一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，包括：將柔性的襯底平鋪輸送的輸送機(jī)構(gòu)，進(jìn)行沉積反應(yīng)的沉積箱，與沉積箱相接的溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)，洗刷襯底的滾筒洗刷機(jī)構(gòu)，烘干襯底的烘干裝置；所述沉積箱、滾筒洗刷機(jī)構(gòu)和烘干裝置沿著襯底的輸送方向依次設(shè)置。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可連續(xù)化、批量化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，屬于薄膜太陽(yáng)能電池制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說(shuō)明】一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及薄膜太陽(yáng)能電池制造工藝，具體的說(shuō)，涉及一種卷對(duì)卷制備柔性銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的硫化鎘緩沖層薄膜的制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽(yáng)能電池因?yàn)榫哂懈咿D(zhuǎn)換效率及低材料制造成本等優(yōu)點(diǎn)，因此被視為未來(lái)最有發(fā)展?jié)摿Φ谋∧ぬ?yáng)能電池種類之一。CIGS薄膜太陽(yáng)能電池是一種層狀結(jié)構(gòu)的薄膜電池，一般由襯底、背電極、CIGS吸收層、緩沖層、透明導(dǎo)電氧化層以及正面金屬電極等部分組成，其中緩沖層的作用是為了與P型的CIGS吸收層形成P-N結(jié)從而分離光生載流子。目前，緩沖層有CdS，ZnS, Zn (O, S，0H)等材料，但是還沒(méi)有在性能上能超過(guò)CdS系的緩沖層。而且研究表明，摻入Cd對(duì)太陽(yáng)能電池性能的提高起著至關(guān)重要的作用。
[0003]CdS薄膜制備的方法多種多樣，如:CBD、真空蒸發(fā)、分子束外延、近空間升華、電鍍、噴涂熱分解、濺射等。迄今為止，基于CBD-CdS法制作的太陽(yáng)能電池效率最高，而且設(shè)備要求簡(jiǎn)單，不像真空蒸發(fā)、分子束外延、濺射等方法需要昂貴的真空設(shè)備。
[0004]由于銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池是由多層薄膜疊加而成，每一層薄膜的制備方法可能都不一樣；制備單一層薄膜的方法，甚至步驟也不盡相同，容易造成生產(chǎn)工藝上的不連續(xù)。所使用的襯底若為柔性襯底，則加大了制備的難度。傳統(tǒng)單一塊狀的生產(chǎn)模式始終制約產(chǎn)業(yè)化的需要。因而要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效率、連續(xù)化的生產(chǎn)是目前所面臨的挑戰(zhàn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的制備硫化鎘緩沖層薄膜生產(chǎn)不連續(xù)、步驟不連貫、效率低等技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是:提供一種高品質(zhì)、高效率、連續(xù)化、低成本、產(chǎn)業(yè)化模式的卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，包括:將柔性的襯底平鋪輸送的輸送機(jī)構(gòu)，進(jìn)行沉積反應(yīng)的沉積箱，與沉積箱相接的溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)，洗刷襯底的滾筒洗刷機(jī)構(gòu)，烘干襯底的烘干裝置；所述沉積箱、滾筒洗刷機(jī)構(gòu)和烘干裝置沿著襯底的輸送方向依次設(shè)置。
[0008]輸送機(jī)構(gòu)包括:位于襯底輸送路線首端和尾端的、將襯底纏繞成卷的卷筒,位于襯底輸送路線中的、導(dǎo)引襯底的輸送方向的多個(gè)導(dǎo)輥，將襯底定位在沉積箱和烘干裝置中的多個(gè)調(diào)整輥。
[0009]沉積箱內(nèi)均勻分布有若干個(gè)超聲波震蕩器。
[0010]溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)包括:依次相接的第一流量控制器、水泵、三通閥、混合箱、蛇形盤管換熱器、保溫容器、第二流量控制器；第一流量控制器和第二流量控制器分別與沉積箱相接；三通閥的另一端通入溶液。
[0011]襯底的正面為硫化鎘薄膜，滾筒洗刷機(jī)構(gòu)與襯底的背面相接觸。[0012]烘干裝置的前后兩端各設(shè)有一個(gè)調(diào)整輥，襯底穿過(guò)烘干裝置。
[0013]一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的方法，使用一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，包括如下步驟:a.襯底展開:將成卷的襯底通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)展開；b.溶液配置:用于沉積反應(yīng)的溶液的配置；c.溶液加熱:溶液通過(guò)溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)加熱；d.反應(yīng)沉積:溶液注入沉積箱，在襯底上均勻流動(dòng)，在襯底的正面生長(zhǎng)出硫化鎘薄膜；e.襯底的輸送:襯底從反應(yīng)沉積工序移至清洗工序；f.襯底的清洗:對(duì)襯底的背面進(jìn)行清洗，得到潔凈的襯底；g.潔凈的襯底的輸送:將潔凈的襯底輸送至烘干工序；h.表面烘干:通過(guò)烘干裝置烘干襯底兩面的水分，固化表面襯底收起:將襯底纏繞成卷。
[0014]步驟a中，展開的襯底同時(shí)置于沉積箱、滾筒洗刷機(jī)構(gòu)和烘干裝置中。
[0015]步驟c中，加熱的溫度為60_90°C ;步驟d中，反應(yīng)時(shí)間為8_30min。
[0016]步驟d至i連續(xù)進(jìn)行。
[0017]總的說(shuō)來(lái)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018](I)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證了高質(zhì)量的硫化鎘緩沖層薄膜的情況下，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化、規(guī)模化的加工，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的步驟或工藝脫節(jié)的問(wèn)題。有效提高生產(chǎn)效率，制備的薄膜質(zhì)量均勻。
[0019](2)本實(shí)用新型可以銜接制備每一層薄膜的卷對(duì)卷裝置，尤其是類似CIGS太陽(yáng)能電池這種多層薄膜結(jié)構(gòu)的情況，包括卷對(duì)卷的磁控濺射裝置，卷對(duì)卷的真空蒸發(fā)裝置以及卷對(duì)卷的非真空旋涂裝置等。
[0020](3)本實(shí)用新型利用柔性襯底卷筒的方法，可以將半成品在制備其余薄膜所需的卷對(duì)卷裝置上面進(jìn)行安裝，就像更換“膠卷” 一樣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)步驟或工藝的連續(xù)和規(guī)?；纳a(chǎn)，為大規(guī)模生產(chǎn)提供了條件。改變了以往需將大片卷狀長(zhǎng)條的柔性襯底進(jìn)行裁剪以符合下一道工序設(shè)備要求的情況。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]其中，11和14是卷筒，12是導(dǎo)輥，13是調(diào)整輥，21是沉積箱，22是超聲波震蕩器，31是第一流量控制器，32是水泵，33是三通閥，34是混合箱，35是蛇形盤管換熱器，36是保溫容器，37是第二流量控制器，4是滾筒洗刷機(jī)構(gòu)，5是烘干裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024]圖1所示，一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，包括:將柔性的襯底平鋪輸送的輸送機(jī)構(gòu)，進(jìn)行沉積反應(yīng)的沉積箱，與沉積箱相接的溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)，洗刷襯底的滾筒洗刷機(jī)構(gòu)，烘干襯底的烘干裝置；沉積箱、滾筒洗刷機(jī)構(gòu)和烘干裝置沿著襯底的輸送方向依次設(shè)置。
[0025]輸送機(jī)構(gòu)包括:位于襯底輸送路線首端和尾端的、將襯底纏繞成卷的卷筒,位于襯底輸送路線中的、導(dǎo)引襯底的輸送方向的多個(gè)導(dǎo)輥，將襯底定位在沉積箱和烘干裝置中的多個(gè)調(diào)整輥。調(diào)整輥成對(duì)設(shè)置，一對(duì)調(diào)整輥位于沉積箱內(nèi)的前后兩端，將襯底平鋪拉緊在沉積箱中，從而襯底的正面與沉積箱內(nèi)的溶液接觸；一對(duì)調(diào)整輥位于烘干裝置的前后兩端，將襯底平鋪拉緊在烘干裝置中實(shí)現(xiàn)雙面烘干。
[0026]沉積箱內(nèi)均勻分布有若干個(gè)超聲波震蕩器，對(duì)溶液進(jìn)行超聲波震蕩，在襯底的正面(即圖中朝向下方的面)生成硫化鎘薄膜。
[0027]溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)包括:依次相接的第一流量控制器、水泵、三通閥、混合箱、蛇形盤管換熱器、保溫容器、第二流量控制器；第一流量控制器和第二流量控制器分別與沉積箱相接；三通閥的另一端通入配好的溶液。
[0028]襯底的正面為硫化鎘薄膜，滾筒洗刷機(jī)構(gòu)與襯底的背面相接觸，洗刷非沉積表面，圖中為襯底的上表面。滾筒可設(shè)置一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)。滾筒洗刷的材料是橡膠或塑料。
[0029]烘干裝置的前后兩端各設(shè)有一個(gè)調(diào)整輥，襯底穿過(guò)烘干裝置，烘干裝置對(duì)襯底的正反兩面進(jìn)行烘干。
[0030]—種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的方法,使用一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，具體包括以下幾個(gè)步驟:
[0031](I)卷筒襯底展開:將柔性的襯底置于輸送機(jī)構(gòu)上；
[0032](2)溶液配制:將醋酸鎘、硫脲、乙酸鎘、乙酸銨、氨水、去離子水按一定比例混合制成反應(yīng)溶液，然后裝于混合箱中。
[0033](3)溶液加熱:溶液進(jìn)入蛇形盤管換熱器加熱至70°C，然后流入到保溫容器中；
[0034](4)反應(yīng)沉積:用水泵將溶液輸入到沉積箱中，控制兩端的第一、第二流量控制器調(diào)節(jié)流量，控制超聲波震蕩器的頻率，使溶液在襯底上均勻的流動(dòng)，生長(zhǎng)出高質(zhì)量的硫化鎘薄膜；反應(yīng)時(shí)間為1min ；
[0035](5)硫化鎘柔性襯底向前運(yùn)動(dòng):輸送機(jī)構(gòu)將沉積硫化鎘的一段襯底移至下一個(gè)工序;
[0036](6)非沉積表面的清洗:用若干個(gè)滾筒清洗非沉積表面的雜質(zhì)或污垢；
[0037](7)潔凈柔性襯底向前運(yùn)動(dòng):輸送機(jī)構(gòu)將潔凈的襯底移至下一個(gè)工序；
[0038](8)表面烘干:用烘干裝置烘干兩面的水份，固化表面；
[0039](9)卷筒襯底收起:將制備好的柔性襯底卷起，備用。
[0040]上述整個(gè)過(guò)程(包括沉積過(guò)程、清洗過(guò)程和烘干過(guò)程)連續(xù)進(jìn)行，中途無(wú)間斷。
[0041]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，其特征在于:包括: -將柔性的襯底平鋪輸送的輸送機(jī)構(gòu)， -進(jìn)行沉積反應(yīng)的沉積箱， -與沉積箱相接的溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)， -洗刷襯底的滾筒洗刷機(jī)構(gòu)， -烘干襯底的烘干裝置； 所述沉積箱、滾筒洗刷機(jī)構(gòu)和烘干裝置沿著襯底的輸送方向依次設(shè)置。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，其特征在于:所述輸送機(jī)構(gòu)包括: -位于襯底輸送路線首端和尾端的、將襯底纏繞成卷的卷筒， -位于襯底輸送路線中的、導(dǎo)引襯底的輸送方向的多個(gè)導(dǎo)輥， -將襯底定位在沉積箱和烘干裝置中的多個(gè)調(diào)整輥。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，其特征在于:所述沉積箱內(nèi)均勻分布有若干個(gè)超聲波震蕩器。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，其特征在于:所述溶液加熱循環(huán)機(jī)構(gòu)包括:依次相接的第一流量控制器、水泵、三通閥、混合箱、蛇形盤管換熱器、保溫容器、第二流量控制器；第一流量控制器和第二流量控制器分別與沉積箱相接；三通閥的另一端通入溶液。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，其特征在于:所述襯底的正面為硫化鎘薄膜，滾筒洗刷機(jī)構(gòu)與襯底的背面相接觸。
6.按照權(quán)利要求2所述的一種卷對(duì)卷高效制備硫化鎘薄膜的裝置，其特征在于:所述烘干裝置的前后兩端各設(shè)有一個(gè)調(diào)整輥，襯底穿過(guò)烘干裝置。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK203820886SQ201420122589
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】湯勇, 黃云翔, 楊曉軍, 曾海峰, 鐘?；? 孫超衛(wèi) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)