專利名稱：超聲快速沉積法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備大面積納米透明導(dǎo)電膜的專用噴嘴，用于光電子薄膜材料鍍膜領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種新型綠色能源，具有無限性、可與常規(guī)電網(wǎng)匹配以及無地域應(yīng)用限制等特點，已經(jīng)成為各國政府開發(fā)新型能源的首選。太陽電池可以直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，不會對環(huán)境產(chǎn)生任何污染。而非晶硅薄膜太陽電池有良好的半導(dǎo)體光電子學(xué)性能和低成本、大規(guī)模的生產(chǎn)使之在與其它半導(dǎo)體器件的競爭中具有突出的優(yōu)勢。薄膜電池制造工藝是通過在玻璃、塑料等廉價襯底上，采用低溫制備技術(shù)，依次沉積薄膜光伏材料而成，工藝技術(shù)簡單，便于大面積連續(xù)化生產(chǎn)。太陽電池實現(xiàn)薄膜化，大大節(jié)省了昂貴的半導(dǎo)體材料。因此國際上普遍認(rèn)為光伏發(fā)電能大幅度降低成本的希望在薄膜電池。而透明導(dǎo)電膜是太陽能電池最基礎(chǔ)的材料。
太陽電池透明導(dǎo)電膜是一種透明半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能，在其它電子器件、顯示器件、建筑材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在制備導(dǎo)電膜的主要沉積技術(shù)為物理氣相沉積(具體以射頻和直流磁控濺射為主)和真空條件下的化學(xué)氣相沉積(以LPCVD和PECVD為主)。化學(xué)氣相沉積(CVD)，但它們設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。因此目前成本仍然是太陽能電池大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸。超聲噴霧快速沉積技術(shù)制備太陽電池透明導(dǎo)電膜的方法采用超聲霧化技術(shù)，可連續(xù)生產(chǎn)。與其它鍍膜工藝相比，該工藝具有設(shè)備簡單、工藝簡單、均勻性和重復(fù)性好的優(yōu)點。所制薄膜耐酸堿腐蝕，方塊電阻小、光透過率好，同時附著力強。而且制造工藝可達到其它鍍膜法相同的效果，見中國專利ZL99116819.4。但該發(fā)明僅為實驗室小面積試驗所用，其中超聲噴霧噴嘴并不適合制備大面積透明導(dǎo)電膜。另外，專利ZL02150785.6的二維噴嘴對噴霧的流量、壓力、溫度均有嚴(yán)格要求。不僅要求噴霧流量大。而且噴嘴內(nèi)部壓力高制成的薄膜才能保證均勻，否則容易形成斑馬條和均勻性不好。同時在高溫下，多狹縫式噴口容易使噴氣均勻性受到破壞，而使所生成的薄膜的厚度和性能呈現(xiàn)不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)目前制備太陽電池透明導(dǎo)電膜快速沉積技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合制備大面積導(dǎo)電膜的實際要求，提出新型專用噴嘴的設(shè)計方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案超聲快速沉積法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴頭，它包括進氣口、進氣管、噴嘴、噴口；霧化氣從進氣口進入進氣管，分成三路進入噴嘴，再從噴口噴出；其特點在于用超聲噴霧方法將化學(xué)溶液霧化后通過進氣口、進氣管均勻進入到噴嘴內(nèi)部后，由噴嘴的設(shè)計尺寸決定噴嘴內(nèi)部霧化氣的壓力迅速均勻分布，最后通過噴口均勻地噴涂在20×20cm2大面積玻璃襯底上。
本發(fā)明的有益效果是1.噴嘴根據(jù)流體力學(xué)及空氣動力學(xué)原理設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易。
2.噴嘴上部進氣由三根管道組成，保證了噴嘴各點均勻進氣和整個噴口壓力均勻。
3.噴嘴為狹縫噴口設(shè)計，整個噴嘴為流線型，設(shè)計噴嘴內(nèi)部無壓力損失。


圖1專用噴嘴正視2專用噴嘴俯視3專用噴嘴側(cè)視4專用噴嘴立體圖其中1.進氣口 2.進氣管 3.噴嘴 4.噴口具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明超聲快速沉積法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴頭，它包括進氣口、進氣管、噴嘴、噴口；霧化氣從進氣口1進入進氣管2，分成三路進入噴嘴3，再從噴口4噴出；其特點在于用超聲噴霧方法將化學(xué)溶液霧化后通過進氣口1、進氣管2均勻進入到噴嘴3內(nèi)部后，最后通過噴口均勻地噴涂在20×20cm2大面積玻璃襯底上。
噴嘴高度150mm，寬度200mm，厚度5mm，噴口為狹縫噴孔，噴口狹縫面積為20×1.5mm2。
噴嘴上部采用斜面設(shè)計，噴嘴3的容積和噴口4面積的比值決定了噴口4的壓力，霧化氣可以按照需要的壓力均勻大面積地噴灑在勻速移動并且加熱好的玻璃襯底上。
噴嘴工作過程超聲振動將所配制好的溶液霧化，經(jīng)過霧化氣進氣口1霧化氣進氣管2，進入噴嘴3由于霧化氣經(jīng)過三根進氣管均勻分配后進入噴嘴，并且噴嘴上部采用斜面設(shè)計，保證了噴嘴內(nèi)部壓力均勻。而且噴嘴容積和噴口面積的比值決定了噴口4的壓力，所以霧化氣可以按照需要的壓力均勻大面積地噴灑在勻速移動并且加熱好的玻璃襯底上。
本發(fā)明根據(jù)制備大面積導(dǎo)電膜工藝的實際要求，設(shè)計了一種大面積均勻透明導(dǎo)電薄膜的專用噴嘴，該噴嘴為單狹縫式，可以制備襯底尺寸為20×20cm2的透明導(dǎo)電膜。噴霧量應(yīng)與噴口的長度成正比，而噴口的長度決定玻璃襯底的尺寸。在實際生產(chǎn)中可以按照襯底尺寸采用本發(fā)明的方法設(shè)計合適的噴嘴。
在工藝上噴霧量由攜帶氣體的流量決定，同時必須配備專用的掃描系統(tǒng)后可獲得大面積均勻透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明與掃描裝置配套使用時，進氣管道將霧化后的制備導(dǎo)電膜的溶劑均勻送到噴嘴所容的空間范圍內(nèi)，同時將噴嘴固定。掃描時玻璃襯底在傳動裝置帶動下勻速行進；襯底勻速通過噴口的速度在0.1～0.3mm/S，到達噴口時襯底溫度應(yīng)達450℃左右。參與反應(yīng)的霧化汽均勻大面積地噴灑在加熱好的襯底上。襯底表面處的溫度是重要的參數(shù)，其溫度越離，其可見光透過率越高，電阻越低。但其溫度高于600℃時會使襯底變形和降低設(shè)備使用壽命。
本發(fā)明噴嘴高度150mm，寬度200mm，厚度5mm，噴口為狹縫噴孔，噴口狹縫尺寸為20×1.5mm2。本設(shè)計尺寸可制備20×20cm2的透明導(dǎo)電膜，噴嘴也可根據(jù)襯底寬度的實際尺寸而改變。噴嘴上部是噴頭，襯底在噴頭的下部，噴嘴的噴口離襯底的距離是由化學(xué)沉積的熱解反應(yīng)工藝特征所決定，控制噴嘴的噴口到襯底的距離一般應(yīng)該在4-50mm范圍內(nèi)，噴頭由防腐石英玻璃材料制成。噴嘴容積和噴口面積的比例將決定噴口的壓力，比值越大壓力越高，同時噴口的壓力也和載氣流量、載氣壓力及霧化量有關(guān)。
采用本發(fā)明噴嘴制備的大面積透明導(dǎo)電薄膜，其性能指標(biāo)均達到和超過傳統(tǒng)常規(guī)方法制備的要求，更適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種超聲快速沉積法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴頭，它包括進氣口、進氣管、噴嘴、噴口；霧化氣從進氣口(1)進入進氣管(2)，分成三路進入噴嘴(3)，再從噴口(4)噴出；其特征在于用超聲噴霧方法將化學(xué)溶液霧化后通過進氣口(1)、進氣管(2)均勻進入到噴嘴(3)內(nèi)部后，最后通過噴口均勻地噴涂在20×20cm2大面積玻璃襯底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲噴霧法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴嘴，其特征在于噴嘴高度150mm，寬度200mm，厚度5mm，噴口為狹縫噴孔，噴口狹縫面積為20×1.5mm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲噴霧法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴嘴，其特征在于噴嘴上部采用斜面設(shè)計，噴嘴(3)的容積和噴口(4)面積的比值決定了噴口(4)的壓力，霧化氣可以按照需要的壓力均勻大面積地噴灑在勻速移動并且加熱好的玻璃襯底上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備大面積納米透明導(dǎo)電膜的專用噴嘴，用于光電子薄膜材料鍍膜領(lǐng)域。這種專用噴頭，霧化氣從它的進氣口進入進氣管，分成三路進入噴嘴，再從噴口噴出，均勻地噴涂在20×20cm
文檔編號B05B1/00GK1692987SQ200510013358
公開日2005年11月9日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者趙庚申, 王慶章, 許盛之, 王瑜, 耿新華 申請人:南開大學(xué)