專利名稱：一種處理制備cigs太陽能電池吸收層的硒化爐及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐及制備方法，特別涉及一種采用固態(tài)硒源法對柔性CIGS太陽能電池預(yù)制層連續(xù)式快速硒化處理形成吸收層的硒化爐及制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能取之不盡、清潔無污染且隨處可得。在當(dāng)今世界面臨能源危機(jī)、環(huán)境污染、全球變暖的背景下，利用太陽能取代傳統(tǒng)能源是解決能源危機(jī)的有效途徑之一。太陽能電池是一種將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。太陽能電池的推廣應(yīng)用關(guān)鍵在于成本的降低。太陽能電池的成本包括材料的消耗、制備儀器、生產(chǎn)耗時和生產(chǎn)耗能。相對單晶硅、 多晶硅太陽能電池，薄膜電池其所使用的原材料量很少，故原材料供給的短缺造成價格暴漲的現(xiàn)象發(fā)生的概率較低，因此薄膜電池非常有望實現(xiàn)低價高效的目標(biāo)。其中，銅銦鎵硒 (CuInl-xGaxSe2或者CIGS)薄膜被看作是所有薄膜太陽電池技術(shù)中最有希望實現(xiàn)低價、高效、性能穩(wěn)定的光伏材料。原因主要有以下幾點1)CIGS的帶隙可以調(diào)控，達(dá)到與太陽光譜相匹配的數(shù)值d)CIGS薄膜太陽電池的性能非常穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的抗輻射能力，非常適合作為空間衛(wèi)星的發(fā)電部件；3)CIGS薄膜是一種直接帶隙化合物半導(dǎo)體材料，對太陽光的吸收系數(shù)很高；4)更重要的是，在各種材料的薄膜電池和薄膜光伏組件中，CIGS薄膜太陽電池都取得了最高的轉(zhuǎn)換效率。吸收層銅銦鎵硒薄膜是CIGS太陽能電池的核心部分，吸收層的制備方法稱為電池的技術(shù)路線。目前效率處于領(lǐng)先狀態(tài)的CIGS太陽能電池都是在真空條件下獲得，如多元共蒸法和磁控濺射后硒化法。雖然這些真空沉積技術(shù)能夠制備出轉(zhuǎn)換效率高的CIGS薄膜電池，但是精密的真空設(shè)備需要很大的設(shè)備投資，生產(chǎn)周期長，這使得電池的生產(chǎn)成本較高。相對真空技術(shù)，非真空技術(shù)如電沉積、絲網(wǎng)印刷、噴涂熱解等，其設(shè)備投資小、原料利用高、生長速度快。因此，低成本的非真空技術(shù)的開發(fā)受到熱捧。無論是磁控濺射法還是非真空方法制備的CIGS薄膜，要想獲得高質(zhì)量的吸收層，必須將制備具有一定比例的CiuIrufei 或CiuIrufeije前驅(qū)膜在義氣氛中高溫退火處理(硒化處理)以形成具有較高結(jié)晶質(zhì)量的CIGS薄膜。用于硒化處理的裝置稱為硒化爐，現(xiàn)有的硒化爐都是基于玻璃襯底CIGS太陽能電池分批式封閉熱處理爐。在該方案中，數(shù)片表面沉積有前驅(qū)膜的襯底分層置于硒化爐中，然后在低于1°C /s升溫速率下加熱到450 600°C在或Se氣氛中反應(yīng)30分鐘到數(shù)小時之間。該分批式封閉硒化爐的問題是，每批次都要經(jīng)過抽真空、加熱、保溫、降溫過程，周期長、能耗大，對于提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本不利。美國專利5578503中描述了現(xiàn)有技術(shù)方法采用快速熱處理(RTP)的硒化方案，方案中將帶有前驅(qū)膜的襯底置于快速退火爐中以較快的速率10°C /s升到反應(yīng)溫度。雖然提高了升溫速率但是該設(shè)計還是分批式處理方式，且每次只能放置一片襯底。太陽能電池的發(fā)展方向之一是柔性太陽能電池，因為以柔性材料為襯底的電池質(zhì)量輕、便于攜帶運(yùn)輸、應(yīng)用范圍廣，而且可以實現(xiàn)卷對卷大面積連續(xù)生產(chǎn)。為實現(xiàn)柔性太陽能電池的卷繞生產(chǎn)，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和設(shè)備都將要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改造。上述針對硬質(zhì)襯底的分批式封閉硒化爐顯然不能實現(xiàn)柔性電池的連續(xù)化卷繞生產(chǎn)。中國專利CN中提供了一種可以進(jìn)行卷對卷反應(yīng)的快速熱處理裝置。該方案中供應(yīng)腔、接收腔和反應(yīng)腔相連通，反應(yīng)過程可以在預(yù)制層由供應(yīng)腔傳送到接收腔的過程進(jìn)行，也可以多次往返過程中進(jìn)行。該方案雖然可實現(xiàn)卷繞式的硒化處理，但是需要將覆有預(yù)制層的襯底放置于供應(yīng)腔中或接收腔中與外界隔離，因此不能實現(xiàn)在線硒化處理。且該方案不能對襯底背面進(jìn)行保護(hù)，在硒化過程中襯底會與硒反應(yīng)。硒化過程采用不同的硒源又分為Hje硒化法和固態(tài)硒源硒化法。Hje的活性好， 易于產(chǎn)生原子硒與金屬層反應(yīng)生成CIGS晶相，氣態(tài)的Hje可以容易通過控制氣流的大小來實現(xiàn)氣氛濃度和氣壓的控制，不僅可以適用于封閉式硒化爐同時可以適用于開放式連續(xù)硒化爐，所以用于生產(chǎn)的硒化過程均采用Hje做硒源。但是硒化氫是一種劇毒氣體，人的允許吸入量為0. 5ppm，易燃易爆，運(yùn)輸困難，使用要求極為嚴(yán)格。固態(tài)硒源硒化法是固態(tài)硒粉或顆粒作為硒源，加熱產(chǎn)生硒蒸汽，金屬預(yù)制層在硒蒸汽氣氛中熱處理。此方法安全無毒，設(shè)備簡單，具有成本優(yōu)勢。固態(tài)％源法是發(fā)展前景很好的新技術(shù)。現(xiàn)有報道中固態(tài)硒源法都是通過熱蒸發(fā)調(diào)節(jié)硒蒸氣壓，且都是針對封閉式硒化爐。這種方案都是分批將數(shù)片覆有預(yù)制層的襯底和所需固態(tài)硒源置于硒化爐中，在真空狀態(tài)將襯底和硒源加熱進(jìn)行硒化反應(yīng)。針對連續(xù)式硒化爐，需要大量的硒源以補(bǔ)充生產(chǎn)消耗，且需要硒蒸汽供應(yīng)的穩(wěn)定性和方便的可調(diào)性。采用現(xiàn)有的硒蒸汽供應(yīng)方法顯然不能達(dá)到上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有CIGS太陽能電池吸層制備時技術(shù)難度高、處理周期較長、耗能大的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可快速硒化處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐及制備方法。為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的硒化爐包括依次連接并構(gòu)成硒化爐狹長的扁形爐腔的過渡段、快速加熱段、硒化反應(yīng)段和冷卻段，所述的硒化爐的爐腔兩側(cè)分別裝有入口傳動輥和出口傳動輥，所述的硒化反應(yīng)段設(shè)有通至硒化反應(yīng)段腔內(nèi)的硒蒸汽入口并通過硒蒸汽入口連接外部
硒蒸汽產(chǎn)生裝置。所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的爐腔的入口、出口、過渡段與快速加熱段的連接處、快速加熱段與硒化反應(yīng)段的連接處、硒化反應(yīng)段與冷卻段的連接處均各設(shè)有上下兩塊擋板，兩塊擋板間留出供處理材料通過的夾縫。所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的過渡段的外側(cè)包覆有過渡段水冷裝置，過渡段上設(shè)有直通過渡段腔內(nèi)的過渡段氣體進(jìn)氣管道。所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的快速加熱段的腔內(nèi)上下方均設(shè)有加熱感應(yīng)線圈，上下感應(yīng)線圈之間留有供處理材料通過的夾縫。所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的快速加熱段的腔內(nèi)上下方均設(shè)有用于加熱的紅外燈或鹵素?zé)?。所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的硒化反應(yīng)段外側(cè)包覆控溫加熱裝置，反應(yīng)腔內(nèi)下部設(shè)有石墨墊，硒化反應(yīng)段的下部設(shè)有一直通腔內(nèi)的硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道，反應(yīng)腔內(nèi)上部設(shè)有一夾層，所述的夾層上設(shè)有若干不規(guī)則分布的小通孔， 夾層與反應(yīng)腔上壁之間形成夾層腔，硒蒸汽入口通至夾層腔，反應(yīng)腔兩側(cè)分別設(shè)有第一排氣管口和第二排氣管口。所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的冷卻段設(shè)有直通腔內(nèi)的冷卻段進(jìn)氣管道，冷卻段外側(cè)包覆冷卻段水冷裝置。所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，所述的硒化爐的爐腔下部均裝有傳動輥或傳送帶。一種采用上述硒化爐處理制備CIGS太陽能電池吸收層的方法，包括以下步驟1)、在保護(hù)氣氛下，將覆有預(yù)制層的金屬襯底從爐腔入口給入，經(jīng)過過渡段，到達(dá)快速加熱段時快速加熱到700 800°C，升溫速率5°C /s 50°C /s ；2)、在保護(hù)氣氛下，將加熱到700 800°C覆有預(yù)制層的金屬襯底保溫3 IOs ；3)、當(dāng)步驟中2)的金屬襯底到達(dá)硒化反應(yīng)段時，在N2+&的氣氛中硒化反應(yīng)3 5min，硒化溫度為700 800°C ；4)、當(dāng)硒化后得到吸收層的金屬襯底達(dá)到冷卻段時，在冷卻段的保護(hù)氣氛中冷卻后從爐腔出口輸出，冷卻降溫速率5 20°C /s。本發(fā)明的技術(shù)效果在于，硒化爐包括過渡段、快速加熱段、硒化反應(yīng)段、冷卻段。過渡段、快速加熱段、硒化反應(yīng)段、冷卻段的內(nèi)腔依次連通，形成狹長的扁形通道爐腔。過渡段、快速加熱段、冷卻段內(nèi)充滿惰性保護(hù)氣體，硒化反應(yīng)段內(nèi)(反應(yīng)腔)為惰性氣體和硒蒸汽或硫蒸汽的混合氣體。爐腔入口(過渡段入口)、出口(冷卻段出口)和各段連接處留有狹縫，且設(shè)有惰性氣體入口形成氣幕，防止各區(qū)之間氣體的互串。在硒化反應(yīng)段設(shè)有惰性氣體和硒蒸汽或硫蒸汽混合氣體的入口。為使該段爐腔內(nèi)硒蒸汽的分布均勻，該段爐腔內(nèi)設(shè)有夾層，混合氣體先通入夾層內(nèi)，再由夾層上不規(guī)則分布的氣孔通入反應(yīng)腔。為防止覆有預(yù)制層金屬襯底的背面在反應(yīng)腔中被腐蝕，在反應(yīng)腔下部設(shè)有由石墨制備的氣墊裝置，金屬襯底背面緊貼氣墊滑過。反應(yīng)腔兩端(與快速加熱段、冷卻段的連接處)有氣體排出口，該腔內(nèi)混合氣體在兩側(cè)惰性氣體的驅(qū)趕下由氣體排出口排出。硒化反應(yīng)段也可以設(shè)置多個反應(yīng)區(qū)，每個區(qū)通入不同的反應(yīng)氣體。爐腔內(nèi)氣壓略高于大氣壓，腔內(nèi)其余的惰性氣體由爐腔入口和出口排出。過渡段溫度為室溫，配有水冷裝置，防止熱傳導(dǎo)致使帶材未進(jìn)入爐腔的部分溫度升高。快速加熱段通過先進(jìn)的橫向磁場分布的感應(yīng)加熱裝置，可以使帶材快速均勻升溫。硒化反應(yīng)段的加熱方式采用常規(guī)的電熱絲加熱方式，保持硒化所需的溫度。惰性氣體或混合氣體在進(jìn)入快速加熱段或硒化反應(yīng)段前進(jìn)行預(yù)熱處理，以達(dá)到各段所設(shè)溫度。冷卻段，通過流通的惰性氣體使帶材降溫，同時配有水冷裝置加速降溫。連續(xù)供應(yīng)可控硒蒸汽由硒源供應(yīng)裝置產(chǎn)生，該裝置有固態(tài)硒源儲料室、連續(xù)送料裝置和高溫氣化室構(gòu)成。硒源儲料室可以一次放入大量固態(tài)硒粉或顆粒，不需要頻繁加料即可滿足連續(xù)生產(chǎn)所需。連續(xù)送料裝置將儲料室中的固態(tài)硒送到高溫氣化室中產(chǎn)生硒蒸汽，產(chǎn)生的硒蒸汽通過加熱保溫的管道通入反應(yīng)腔。通過控制送料速度可以很容易實現(xiàn)對硒蒸汽的控制，且提高了安全性。較小的氣化室，加熱容易耗能少，較高的溫度可以提高硒蒸汽的活性。
硒化爐兩側(cè)裝有傳動輥，以實現(xiàn)帶材在爐腔內(nèi)的移動。該硒化爐可以與電池硒化前的生產(chǎn)設(shè)備和硒化后的處理設(shè)備相連實現(xiàn)在線的連續(xù)快速硒化處理，或者在兩端配置開卷、收卷裝置，成卷前驅(qū)帶材經(jīng)開卷穿過硒化爐硒化再由收卷裝置接收。由于感應(yīng)加熱只能對金屬導(dǎo)體起作用，故將快速加熱段的感應(yīng)加熱改為通過輻射加熱紅外燈加熱或鹵素?zé)艏訜?，同時當(dāng)沒有采用連續(xù)帶材，而是采用采用獨立分開的一塊一塊硬質(zhì)襯底時，則需在爐腔內(nèi)下部全部裝配傳動輥或傳送帶，即可使該硒化爐同樣適用于硬質(zhì)玻璃襯底CIGS太陽能電池的連續(xù)式硒化處理。


圖1為本發(fā)明硒化爐的主體結(jié)構(gòu)示意圖；其中，101為帶材，201為爐腔入口，202為爐腔出口，203為反應(yīng)腔，204為夾層，211 為過渡段氣體進(jìn)氣管道，212為硒蒸汽入口，213為硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道，214為冷卻段進(jìn)氣管道，221為第一排氣管口，222為第二排氣管口，301為擋板，302為過渡段水冷裝置，303為加熱感應(yīng)線圈，304為控溫加熱裝置，305為石墨墊，306為冷卻段水冷裝置，307為入口傳動輥，308為出口傳動輥。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明硒化爐的主體主要有過渡段、快速加熱段、硒化反應(yīng)段和冷卻段構(gòu)成，四部分內(nèi)腔依次相連形成扁形狹長的爐腔，爐腔入口 201和爐腔出口 202以及各段連接處設(shè)有擋板301形成的狹縫。在過渡段、硒化反應(yīng)段和冷卻段設(shè)有與爐腔相通的過渡段氣體進(jìn)氣管道211、硒蒸汽入口 212、硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道213、冷卻段進(jìn)氣管道214。硒蒸汽入口 212內(nèi)氣體先進(jìn)入夾層204所形成的夾層腔中，然后再由夾層204上不規(guī)則分布的小通孔通入反應(yīng)腔203中。在反應(yīng)腔203下部設(shè)有石墨墊305，硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道213中的惰性氣體通過石墨墊305上均勻分布的小孔噴出。反應(yīng)腔203兩側(cè)有第一排氣管口 221 和第二排氣管口 222。過渡段和冷卻段爐腔外側(cè)分別包覆過渡段水冷裝置302和冷卻段水冷裝置306?？焖偌訜岫螤t腔內(nèi)裝有形成橫向磁場分布的加熱感應(yīng)線圈303，反應(yīng)腔203外側(cè)包覆控溫加熱裝置304。在爐體兩側(cè)裝有傳動輥307和308。硒蒸汽在惰性氣體的載動下，流經(jīng)進(jìn)氣管212進(jìn)入反應(yīng)腔203中，在高溫環(huán)境下與預(yù)制層反應(yīng)生成吸收層。過渡段氣體進(jìn)氣管道211、硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道213、冷卻段進(jìn)氣管道214通入惰性氣體，在爐腔內(nèi)形成氣壓略高于大氣壓的環(huán)境。反應(yīng)腔203中的廢氣在兩側(cè)惰性氣體的吹壓下由第一排氣管口 221和第二排氣管口 222排出。爐腔內(nèi)其余惰性氣體由爐腔入口 201和出口 202排出，使整個爐腔內(nèi)無空氣存在。采用上述的硒化爐處理制備CIGS太陽能電池吸收層，包括了以下步驟1)、在保護(hù)氣氛下，將覆有預(yù)制層的金屬襯底從爐腔入口給入，經(jīng)過過渡段，到達(dá)快速加熱段時快速加熱到700 800°C，升溫速率5°C /s 50°C /s ；2)、在保護(hù)氣氛下，將加熱到700 800°C覆有預(yù)制層的金屬襯底保溫3 IOs ；3)、當(dāng)步驟中2)的金屬襯底到達(dá)硒化反應(yīng)段時，在N2+Se的氣氛中硒化反應(yīng)3 5min，硒化溫度為700 800°C ；4)、當(dāng)硒化后得到吸收層的金屬襯底達(dá)到冷卻段時，在冷卻段的保護(hù)氣氛中冷卻后從爐腔出口輸出，冷卻降溫速率5 20°C /s。在傳動輥307將覆有預(yù)制層的帶材101進(jìn)給到硒化爐之前，先將第一排氣管口 221 和第二排氣管口 222關(guān)閉，由硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道213通入惰性氣體，逐漸將爐腔內(nèi)空氣排出。爐腔內(nèi)氣壓達(dá)到穩(wěn)定時，打開過渡段水冷裝置302和冷卻段水冷裝置306。將反應(yīng)腔 203加熱到設(shè)定溫度，過渡段氣體進(jìn)氣管道211、冷卻段進(jìn)氣管道214通入惰性氣體。調(diào)節(jié)各進(jìn)氣管的氣體流量，使?fàn)t腔內(nèi)氣壓略大于大氣壓，反應(yīng)腔203內(nèi)氣體在兩側(cè)爐腔氣壓的作用下由第一排氣管口 221和第二排氣管口 222排出，爐腔兩側(cè)部分氣體由爐腔入口 201 和出口 202排出。反應(yīng)腔203達(dá)到設(shè)定溫度時，將硒蒸汽由惰性氣體載入到反應(yīng)腔203。夾層204上不規(guī)則分布的小孔，使得硒蒸汽在反應(yīng)腔203內(nèi)均勻地分布。反應(yīng)腔203內(nèi)氣體在兩側(cè)301擋板形成的狹縫和兩側(cè)爐腔惰性氣體產(chǎn)生的氣壓共同作用下由第一排氣管口 221和第二排氣管口 222排出。開動入口傳動輥307，將表面覆有預(yù)制層的金屬帶101通過爐腔入口 201處擋板301形成的狹縫進(jìn)給到爐腔。在爐腔內(nèi)惰性氣體的吹掃和狹縫的作用下保證空氣不會被帶入爐腔。過渡段的水冷裝置302保證熱傳導(dǎo)的作用不會使?fàn)t腔外的帶材溫度升高。帶材101在快速加熱段，由加熱感應(yīng)線圈303快速加熱到設(shè)定溫度。帶材 101進(jìn)入反應(yīng)腔，背面緊貼石墨墊305滑過，硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道213通入的惰性氣體由石墨墊305上的小孔噴出，在石墨墊305與帶材101之間形成高于反應(yīng)腔內(nèi)的氣壓，防止帶材背面被硒蒸汽腐蝕。帶材101在反應(yīng)腔203穿行的期間，表面的預(yù)制層與硒蒸汽反應(yīng)生成具有黃銅礦相的吸收層。反應(yīng)腔203周圍的控溫加熱裝置304保證反應(yīng)腔維持設(shè)定的反應(yīng)溫度。反應(yīng)后的帶材通過冷卻段，先有冷卻段進(jìn)氣管道214通入的惰性氣體吹掃降溫，再由冷卻段水冷裝置306的作用共同降溫，保證帶材101由爐腔出來時的溫度達(dá)到室溫。爐腔出口 202的構(gòu)造和作用與爐腔入口 201 —樣，保證對空氣的隔離。經(jīng)反應(yīng)后的帶材101由出口傳動輥308進(jìn)給到硒化后后續(xù)設(shè)備的入口或收卷裝置。當(dāng)需要處理的材料為非金屬導(dǎo)體且為多段獨立分開的硬質(zhì)玻璃襯底時，由于感應(yīng)加熱只能對金屬導(dǎo)體起作用，故將快速加熱段的感應(yīng)加熱改為通過輻射加熱紅外燈加熱或鹵素?zé)艏訜?，同時當(dāng)沒有采用連續(xù)帶材，而是采用采用獨立分開的一塊一塊硬質(zhì)襯底時，則需在爐腔內(nèi)下部全部裝配傳動輥或傳送帶，即可使該硒化爐同樣適用于硬質(zhì)玻璃襯底CIGS 太陽能電池的連續(xù)式硒化處理。
權(quán)利要求
1.一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，所述的硒化爐包括依次連接并構(gòu)成硒化爐狹長扁形的爐腔的過渡段、快速加熱段、硒化反應(yīng)段和冷卻段，所述的硒化爐的爐腔兩側(cè)分別裝有入口傳動輥(307)和出口傳動輥(308)，所述的硒化反應(yīng)段設(shè)有通至硒化反應(yīng)段腔內(nèi)的硒蒸汽入口(21 并通過硒蒸汽入口(21 連接外部硒蒸汽產(chǎn)生直ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，爐腔入口 001)、爐腔出口 002)、過渡段與快速加熱段的連接處、快速加熱段與硒化反應(yīng)段的連接處、硒化反應(yīng)段與冷卻段的連接處均各設(shè)有上下兩塊擋板(301)，兩塊擋板 (301)間留出供處理材料通過的夾縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，所述的過渡段的外側(cè)包覆有過渡段水冷裝置(302)，過渡段上設(shè)有直通過渡段腔內(nèi)的過渡段氣體進(jìn)氣管道011)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，所述的快速加熱段的腔內(nèi)上下方均設(shè)有加熱感應(yīng)線圈(303)，上下感應(yīng)線圈之間留有供處理材料通過的夾縫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，所述的快速加熱段的腔內(nèi)上下方均設(shè)有用于加熱的紅外燈或鹵素?zé)簟?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，所述的硒化反應(yīng)段外側(cè)包覆控溫加熱裝置(304)，反應(yīng)腔Q03)內(nèi)下部設(shè)有石墨墊(305)，硒化反應(yīng)段的下部設(shè)有一直通腔內(nèi)的硒化反應(yīng)段進(jìn)氣管道013)，反應(yīng)腔Q03)內(nèi)上部設(shè)有一夾層004)，所述的夾層(204)上設(shè)有若干不規(guī)則分布的小通孔，夾層(204)與反應(yīng)腔(20 上壁之間形成夾層腔，硒蒸汽入口(21 通至夾層腔，反應(yīng)腔(20 兩側(cè)分別設(shè)有第一排氣管口(221)和第二排氣管口 022)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，所述的冷卻段設(shè)有直通腔內(nèi)的冷卻段進(jìn)氣管道014)，冷卻段外側(cè)包覆冷卻段水冷裝置(306)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理制備CIGS太陽能電池吸收層的硒化爐，其特征在于，所述的硒化爐的爐腔下部均裝有傳動輥或傳送帶。
9.一種利用權(quán)利要求1-7所述的硒化爐處理制備CIGS太陽能電池吸收層的方法，其特征在于，包括以下步驟1)、在保護(hù)氣氛下，將覆有預(yù)制層的金屬襯底從爐腔入口給入，經(jīng)過過渡段，到達(dá)快速加熱段時快速加熱到700 800°C，升溫速率50C /s 500C /s ；2)、在保護(hù)氣氛下，將加熱到700 800°C覆有預(yù)制層的金屬襯底保溫3 IOs；3)、當(dāng)步驟中2)的金屬襯底到達(dá)硒化反應(yīng)段時，在的氣氛中硒化反應(yīng)3 5min， 硒化溫度為700 800°C ；4)、當(dāng)硒化后得到吸收層的金屬襯底達(dá)到冷卻段時，在冷卻段的保護(hù)氣氛中冷卻后從爐腔出口輸出，冷卻降溫速率5 20°C /s。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種采用固態(tài)硒源法對柔性CIGS太陽能電池預(yù)制層連續(xù)快速硒化處理形成具有黃銅礦相結(jié)構(gòu)吸收層的硒化爐。爐子兩側(cè)設(shè)置傳動裝置，爐子的主體由四部分構(gòu)成，分別為過渡段、快速加熱區(qū)、高溫硒硫化區(qū)和冷卻區(qū)。過渡段、快速加熱區(qū)和冷卻區(qū)充滿保護(hù)氣氛，高溫硒硫化區(qū)為氮氣或氬氣與Se、S蒸汽的混合氣氛。爐腔為狹長的扁形通道，入口、出口以及各區(qū)相接對應(yīng)位置留有窄縫，且有惰性氣體形成的氣幕防止空氣進(jìn)入及各區(qū)間氣體互串。過渡段和冷卻區(qū)配有水冷裝置。高溫硒硫化區(qū)爐腔下部設(shè)有氣墊裝置防止襯底背面被硫化。硒化爐的硒蒸汽供應(yīng)裝置實現(xiàn)硒蒸汽的方便的可控性。
文檔編號C23C14/58GK102185024SQ20111008204
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者周兆鋒, 周杰, 李凱, 潘勇, 范清喜, 陳浩 申請人:湘潭大學(xué)