專利名稱：銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及薄膜太陽(yáng)能電池制備技術(shù)，特別是涉及一種銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置。
背景技術(shù)：
銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池是一種兼具高效率和低成本優(yōu)勢(shì)的新型綠色能源，在實(shí)驗(yàn)室中其光伏轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)20%。和現(xiàn)有硅基光伏太陽(yáng)能電池相比，銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的大規(guī)模生產(chǎn)會(huì)帶來(lái)較大的成本優(yōu)勢(shì)。制造銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵工藝是制備銅銦鎵硒光吸收層，在大規(guī)模生產(chǎn)中，一般采用濺射法。一種濺射法的具體做法包括:首先采用磁控濺射法制備金屬薄膜預(yù)制層，分別多次交替濺射獲得多層結(jié)構(gòu)的銅、銦、鎵，然后在金屬薄膜預(yù)制層上蒸鍍一層硒，得到基片，再對(duì)基片進(jìn)行高溫退火生成銅銦鎵硒薄膜。硒化過(guò)程要求溫度比較高，研究表明，高溫有利于生長(zhǎng)高質(zhì)量的銅銦鎵硒薄膜，在快速退火硒化工藝中，溫度一般維持在500-60(TC。同時(shí)需要較高的升溫速率，以保證銅銦鎵硒薄膜的結(jié)晶質(zhì)量比較好，晶體顆粒比較大。在傳統(tǒng)的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置中，由于固態(tài)硒具有高蒸汽壓低蒸發(fā)點(diǎn)的特性，在快速升溫過(guò)程中，沉積在金屬預(yù)制層上的硒很快就會(huì)氣化，使得整個(gè)腔室保持一定的硒蒸氣壓，硒蒸汽繼續(xù)與金屬預(yù)制層反應(yīng)，生成銅銦鎵硒薄膜。足量的硒蒸汽壓可以保證金屬薄膜預(yù)制層被完全硒化，并且獲得高質(zhì)量的銅銦鎵硒薄膜，但是硒蒸汽容易在溫度低的地方凝結(jié)，從而降低反應(yīng)過(guò)程中的硒蒸汽壓。因此在硒化過(guò)程中，要用到大量的硒，其成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容基于此，有必要提供一種能降低硒化成本的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置。一種銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，用于對(duì)基片上的金屬薄膜預(yù)制層進(jìn)行硒化，包括:退火爐，為盒狀結(jié)構(gòu)，所述退火爐包括開口端；蓋體，可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述退火爐的開口端，所述退火爐與所述蓋體共同圍成密閉的退火腔 '及加熱燈管，收容于所述退火腔中，并設(shè)置于所述蓋體上。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述加熱燈管為多個(gè)，且多個(gè)所述加熱燈管并列于所述蓋體上。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述加熱燈管為紅外加熱燈管，其功率為lkW。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述蓋體靠近所述退火腔的表面上還開設(shè)環(huán)狀的收容槽，所述銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置還包括密封圈，所述密封圈設(shè)置于所述收容槽中。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述蓋體內(nèi)靠近所述密封圈處還埋設(shè)有水冷管路。[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述退火腔底部還設(shè)有可承載基片的樣品臺(tái)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述樣品臺(tái)兩側(cè)腔壁凸出形成臺(tái)階部。在其中個(gè)實(shí)施例中，所述樣品臺(tái)為石墨樣品臺(tái)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括熱電偶，所述熱電偶設(shè)置于所述退火腔中。在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括控溫器，所述控溫器與所述熱電偶及外部電源通信連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括出線法蘭及導(dǎo)線，所述出線法蘭設(shè)置于蓋體外側(cè)，并與所述退火腔相導(dǎo)通，所述導(dǎo)線穿設(shè)所述出線法蘭，所述電熱偶、所述控溫器及所述外部電源間通過(guò)所述導(dǎo)線通信連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括進(jìn)氣法蘭及出氣法蘭，所述進(jìn)氣法蘭及出氣法蘭分別設(shè)置于所述退火爐相對(duì)的兩外側(cè)壁上，所述進(jìn)氣法蘭及出氣法蘭與所述退火腔導(dǎo)通。上述銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置中，加熱燈管收容于退火腔中，退火腔密封且體積較小，使得退火腔中的溫度較高，提高了硒的蒸汽壓，節(jié)省了硒或硫的用料，降低了成本。同時(shí)，加熱燈管更靠近基片，具有較高的升溫速率，保證所得銅銦鎵硒薄膜的質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1所示銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置的局部結(jié)構(gòu)圖；圖3為圖1所示銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置中蓋體的具體結(jié)構(gòu)圖；圖4為圖1所示銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置中蓋體的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置100，用于對(duì)基片上的金屬薄膜預(yù)制層進(jìn)行硒化，其包括退火爐110、蓋體130、加熱燈管150、密封圈170及樣品臺(tái)190。退火爐110為盒狀結(jié)構(gòu)，其一般由真空不銹鋼材料制成。退火爐110包括開口端。蓋體130可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于退火爐110的開口端，退火爐110與蓋體130共同圍成密閉的退火腔120。加熱燈管150收容于退火腔120中，并設(shè)置于蓋體130上。加熱燈管150用于對(duì)退火腔120進(jìn)行加熱。具體在本實(shí)施例中，加熱燈管150為多個(gè)，且多個(gè)加熱燈管150并列于蓋體130上。加熱燈管150可為紅外加熱燈管，其功率為lkW。外部電源(圖未示)給加熱燈管150供能。請(qǐng)一并參閱圖2，退火腔120底部還設(shè)有可承載基片200的樣品臺(tái)190。樣品臺(tái)190大致為盤狀結(jié)構(gòu)，其為石墨材料制成。在進(jìn)行硒化反應(yīng)時(shí)，需將基片200放置于樣品臺(tái)190上?；?00與加熱燈管150間間隔約30mm。多個(gè)加熱燈管150并列設(shè)置，使基片200表面被均勻加熱。硒化時(shí)，在樣品臺(tái)190與基片200之間的空隙處還可放置一些硒顆粒(圖未示)，以作為補(bǔ)充硒源。退火腔120的容積盡可能壓縮，以在硒化時(shí)，提高退火腔120內(nèi)硒蒸汽的濃度。為了加強(qiáng)硒化效果，樣品臺(tái)190兩側(cè)腔壁凸出形成臺(tái)階部114，進(jìn)一步減小退火腔120的容積。請(qǐng)一并參閱圖3，蓋體130靠近退火腔120的表面上還開設(shè)環(huán)狀的收容槽(圖未示)。密封圈170設(shè)置于收容槽中。密封圈170可將蓋體130與退火爐110之間的連接處密封。蓋體130內(nèi)靠近密封圈170處還埋設(shè)有水冷管路(圖未示)。在硒化時(shí)，水冷管路內(nèi)接通冷水，以降低密封圈170的溫度，防止因溫度過(guò)高導(dǎo)致密封圈170融化，影響密封效果。請(qǐng)一并參閱圖4，蓋體130上還設(shè)有把手132，便于人們打開蓋體130。銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置100還包括熱電偶(圖未示)及控溫器(圖未示)。熱電偶設(shè)置于退火腔120中，用于測(cè)量硒化反應(yīng)時(shí)基片200的溫度?？販仄髋c熱電偶及外部電源通信連接。熱電偶用于將基片200的溫度反饋給控溫器，控溫器根據(jù)基片200當(dāng)前溫度對(duì)外部電源進(jìn)行調(diào)節(jié)，以升高或降低外部電源輸出給加熱燈管150的功率，調(diào)整加熱燈管150的發(fā)熱量。銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置100還包括出線法蘭140及導(dǎo)線(圖未示)。出線法蘭140設(shè)置于蓋體130外側(cè)，并與退火腔120相導(dǎo)通。導(dǎo)線穿設(shè)出線法蘭140。電熱偶、控溫器及外部電源間通過(guò)導(dǎo)線通信連接。請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D1及圖2，銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置100還包括進(jìn)氣法蘭160及出氣法蘭180。進(jìn)氣法蘭160及出氣法蘭180分別設(shè)置于退火爐110相對(duì)的兩外側(cè)壁上，進(jìn)氣法蘭160及出氣法蘭180與退火腔120導(dǎo)通。在硒化反應(yīng)前，需通過(guò)出氣法蘭180將退火腔120中的空氣抽出，使退火腔120處于真空狀態(tài)。在進(jìn)行硒化反應(yīng)時(shí)，需通過(guò)進(jìn)氣法蘭160向退火腔120中通入保護(hù)氣體。保護(hù)氣體一般為氮?dú)饣驓鍤?。上述銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置100中，加熱燈管150收容于退火腔120中，退火腔120密封且體積較小，使得退火腔120中的溫度較高，提高了硒的蒸汽壓，節(jié)省了硒或硫的用料，降低了成本。同時(shí)，加熱燈管150更靠近基片200，具有較高的升溫速率，保證所得銅銦鎵硒薄膜的質(zhì)量。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，用于對(duì)基片上的金屬薄膜預(yù)制層進(jìn)行硒化，其特征在于，包括: 退火爐，為盒狀結(jié)構(gòu)，所述退火爐包括開口端； 蓋體，可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述退火爐的開口端，所述退火爐與所述蓋體共同圍成密閉的退火腔；及 加熱燈管，收容于所述退火腔中，并設(shè)置于所述蓋體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，所述加熱燈管為多個(gè)，且多個(gè)所述加熱燈管并列于所述蓋體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，所述加熱燈管為紅外加熱燈管，其功率為lkW。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，所述蓋體靠近所述退火腔的表面上還開設(shè)環(huán)狀的收容槽，所述銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置還包括密封圈，所述密封圈設(shè)置于所述收容槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，所述蓋體內(nèi)靠近所述密封圈處還埋設(shè)有水冷管路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，所述退火腔底部還設(shè)有可承載基片的樣品臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，所述樣品臺(tái)兩側(cè)腔壁凸出形成臺(tái)階部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，所述樣品臺(tái)為石墨樣品臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，還包括熱電偶，所述熱電偶設(shè)置于所述退火腔中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，還包括控溫器，所述控溫器與所述熱電偶及外部電源通信連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，還包括出線法蘭及導(dǎo)線，所述出線法蘭設(shè)置于蓋體外側(cè)，并與所述退火腔相導(dǎo)通，所述導(dǎo)線穿設(shè)所述出線法蘭，所述電熱偶、所述控溫器及所述外部電源間通過(guò)所述導(dǎo)線通信連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，其特征在于，還包括進(jìn)氣法蘭及出氣法蘭，所述進(jìn)氣法蘭及出氣法蘭分別設(shè)置于所述退火爐相對(duì)的兩外側(cè)壁上，所述進(jìn)氣法蘭及出氣法蘭與所述退火腔導(dǎo)通。
專利摘要一種銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置，用于對(duì)基片上的金屬薄膜預(yù)制層進(jìn)行硒化，包括退火爐、蓋體及加熱燈管；所述退火爐為盒狀結(jié)構(gòu)，所述退火爐包括開口端；所述蓋體可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于所述退火爐的開口端，所述退火爐與所述蓋體共同圍成密閉的退火腔；所述加熱燈管收容于所述退火腔中，并設(shè)置于所述蓋體上。上述銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池退火裝置中，加熱燈管收容于退火腔中，退火腔密封且體積較小，使得退火腔中的溫度較高，提高了硒的蒸汽壓，節(jié)省了硒或硫的用料，降低了成本。同時(shí)，加熱燈管更靠近基片，具有較高的升溫速率，保證所得銅銦鎵硒薄膜的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/324GK203038961SQ20122072989
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者宋秋明, 張軍, 李朝輝, 顧光一, 陳旺壽, 方剛, 譚興, 呂文博, 肖旭東 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院, 香港中文大學(xué)