专利名称：在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及的是一种沉积铜铟镓硒吸收层的设备，特别涉及的是在玻璃或金属基片上沉积太阳能吸收层一铜铟镓硒膜层的设备。
背景技术：
在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层常用的真空方法是多元共蒸法和硒化法(也称分步法，将铜铟镓预制和铜铟镓硒化合物形成分为两步)。I、多元共蒸法主要用于实验室级规模的电池制作，基片规格不大。目前具有新意 的是何整风先生公布的专利“基于硒等离子体制备铜铟镓硒薄膜及光伏薄膜电池的方法”，申请号200910089397. 5。其技术特征是以直流方式在硒蒸发坩埚周围产生等离子体，使硒蒸气离化，铜铟镓分别蒸发，沉积铜铟镓硒膜层。达到了降低硒化温度，提高铜铟镓比例精度，实现大面积制备铜铟镓硒薄膜的目的。该方法是铜铟镓点源共蒸，等离子体是加在坩埚上的正偏压引发的，所以，铜铟镓蒸发沉积的面积、硒蒸气离化的区域是受限的，只能实现有限的大面积沉积，仍属于实验室级的生产规模。同时，该方法的沉积方式仍是由下向上沉积，也限制了其在连续式生产方面的使用。国外报道已有实验室级的铜铟镓硒在线共蒸发设备，但没进一步报道是否是在普通钠钙玻璃上实现的。我们觉得用普通的共蒸法生产高品质的铜铟镓硒吸收层，要求5500C以上的基片温度，已超过普通钠钙玻璃的软化温度。我们判定目前公布的多元共蒸法，仍未能解决在大面积普通钠钙玻璃基片上连续沉积铜铟镓硒吸收层的问题。2、分步法使用溅射法沉积金属预制层，可以连续高品质地在大面积基片上沉积金属预制层，但必须使用有毒的硒化氢来进行硒化处理，或者在真空室内加热蒸发硒或硫，再卤素灯照射硒化。典型的如张弓先生等申请的专利“铜铟镓硒或铜铟镓硫或铜铟镓硒硫太阳能电池吸收层的制备方法”，专利号ZL200510011858. 9。其技术特征是先用真空磁控溅射法制备CuInGa金属预制层，再在热处理真空室中进行硒或硫预蒸发，硒化或硫化处理。使用的是CuIn靶或CuGa靶CuInGa靶，硒源或硫源加热升温蒸发，在金属预制层上沉积一层硒或硫，再通过齒素灯照射硒化或硫化，最终得到铜铟镓硒或铜铟镓硫或铜铟镓硒硫太阳能电池吸收层。通过对该专利条文分析，发现该方法基片必须在溅射设备和硒蒸发硒化设备间来回进行，如果要想满足铜铟镓预制层必需的不同化学配比要求，因只一次硒化或硫化，效果不好，必然分几次溅射、硒化，再溅射、再硒化，往复几次。如此，铜铟镓预制层拿出真空室，面临铜铟镓被氧化的氧化的风险，特别是，沉积一个完整的吸收层必须几次拿出真空室，面临各层都被氧化的风险。而且，这个风险不易排除。如果，该专利所述的溅射和硒蒸发硒化都在一个真空系统内进行，中间用门阀作隔离，想法是可行的，但该专利提供的是普通加热蒸发方法，只能由下向上沉积，而且，该专利也没提供解决普通硒化的高温，导致玻璃软化，无法传送的问题。目前的两步法没有涉及用沉积磁控溅射、硒等离子增强蒸发沉积和在线硒化法，也未能解决在大面积玻璃或金属基片上连续沉积铜铟镓硒吸收层的问题。实用新型内容针对已有技术存在的问题，本实用新型的目的为了是提供一种在较常规硒化温度低的基片温度上，用沉积磁控溅射、硒等离子增强蒸发沉积和在线硒化法大面积在玻璃或金属基片上连续沉积铜铟镓硒太阳能吸收层的设备。本实用新型的目的是这样来实现的本实用新型在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，包括至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、硒化系统，设备中至少有一套硒蒸发沉积装置，硒蒸发沉积装置有贯通微孔和/或微缝对气体具渗透性的空心管状加热器、和与空心管状加热器同轴安装的管·状加温保温隔热外罩，单质硒置于空心管状加热器内加热、产生的硒蒸气渗过空心管状加热器、在管状加温保温隔热外罩的约束下从管状加温保温隔热外罩的条形开口喷出、并向邻近的基片沉积，改变管状加温保温隔热外罩的条形开口的安装方向，可实现硒蒸气的任意方向喷出和沉积。设备有从常压到高真空，再到常压的连续真空腔室系统、基片传送系统、至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、一组硒等离子增强蒸发沉积系统和硒化系统。当然，改变条形开口的不同安装方向，可实现任意方向的硒蒸气喷出，从而实现任意方向的沉积。空心管状加热器可以是被保温隔热外罩约束的用不锈钢管或钽管或钥管或导电陶瓷制成，保温隔热外罩的热量辐射传导到空心管状加热器加热到700°C，自身不蒸发出杂质气体和微量气体。空心管状加热器也可以是碳化硅加石墨烧结而成，上述设备中，空心管状加热器上有内外表面贯通的微孔，微孔的孔径I 20μπι。上述设备中，在硒蒸发沉积装置配置有对喷出的硒蒸气进行等离子处理的等离子体产生装置，在硒蒸发沉积装置配置有等离子体产生装置，实现等离子体对硒蒸气的等离子体处理，从而降低对基片的温度要求。等离子体产生装置为射频等离子体发生源，改变电极形状可以改变等离子体区域。上述设备中，硒蒸发沉积装置为硒等离子体增强蒸发沉积装置，在硒等离子体增强蒸发沉积装置之后，设有加温保温、稳定热量、稳定硒蒸气压、对未沉积硒蒸气起反射功能、与基片共同形成硒化空间的辅助沉积板。在硒等离子体增强蒸发沉积装置之后，设有辅助沉积板，能增加硒沉积率，同时，辅助沉积板与基片共同形成硒化空间，完成铜铟镓的硒化过程，形成铜铟镓硒的化合物。铜铟镓作成磁控溅射靶材。铜铟镓磁控溅射靶材可为富铜的铜铟镓靶材或富铟的铜铟镓靶材。铜铟镓按化学配比作成磁控溅射靶材，更进一步，铜铟镓按照富铟化学配比和富铜的化学配比制作铜铟镓磁控溅射靶材，满足吸收层在层厚方向对铜和铟不同比例的要求。这些化学配比都是公知技术，如北京泛德辰科技有限公司已有市售产品。上述设备中，硒蒸发沉积装置中有铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室，铜铟镓磁控溅射沉积室与硒等离子增强蒸发沉积室之间有气氛隔离和加温腔室。上述的硒蒸发沉积装置中有铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室，硒等离子增强蒸发沉积室与铜铟镓磁控溅射沉积室之间，有气氛隔离室。上述设备中，在一次性完成铜铟镓硒吸收层沉积的连续式生产中，布置有至少三个铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室与硒化室，分别是富铟的铜铟镓硒吸收层沉积室，富铜的铜铟镓硒吸收层沉积室，富铟的铜铟镓硒吸收层沉积室，每一个铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室之间都有气氛隔离室。膜层的沉积布置是先布置铜铟镓磁控溅射沉积铜铟镓，按溅射速率可布置一组和/或几组磁控溅射，再是硒等离子增强蒸发沉积硒蒸气和硒化处理。如为连续式生产，布置至少三个溅射、蒸发沉积和硒化室，分别形成富铟的铜铟镓硒沉积层，富铜的铜铟镓硒沉积层和富铟的铜铟镓硒沉积层。每个溅射沉积单元分别布置一组和/或几组铜铟镓磁控溅射沉积，一组硒等离子增强热蒸发沉积。上述设备中有基片传送系统，基片传送系统为玻璃基片卧式或立式传送系统或金属基片卷对卷方式传送系统。上述设备为卧式沉积铜铟镓硒吸收层设备，卧式沉积铜铟镓硒吸收层设备中的铜铟镓磁控溅射靶水平向下或向上安装，加温保温隔热外罩上的条形开口水平向下或向上安装，实现由上向下或由下向上溅射沉积和蒸发沉积。上述设备为立式沉积铜铟镓硒吸收层设备，立式沉积铜铟镓硒吸收层设备的铜铟镓磁控溅射靶垂直安装，单质硒以硒蒸气形态引入空心管状加热器，加温保温隔热外罩的条形开口垂直安装，实现向侧面溅射沉积和蒸发沉积。本实用新型将铜铟镓制成磁控溅射靶材，进而按富铜、富铟的化学配比制作铜铟镓溅射靶材，用磁控溅射方法沉积铜铟镓。在环境气氛可控、加热温度可控、基片传送速度可控的密闭的设备内腔中，将单质硒置于对气体具渗透性的管状硅碳加热器内加热，形成的硒蒸气渗过加热器，在保温隔热外罩约束下，沿保温隔热外罩预留的方向喷出保温隔热外罩，向邻近的基片沉积。将铜铟镓按化学配比制成磁控溅射靶材，用磁控溅射方法沉积铜铟镓。铜铟镓磁控溅射靶材可进一步制成富铜的和富铟的铜铟镓磁控溅射靶材，满足铜铟镓硒吸收层对铜铟不同比例的要求。本实用新型解决了硒蒸气由上向下沉积的问题，通过引入射频等离子体对硒蒸气的处理，提高硒蒸气沉积速率和沉积质量，降低对玻璃基片的预热温度要求，并通过与磁控溅射技术结合，能实现连续和在大面积玻璃/金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的高质量沉积。本设备具有铜铟镓磁控溅射沉积和硒等离子体增强蒸发沉积两种沉积方式。两种沉积均可由上向下沉积，也可实现向上或向侧面沉积；基片均匀加热到100°C 500°C ;基片由传动系统连续匀速移送到溅射和蒸发沉积区(也可来回匀速移送)，硒等离子体增强蒸发沉积区与铜铟镓溅射沉积区有气氛隔离；硒等离子体增强的蒸发沉积后有辅助沉积板，辅助沉积板与基片形成硒化空间。本实用新型克服了多元共蒸法、硒化法固有的缺点。
图I为在玻璃基片上沉积铜铟镓硒吸收层的卧式连续式设备结构示意图。图2为硒等离子增强热蒸发沉积装置的结构示意图。图3为在不锈钢基片上沉积铜铟镓硒吸收层的卷对卷连续式设备结构示意图具体实施方式
实施例I图I、图2给出了本实施例I图。图I为在玻璃基片上沉积铜铟镓硒吸收层的卧式连续式沉积设备。图2为硒等离子增强热蒸发沉积装置的结构示意图。本实施例铜铟镓硒沉积设备适用于在玻璃基片已有的导电膜层(Mo膜)之上沉积太阳能吸收膜层——铜铟镓硒膜层，玻璃基片规格为1200mmX600 mm，铜铟镓硒膜层厚度2 μ m。一、先介绍图I所示铜铟镓硒吸收层沉积的卧式连续式沉积设备，沉积设备按各段功能分为依次连接的粗真空获得和基片预热室12、高真空获得和基片预热室13、富铟的铜铟镓溅射沉积室14、气氛隔离和基片加热室15、硒等离子增强热蒸发沉积室16、气氛隔离、保温和硒化室17、富铜的铜铟镓溅射沉积室18、气氛隔离和基片加热室19、硒等离子增强热蒸发沉积室20、气氛隔离、保温和硒化室21、富铟的铜铟镓溅射沉积室22、气氛隔离和基片加热室23、硒等离子增强热蒸发沉积室24、高真空解除和基片降温室25、粗真空解除和基片降温室26。I.真空获得和基片加热部分，如图I中12、13所不。真空获得和基片加热在现有
真空技术和加热技术中属于成熟技术，在此不再赘述。2.铜铟镓磁控溅射沉积部分，如图I中14、18和22所示。金属或多元金属的磁控溅射技术属成就技术，本实施例将铜铟镓分别作成富铟的铜铟镓和富铜的铜铟镓磁控溅射靶材，满足吸收层膜对铜和铟不同比例的要求。14所示为富铟的铜铟镓磁控溅射，18所示为富铜的铜铟镓磁控溅射，22所示为富铟的铜铟镓磁控溅射。铜铟镓溅射靶材已有成熟的市场供应方和成就的化学配比，在此不再赘述。3.气氛隔离和基片加热部分，如图I中15、19和23所示。气氛隔离主要目前是满足溅射沉积和蒸发沉积对真空度的不同要求及防止沉积区间相互窜气，气氛隔离技术也属成熟技术，在此不再赘述；加热技术在此也不再赘述。4.硒等离子增强热蒸发沉积部分，如图I中16、20和24所示。硒等离子增强热蒸发沉积是本实用新型的重点部分，后面单独阐述。5为气氛隔离、保温和硒化部分，如图I中17和21所示。6.真空解除部分，如图I中25、26所示。真空解除技术在连续式生产线中属于成熟技术，在此不再赘述。7.基片传送系统和门阀隔离装置，在真空连续生产设备的制造中，是成熟技术，在此不再赘述。该卧式连续式铜铟镓硒吸收层沉积生产线，克服了多元共蒸发法无法解决大面积基片的沉积问题，也克服了两步法必须使用有毒的硒化氢，存在潜在的环境污染问题；和预制金属层拿出的真空室面临的氧化问题。二、在对沉积有了全面认识后，介绍本实用新型的重点硒等离子增强热蒸发沉积装置，如图2所示。每套硒等离子增强热蒸发沉积装置16或20或24中有一个有贯穿微孔对气体具有渗透性的空心管状加热器1，一个包容空心管状加热器与空心管状加热器同轴安装的管状加温保温隔热外罩2，具有渗透性的空心管状加热器I与管状加温保温隔热罩2之间形成套管空间3，置于具有渗透性的管状加热器I内腔中的单质硒4被加热器加热蒸发，产生的硒蒸气在蒸气压的作用下渗过具有渗透性的管状加热器I的微孔(微孔孔径I 20 μ m)，在套管空间3引导下，喷出加温保温隔热外罩轴向的条形开口 5，等离子体发生器6产生的等离子体对硒蒸气进行处理，经等离子体处理的硒蒸气沉积在传动装置7连续传送到狭缝开口的玻璃基片8已有的铜铟镓膜层之上，再经辅助沉积板9与玻璃基片8形成的硒化空间的硒化处理，结晶形成铜铟镓硒膜层。图中10为加热器，11为保温材料。[0045]实施例2图3为在不锈钢基片上沉积铜铟镓硒吸收层的卷对卷连续式设备结构示意图。本实施例铜铟镓硒沉积设备适用于在不锈钢卷材上已有的导电膜层(Mo膜)之上沉积太阳能吸收膜层——铜铟镓硒膜层，不锈钢卷材规格为幅宽600 mm,铜铟镓硒膜层厚度2 μ m，生产方式为卷对卷连续式生产。沉积设备按各段功能分为27为放卷机构；28为真空锁组件；29为卷材加热室、30为富铟的铜铟镓溅射沉积室、气氛隔离和基片加热室、为硒等离子增强热蒸发沉积室、为气氛隔离、保温和硒化室组成的富铟的铜铟镓硒沉积单元；31为富铜的铜铟镓溅射沉积室、气氛隔离和基片加热室、硒等离子增强热蒸发沉积室、气氛隔离、保温和硒化室的富铜的铜铟镓硒沉积单元；32为富铟的铜铟镓溅射沉积室、气氛隔离和基片加热室、硒等离子增强热蒸发沉积室气氛隔离、保温和硒化室的富铟的铜铟镓硒沉积单元；33为真空锁组件；34为收卷机构。I.不锈钢卷材放卷机构，如图3中27所示，不锈钢卷材放卷机构属于成熟技术，·在此不再赘述。2.真空锁组件，如图3中28所示，柔性材料的真空锁技术为公知技术，在此不再赘述。3.卷材加热室，如图3中29所示，加热属于成熟技术，在此不再赘述。4.富铟的铜铟镓硒沉积单元，如图3中30所示，其组成腔室富铟的铜铟镓溅射沉积室、气氛隔离和基片加热室、为硒等离子增强热蒸发沉积室、为气氛隔离、保温和硒化室与实施例2富铟的铜铟镓硒沉积的各腔室相似，在此不再赘述。5.富铜的铜铟镓硒沉积单元，如图3中31所示，其组成腔室富铜的铜铟镓溅射沉积室、气氛隔离和基片加热室、为硒等离子增强热蒸发沉积室、为气氛隔离、保温和硒化室与实施2富铜的铜铟镓硒沉积的各腔室相似，在此不再赘述。6.富铟的铜铟镓硒沉积单元，如图3中32所示，其组成腔室富铟的铜铟镓溅射沉积室、气氛隔离和基片加热室、为硒等离子增强热蒸发沉积室、为气氛隔离、保温和硒化室与实施例2富铟的铜铟镓硒沉积的各腔室相似，在此不再赘述。7.真空锁组件，如图3中33所示，其工作原理与28相似，在此不再赘述。8.不锈钢卷材收卷机构，如图3中34所示，不锈钢卷材收卷机构属于成熟技术，在此不再赘述。上述实施例是对本实用新型的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
权利要求1.在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，包括至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、硒化系统，其特征在于设备中至少有一套硒蒸发沉积装置，硒蒸发沉积装置中有贯通微孔和/或微缝对气体具渗透性的空心管状加热器、和与空心管状加热器同轴安装的管状加温保温隔热外罩，单质硒置于空心管状加热器内加热、产生的硒蒸气渗过空心管状加热器、在管状加温保温隔热外罩的约束下从管状加温保温隔热外罩的条形开口喷出、并向邻近的基片沉积，改变管状加温保温隔热外罩的条形开口的安装方向，能实现硒蒸气的任意方向喷出和沉积。
2.如权利要求I所述的在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，其特征在于空心管状加热器上有内外表面贯通的微孔，微孔的孔径I 20μπι。
3.如权利要求I或2所述的在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，其特征在于在硒蒸发沉积装置配置有对喷出的硒蒸气进行等离子处理的等离子体产生装置。
4.如权利要求I或2所述的在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，其特征在于硒蒸发沉积装置为硒等离子体增强蒸发沉积装置，在硒等离子体增强蒸发沉积装置之后，设有加温保温、稳定热量、稳定硒蒸气压、对未沉积硒蒸气起反射功能、与基片共同形成硒化空间的辅助沉积板。
5.如权利要求I或2所述的在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，其特征在于硒蒸发沉积装置中有铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室，铜铟镓磁控溅射沉积室与硒等离子增强蒸发沉积室之间有气氛隔离和加温腔室。
6.如权利要求I或2所述的在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，其特征在于硒蒸发沉积装置中有铜铟镓子磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室，硒等离子增强蒸发沉积与铜铟镓磁控溅射沉积之间有气氛隔离室。
7.如权利要求I或2所述的在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，其特征在于有至少三个铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室与硒化室，分别是富铟的铜铟镓硒吸收层沉积室，富铜的铜铟镓硒吸收层沉积室，富铟的铜铟镓硒吸收层沉积室，每一个铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉室积之间分别有气氛隔离室。
8.如权利要求I或2所述的在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，其特征在于设备中有基片传送系统，基片传送系统为玻璃基片卧式或立式传送系统或金属基片卷对卷方式传送系统。
专利摘要本实用新型在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，包括至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、硒化系统，设备中至少有一套硒蒸发沉积装置，硒蒸发沉积装置中有贯通微孔和/或微缝对气体具渗透性的空心管状加热器、和与空心管状加热器同轴安装的管状加温保温隔热外罩，单质硒置于空心管状加热器内加热、产生的硒蒸气渗过空心管状加热器、在管状加温保温隔热外罩的约束下。从管状加温保温隔热外罩的条形开口喷出，并向邻近的基片沉积，改变管状加温保温隔热外罩的条形开口的安装方向，可实现硒蒸气的任意方向喷出和沉积。本实用新型克服了多元共蒸法、硒化法固有的缺点。
文档编号C23C14/56GK202688423SQ201220319969
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者甘国工 申请人:甘国工