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(gè)噴嘴，所述加熱源的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上，均勻分布在所述材料腔室的下方，且每個(gè)所述加熱源具有獨(dú)立的控溫系統(tǒng)。該線性蒸發(fā)源裝置實(shí)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(shí)有效降低了因長時(shí)間使用導(dǎo)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(huì)發(fā)生光誘導(dǎo)衰變，價(jià)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(diǎn)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(xué)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(shí)驗(yàn)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(yīng)而制備薄膜電池吸收層的工藝方法，其特點(diǎn)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(shí)，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(huì)使用到蒸發(fā)源裝置對蒸發(fā)源進(jìn)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(diǎn)源式與線源式兩種。其中，點(diǎn)源式只有45%的材料利用率，且點(diǎn)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(jìn)行鍍膜，而且，膜厚均勻性對點(diǎn)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(jìn)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(kuò)散，擴(kuò)散的蒸發(fā)物質(zhì)貼附于玻璃基板以實(shí)現(xiàn)玻璃基板的鍍膜。目前，線源的膜厚均勻性能達(dá)到±1%，但是隨著使用次數(shù)的增加，蒸發(fā)材料會(huì)在噴嘴上沉積，時(shí)間久了就會(huì)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(dǎo)致膜厚均勻性變差。由于現(xiàn)有的蒸發(fā)源裝置采用一個(gè)加熱源I對材料腔室8進(jìn)行加熱(如圖1所示)，而這種方法容易導(dǎo)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(shí)間使用而導(dǎo)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(shí)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(shí)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(gè)噴嘴，所述加熱源的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上，均勻分布在所述材料腔室的下方，且每個(gè)所述加熱源具有獨(dú)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(gè)操作系統(tǒng)控制相應(yīng)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(yīng)，設(shè)置在所述噴嘴蓋的上方靠近所述基板的位置，用于實(shí)時(shí)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(yīng)，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(dòng)調(diào)整施加到所述加熱源上的電壓。
[0012]相鄰兩個(gè)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(shí)，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(shí)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(shí)有效降低了因長時(shí)間使用導(dǎo)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(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]實(shí)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(gè)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(gè)加熱源即為一個(gè)加熱絲，相鄰兩個(gè)加熱絲之間的間距為加熱絲直徑的1/2，且每個(gè)加熱絲連接獨(dú)立的電壓源，并受獨(dú)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(shí)際操作中，通過對制備好的薄膜進(jìn)行膜厚測試，來檢測薄膜的均勻性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)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(yīng)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(yīng)加熱絲的電壓，提高相應(yīng)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(shí)施例2
本實(shí)施例中與實(shí)施例1相同或相似的技術(shù)內(nèi)容不再贅述。
[0020]與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)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(gè)加熱源均為一個(gè)加熱絲陣列，相鄰兩個(gè)加熱源的間距為加熱絲陣列寬度的1/2，每個(gè)加熱源連接獨(dú)立的電壓源，并受獨(dú)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(shí)施例中，線性蒸發(fā)源裝置還包括三個(gè)晶振傳感器，且晶振傳感器分別與加熱源5，6，7 —一對應(yīng)，設(shè)置在噴嘴蓋3上方靠近玻璃基板2的位置，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測三個(gè)區(qū)域的玻璃基板2上薄膜沉積厚度。當(dāng)操作員發(fā)現(xiàn)其中某個(gè)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(yīng)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(shí)施例3
本實(shí)施例中與實(shí)施例2相同或相似的技術(shù)內(nèi)容不再贅述。
[0023]與實(shí)施例2不同的是，本實(shí)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(gè)溫度傳感器，且溫度傳感器分別與加熱源5，6, 7 對應(yīng)，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(yīng)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(dòng)調(diào)節(jié)施加到相應(yīng)加熱源上的電壓。
[0024]本實(shí)施例的技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)加熱源溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而避免了由于蒸發(fā)源長期使用而導(dǎo)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(shí)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(gè)噴嘴，其特征在于:所述加熱源的數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上，均勻分布在所述材料腔室的下方，且每個(gè)所述加熱源具有獨(dú)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(yīng)，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(yīng)，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(dòng)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(xiàng)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(xiàng)所述的線性蒸發(fā)源裝置，其特征在于相鄰兩個(gè)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(hào)】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