專利名稱：一種銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
木實(shí)用新型屬太陽(yáng)能電池材料領(lǐng)域，涉及一種銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化裝置。
背景技術(shù)：
銅銦硒基m-VI族化合物半導(dǎo)體(CuInSe2,以下簡(jiǎn)稱CIS)具有大的光吸收系數(shù)和適當(dāng)?shù)慕麕挾?，是制備薄膜太?yáng)能電池的光吸收層的最佳候選材料之一。目前，多采用金屬預(yù)制膜后硒化法制備CIS光吸收層，即先制備Cu、 In或Cu、 In、 Ga合金膜，然后在高溫硒氣氛下進(jìn)行退火，通過(guò)硒化反應(yīng)制備CIS光吸收層。目前廣泛使用的Cu、 In或Cu、 In、 Ga合金膜硒化裝置為雙區(qū)快速加熱爐(如圖1),即在低溫區(qū)將硒蒸發(fā)，然后通過(guò)載氣(Ar、 N2等惰性氣體)將硒蒸汽輸運(yùn)到高溫區(qū)與合金膜發(fā)生硒化反應(yīng)，生成CIS光吸收層，該裝置為專用裝置，造價(jià)較高，且需要雙區(qū)加熱，并在硒化過(guò)程中持續(xù)通入載氣，存在資源浪費(fèi)問(wèn)題，增加了制備成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服背景技術(shù)中需要雙區(qū)加熱和持續(xù)通入載氣的問(wèn)題，提供一種銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化裝置，其特征在于，裝置由硒化腔和上蓋兩部分組成，兩部分均用石英加工而成，并通過(guò)磨口密封。硒化腔由硒化腔石英壁8和石英隔板9構(gòu)成，石英隔板9焊接在硒化腔石英壁8的中部，硒化腔石英壁8上端外側(cè)面為磨砂面，可與上蓋部分緊密配合，起到密封效果，以免高溫時(shí)硒蒸汽進(jìn)入真空室，污染設(shè)備。樣品7和石英坩堝10放置在石英隔板9上，真空設(shè)備加熱器置于石英隔板9之下。
上蓋部分由上蓋石英壁11、冷卻頸12和冷卻管13三部分組成。冷卻頸12和上蓋石英壁11上的小孔通過(guò)焊接連接，冷卻頸12和冷卻管13相接。上蓋石英壁11開(kāi)口端內(nèi)側(cè)面為磨砂面，用于和硒化腔石英壁8上端外側(cè)面的磨砂面緊密配合，起到密封效果。冷卻管13的另一端為真空抽氣口 14,與真空系統(tǒng)相接。
所述冷卻頸12和冷卻管13為同一根石英細(xì)管，冷卻管13為同心盤繞著的石英細(xì)管，每圈石英管間距為l 2mm。
高溫下，硒的蒸汽壓很高，冷卻頸12和冷卻管13用于冷卻硒蒸氣，防止硒蒸氣進(jìn)入真空腔體，污染設(shè)備。通過(guò)冷卻頸"的高度和冷卻管13孔徑以及長(zhǎng)度的組合，可以有效控制硒化腔中硒氣氛進(jìn)入真空腔體。另外通過(guò)冷卻管13及冷卻頸12將硒化腔中的空氣抽出，保持硒化腔的真空狀態(tài)。
本實(shí)用新型的有益效果為，其裝置為單區(qū)加熱硒化裝置，能夠提供充足的硒原子，滿足金屬預(yù)制膜的硒化?？膳c其它真空退火裝置配合使用，不需要專用的抽氣系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)，且硒化過(guò)程不需要通入載氣，通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

圖l為雙區(qū)快速加熱爐示意圖；圖2為本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理示意圖；圖3為冷卻管示意圖。
圖中，l為硒粉加熱器，2為硒腔高溫區(qū)加熱器，3為載氣入口，4為載氣出口， 5為抽氣口， 6為硒粉，7為樣品，8為硒化腔石英壁，9為石英隔板，IO為石英坩堝，ll為上蓋石英壁，12為冷卻頸，13為冷卻管，14為真空抽氣口。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本裝置由硒化腔和上蓋兩部分組成，兩部分均用石英加工而成，并通過(guò)磨口密封。硒化腔由硒化腔石英壁8和石英隔板9組成，石英隔板9焊接在硒化腔石英壁8的中部，硒化腔石英壁8上端外側(cè)面為磨砂面，可與上蓋部分緊密配合，起到密封效果，以免高溫時(shí)硒蒸汽進(jìn)入真空室，污染設(shè)備。樣品7和石英坩堝10放置在石英隔板9上，真空設(shè)備加熱器置于石英隔板9之下。上蓋部分由上蓋石英壁ll、冷卻頸12和冷卻管13三部分組成。冷卻頸13和上蓋石英壁11上的小孔通過(guò)焊接連接，冷卻頸12和冷卻管13相接。上蓋石英壁11開(kāi)口端內(nèi)側(cè)面為磨砂面，用于和硒化腔石英壁8上端外側(cè)面的磨砂面緊密配合，起到密封效果。冷卻管13的另一端為真空抽氣口 14，與真空系統(tǒng)相接。
如圖3所示，冷卻管為同心盤繞著的石英細(xì)管，每圈石英管間距為2mm。高溫下，硒的蒸汽壓很高，冷卻頸和冷卻管用于冷卻硒蒸汽，防止硒蒸汽進(jìn)入腔體，污染設(shè)備。通過(guò)冷卻頸的高度和冷卻管孔 徑以及長(zhǎng)度的恰當(dāng)組合，可以有效控制硒化腔中硒氣氛進(jìn)入設(shè)備腔 體。另外通過(guò)冷卻管及冷卻頸將硒化腔中的空氣抽出，保持硒化腔的 真空狀態(tài)。
硒化操作步驟如下
(1) 將硒化腔固定在真空設(shè)備加熱器上，將硒粉6裝入石英坩
堝10，并將坩堝放置在石英隔板9上，將樣品7放置在石英隔板9 上；將上蓋蓋在硒化腔上，使上蓋石英壁11和硒化腔石英壁8通過(guò) 磨面形成緊密配合；
(2) 將硒化腔中的空氣通過(guò)上蓋的冷卻管13抽出，保持硒化腔 的真空狀態(tài)。加熱硒化腔中硒粉6，硒粉6受熱產(chǎn)生硒蒸氣， 一定溫 度下，硒化腔中硒蒸氣壓恒定，能夠?yàn)榻饘倌の峁┏渥愕奈樱?br> (3) 在樣品7完成金屬膜硒化后，降低設(shè)備溫度，當(dāng)溫度低于 150'C時(shí)，打開(kāi)設(shè)備和上蓋，取出樣品。為防止硒蒸氣進(jìn)入空氣，要 避免高溫時(shí)打開(kāi)設(shè)備和上蓋。
本實(shí)用新型用于銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化工藝。
權(quán)利要求1.一種銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化裝置，其特征在于所述銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化裝置由硒化腔和上蓋兩部分組成，硒化腔由硒化腔石英壁(8)和石英隔板(9)構(gòu)成，石英隔板(9)焊接在硒化腔石英壁(8)的中部，硒化腔石英壁(8)上端外側(cè)面為磨砂面，樣品(7)和石英坩堝(10)放置在石英隔板(9)上，真空設(shè)備加熱器置于石英隔板(9)之下；上蓋部分由上蓋石英壁(11)、冷卻頸(12)和冷卻管(13)三部分組成，冷卻頸(12)和上蓋石英壁(11)上的小孔通過(guò)焊接連接，冷卻頸(12)和冷卻管(13)相接，上蓋石英壁(11)開(kāi)口端內(nèi)側(cè)面為磨砂面，冷卻管(13)的另一端為真空抽氣口(14)，與真空系統(tǒng)相接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收 層硒化裝置，其特征在于，所述冷卻頸(12)和冷卻管(13)為同一 根石英細(xì)管，冷卻管(13)為同心盤繞著的石英細(xì)管，每圈石英管間 距為1 2mm。
專利摘要本實(shí)用新型公布一種銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化裝置，屬太陽(yáng)能電池材料領(lǐng)域。裝置由硒化腔和上蓋兩部分組成，兩部分均用石英加工而成，并通過(guò)磨口密封。石英隔板焊接在硒化腔石英壁的中部，樣品和石英坩堝放置在石英隔板上，真空設(shè)備加熱器置于石英隔板之下。冷卻頸和上蓋石英壁上的小孔通過(guò)焊接連接，冷卻頸和冷卻管相接。本實(shí)用新型為單區(qū)加熱硒化裝置，能夠提供充足的硒原子，滿足金屬預(yù)制膜的硒化。本實(shí)用新型可與其它真空退火裝置配合使用，不需要專用的抽氣系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)，且硒化過(guò)程不需要通入載氣，通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于銅銦硒基太陽(yáng)能薄膜電池光吸收層硒化工藝。
文檔編號(hào)H01L31/18GK201332102SQ20082012458
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者古宏偉, 飛 屈, 楊發(fā)強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院