專利名稱：化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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(dǎo)體太陽能電池薄 膜的化學(xué)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(dǎo)致的二氧化碳排放嚴(yán)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。基于光伏效應(yīng)的太 陽能電池正是這樣一種可再生新能源。當(dāng)前，人們對(duì)太陽能的開發(fā)和利用日趨重視，市場(chǎng)對(duì) 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(shì)和新熱點(diǎn)。通過化學(xué)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(jìn)行反應(yīng)生成薄膜沉積的化學(xué)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(jìn)行反應(yīng)沉積形成薄膜的化學(xué)液 浴沉積(CBD，Chemical Bath Disposition)。與已獲得廣泛應(yīng)用的化學(xué)氣相沉積(CVD)相 比，化學(xué)液浴沉積(CBD)的應(yīng)用還寥寥無幾。最近幾年來的實(shí)驗(yàn)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(dāng)上述三組份混合溶液升溫至50 90°C之間時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(dá)到溶液組分均勻。當(dāng)處理大面積薄膜時(shí)，這種攪拌機(jī)攪拌溶 液，或是泵打循環(huán)溶液的方式將浪費(fèi)大量溶液化合物，且?guī)泶罅繌U液處理。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備，運(yùn)用一種在距形平面 上可調(diào)控?fù)u動(dòng)而達(dá)到層流運(yùn)動(dòng)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(jī)購(gòu)組成。采用適當(dāng)?shù)脑?，許多化合 物半導(dǎo)體薄膜(厚度IO-SOOnm)能有效而成功地鍍?cè)诮谝后w中的基片表面，形成II-VI 族半導(dǎo)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(shí)用新型提供的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備包括液體槽和搖擺機(jī)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(jī)構(gòu)包括一安裝在所述基座上的電機(jī)，所述電機(jī)通過傳動(dòng)部件帶動(dòng)一傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述傳 動(dòng)軸通過帶軸承的固定架固定在所述基座上；所述傳動(dòng)軸的一端具有第一偏心軸，所述傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)支撐部件，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)支撐部件，該第四轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)支撐部件為調(diào)心球軸承。優(yōu)選的，所述傳動(dòng)部件包括齒輪和帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶。優(yōu)選的，所述傳動(dòng)部件包括齒輪和帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條。優(yōu)選的，所述液體槽包括進(jìn)液口和排液口。優(yōu)選的，所述進(jìn)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(jìn)水口，所述進(jìn)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(yuǎn)距離控制溫度，搖擺時(shí)間，放液， 進(jìn)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(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備能夠使大面積基片水平地置放在長(zhǎng)方體液體槽 中，通過對(duì)液體槽的可控?fù)u擺的幅度及速度來達(dá)到化學(xué)水溶液的均勻以及傳質(zhì)而取得大面 積均勻化學(xué)液浴鍍膜。由于既不需要攪拌機(jī)，也不用循環(huán)泵，故只需要使用最少的化學(xué)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(zhǎng)方體液體槽的擺動(dòng)，即 可達(dá)到均勻的層流鍍膜。

通過附圖中所示的本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本實(shí)用新型的上述及 其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未 刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備示意圖；圖2和圖3為搖擺機(jī)構(gòu)示意圖；圖4為說明本實(shí)用新型化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備搖擺機(jī)構(gòu)的俯視圖；圖5為擺動(dòng)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(shí)用新型的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施方式
圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備示意圖，圖2和圖3為搖擺機(jī) 構(gòu)示意圖，圖4為說明本實(shí)用新型化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備搖擺機(jī)構(gòu)的俯視圖，圖5為擺動(dòng)效果曲 線示意圖。為使本實(shí)用新型的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合圖1至圖5對(duì) 本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充 分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣。本實(shí)用新型的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備包括液體槽702和搖擺機(jī)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(jī)構(gòu)包括一安裝在所述基座700上的電機(jī)706，所述電機(jī)706通過傳 動(dòng)部件帶動(dòng)一傳動(dòng)軸708轉(zhuǎn)動(dòng)，所述傳動(dòng)軸708通過帶軸承的固定架709固定在所述基座 700上。傳動(dòng)部件包括齒輪707和帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶715，在其他實(shí)施例中，傳動(dòng)部件還 可以由齒輪和帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條組成。傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)支撐部件713，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)支撐部件723，該第四轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)支撐部件711和721為普通軸承，轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)功能之外，還可以做軸向的位移。液體槽702包括進(jìn)液口 40和排液口 50，進(jìn)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(jìn)水口 60，所述進(jìn)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(zhǎng)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(shí)用新型的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備，還進(jìn)一步包括一遙控操作面板，用以遠(yuǎn)距離控 制溫度，搖擺時(shí)間，放液，進(jìn)液，和漂洗等過程。電機(jī)706帶動(dòng)傳動(dòng)軸708轉(zhuǎn)動(dòng)后，傳動(dòng)軸708兩端的偏心軸710和720轉(zhuǎn)動(dòng)。偏 心軸710和720分別帶動(dòng)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(gè)角，使整個(gè)液體槽702 作搖擺運(yùn)動(dòng)，A、B、C、D四個(gè)角的運(yùn)動(dòng)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(shí)用新型的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備還包括一恒溫循環(huán)裝置(圖中未示出)對(duì)液體槽 702中的液體200進(jìn)行加熱至50 90°C，較優(yōu)化的溫度為55 75°C。基片100 (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(jìn)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(jìn)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(dòng)開關(guān)或遙控開關(guān)，開啟液體槽下方的電機(jī)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(jì)時(shí)。此時(shí)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(xué)液浴鍍膜實(shí)質(zhì)上室一沉淀化學(xué)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(gè)增長(zhǎng)區(qū)域 [Ortege-Borges, R.，Lincot D, -J. Electrochem, S0C.，1993，140，3464]①膜厚增長(zhǎng)誘導(dǎo) 期；②隨時(shí)間線性增長(zhǎng)期；③膠體增長(zhǎng)期；這三個(gè)增長(zhǎng)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(dāng)化學(xué)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(shí)用新型的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)液體槽擺軸，結(jié)合一固定 支架而使長(zhǎng)方體形狀的液體槽平緩而均勻地?fù)u動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)置于液體槽中的玻璃基片等獲 得均勻的化學(xué)液浴鍍膜。采用適當(dāng)?shù)脑希S多化合物半導(dǎo)體薄膜(厚度IO-SOOnm)能有 效而成功地鍍?cè)诮谝后w中的基片表面，形成II-VI族半導(dǎo)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(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)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(shí)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(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變 化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí) 質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的 保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于包括液體槽和搖擺機(jī)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(jī)構(gòu)包括一安裝在所述基座上的電機(jī)，所述電機(jī)通過傳動(dòng)部件帶動(dòng)一傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述傳動(dòng)軸 通過帶軸承的固定架固定在所述基座上；所述傳動(dòng)軸的一端具有第一偏心軸，所述傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)支撐部件，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)支撐部件，該第四轉(zhuǎn)動(dòng)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(xué)液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)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(xué)液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述傳動(dòng)部件包括齒輪和 帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述傳動(dòng)部件包括齒輪和 帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述液體槽包括進(jìn)液口和 排液口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述進(jìn)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(xué)液浴鍍膜設(shè)備，其特征在于所述液體槽包括進(jìn)水口，所 述進(jìn)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(xué)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(xué)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(xué)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(yuǎn)距離控制溫度，搖擺時(shí)間，放液，進(jìn)液，和漂洗等過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)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(shí)用新型公開了一種化學(xué)液浴鍍膜設(shè)備，包括液體槽和搖擺機(jī)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(jī)構(gòu)包括一安裝在所述基座上的電機(jī)，電機(jī)通過傳動(dòng)部件帶動(dòng)一傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸通過帶軸承的固定架固定在所述基座上；傳動(dòng)軸的一端具有第一偏心軸，傳動(dòng)軸的另一端具有第二偏心軸；第一偏心軸通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)支撐部件，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)支撐部件，該第四轉(zhuǎn)動(dòng)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(hào)C23C26/00GK201785490SQ20102026049
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)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(qǐng)人:福建鈞石能源有限公司