性變差的問題。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種線性蒸發(fā)源裝置，用于在基板上沉積薄膜，包括:材料腔室、噴嘴蓋和加熱源等，所述噴嘴蓋位于所述材料腔室的上方并具有多個噴嘴，所述加熱源的數(shù)量為兩個或兩個以上，均勻分布在所述材料腔室的下方，且每個所述加熱源具有獨立的控溫系統(tǒng)。所述控溫系統(tǒng)包括電壓源、操作系統(tǒng)和顯示屏等，可分別通過各個操作系統(tǒng)控制相應電壓源的輸出電壓。
[0010]優(yōu)選的，所述線性蒸發(fā)源裝置還包括膜厚檢測裝置，所述膜厚檢測裝置與所述加熱源一一對應，設(shè)置在所述噴嘴蓋的上方靠近所述基板的位置，用于實時監(jiān)測所述基板上薄膜沉積厚度。所述膜厚檢測裝置優(yōu)選為晶振傳感器。
[0011]優(yōu)選的，所述線性蒸發(fā)源裝置還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述加熱源一一對應，設(shè)置于所述材料腔室的內(nèi)壁上；所述控溫系統(tǒng)與所述膜厚檢測裝置以及所述溫度傳感器電性連接，所述控溫系統(tǒng)根據(jù)所述膜厚檢測裝置反饋的膜厚以及所述溫度傳感器反饋的溫度自動調(diào)整施加到所述加熱源上的電壓。
[0012]相鄰兩個所述加熱源的間距為其自身寬度的一半；所述加熱源優(yōu)選為加熱絲或加熱絲陣列。此時，所謂寬度即加熱絲的直徑或加熱絲陣列的寬度。
[0013]所述噴嘴的形狀為`孔狀和縫狀中的一種或兩種，由所述噴嘴蓋上凸伸出。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的線性蒸發(fā)源裝置實現(xiàn)了分區(qū)控溫，從而提高了銅銦鎵硒共蒸發(fā)工藝中對蒸發(fā)量的控制靈活性，同時有效降低了因長時間使用導致的噴嘴堵塞對鍍膜均勻性的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的線性蒸發(fā)源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的線性蒸發(fā)源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017]實施例1
一種線性蒸發(fā)源裝置，如圖2所示，用于在玻璃基板2上沉積薄膜，包括:材料腔室8、噴嘴蓋3和加熱源5，6，7，其中，噴嘴蓋3位于材料腔室8的上方并具有多個噴嘴4，噴嘴4為孔狀，均勻分布于噴嘴蓋3上；加熱源5，6，7均勻分布在材料腔室8的下方，每個加熱源即為一個加熱絲，相鄰兩個加熱絲之間的間距為加熱絲直徑的1/2，且每個加熱絲連接獨立的電壓源，并受獨立的操作系統(tǒng)控制，操作員可通過操作系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓源的輸出電壓。[0018]實際操作中，通過對制備好的薄膜進行膜厚測試，來檢測薄膜的均勻性。當發(fā)現(xiàn)某個區(qū)域的薄膜厚度較其他區(qū)域的薄膜厚度薄，則說明蒸發(fā)源相應區(qū)域的噴嘴發(fā)生一定程度的堵塞。操作員通過操作系統(tǒng)增大相應加熱絲的電壓，提高相應加熱絲的溫度，從而增大該區(qū)域的蒸發(fā)量，使該區(qū)域的膜厚增加，與其他區(qū)域膜厚保持一致，保證鍍膜均勻性。
[0019]實施例2
本實施例中與實施例1相同或相似的技術(shù)內(nèi)容不再贅述。
[0020]與實施例1不同的是，本實施例中，噴嘴4為縫狀，均勻分布于噴嘴蓋3上，由噴嘴蓋3上凸伸出。每個加熱源均為一個加熱絲陣列，相鄰兩個加熱源的間距為加熱絲陣列寬度的1/2，每個加熱源連接獨立的電壓源，并受獨立的操作系統(tǒng)控制，操作員可通過操作系統(tǒng)調(diào)節(jié)電壓源的輸出電壓。
[0021]本實施例中，線性蒸發(fā)源裝置還包括三個晶振傳感器，且晶振傳感器分別與加熱源5，6，7 —一對應，設(shè)置在噴嘴蓋3上方靠近玻璃基板2的位置，用于實時監(jiān)測三個區(qū)域的玻璃基板2上薄膜沉積厚度。當操作員發(fā)現(xiàn)其中某個區(qū)域的薄膜厚度較其他區(qū)域減薄，則可以確定該區(qū)域的噴嘴發(fā)生一定程度的堵塞，通過操作系統(tǒng)調(diào)節(jié)相應電壓源的輸出電壓值，提高該區(qū)域加熱源的溫度，從而增大該區(qū)域的蒸發(fā)量，使該區(qū)域的膜厚增加，與其他區(qū)域膜厚保持一致，保證鍍膜均勻性。
[0022]實施例3
本實施例中與實施例2相同或相似的技術(shù)內(nèi)容不再贅述。
[0023]與實施例2不同的是，本實施例中，噴嘴4為孔狀和縫狀兩種形狀，均勻分布于噴嘴蓋3上，由噴嘴蓋3上凸伸出。此外，該線性蒸發(fā)源裝置還包括三個溫度傳感器，且溫度傳感器分別與加熱源5，6, 7 對應，設(shè)置于材料腔室8的內(nèi)壁上。加熱源的操作系統(tǒng)電性連接對應的晶振傳感器和溫`度傳感器，并根據(jù)晶振傳感器反饋的膜厚以及溫度傳感器反饋的溫度自動調(diào)節(jié)施加到相應加熱源上的電壓。
[0024]本實施例的技術(shù)方案可以實現(xiàn)加熱源溫度的自動調(diào)節(jié)，從而避免了由于蒸發(fā)源長期使用而導致的噴嘴堵塞所引起的膜厚不均勻現(xiàn)象，有效保證了鍍膜均勻性。
[0025]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種線性蒸發(fā)源裝置，用于在基板上沉積薄膜，包括:材料腔室、噴嘴蓋和加熱源，所述噴嘴蓋位于所述材料腔室的上方并具有多個噴嘴，其特征在于:所述加熱源的數(shù)量為兩個或兩個以上，均勻分布在所述材料腔室的下方，且每個所述加熱源具有獨立的控溫系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于還包括膜厚檢測裝置，所述膜厚檢測裝置與所述加熱源一一對應，設(shè)置在所述噴嘴蓋的上方靠近所述基板的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述加熱源一一對應，設(shè)置于所述材料腔室的內(nèi)壁上；所述控溫系統(tǒng)與所述膜厚檢測裝置以及所述溫度傳感器電性連接，所述控溫系統(tǒng)根據(jù)所述膜厚檢測裝置反饋的膜厚以及所述溫度傳感器反饋的溫度自動調(diào)節(jié)施加到所述加熱源上的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于所述控溫系統(tǒng)包括電壓源、操作系統(tǒng)和顯示屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于所述膜厚檢測裝置為晶振傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于相鄰兩個所述加熱源的間距為其自身寬度的一半。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于所述加熱源為加熱絲或加熱絲陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于所述噴嘴的形狀為孔狀和縫狀中的一種或兩種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于所述噴嘴由所述噴嘴蓋上凸伸出。`
【文檔編號】C23C14/26GK103866239SQ201210552916
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】于大洋, 王葛, 丁建 申請人:北京漢能創(chuàng)昱科技有限公司