專利名稱：化學(xué)氣相沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池制造設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于制造薄膜太陽(yáng)能電池的化學(xué)氣相沉積裝置。
背景技術(shù)：
在諸多的太陽(yáng)能電池應(yīng)用技術(shù)中，薄膜太陽(yáng)能電池因無(wú)污染，能耗少，成本低廉， 可以大規(guī)模生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、航天以及人們的日常生活中。常見(jiàn)的薄膜太陽(yáng)能電池包括非晶硅薄膜太陽(yáng)電池，銅銦鎵硒薄膜電池和碲化鎘薄膜電池。在公開(kāi)號(hào)為101027749和1012^967的中國(guó)發(fā)明專利文件中，可以發(fā)現(xiàn)更多上述的太陽(yáng)能薄膜電池的形成方法。在薄膜太陽(yáng)能電池的制造中，透明導(dǎo)電氧化物薄膜的沉積是重要的工藝環(huán)節(jié)，所述透明導(dǎo)電氧化物薄膜用于制作薄膜太陽(yáng)能電池的電極，通常所述透明導(dǎo)電氧化物為氧化鋅。所述薄膜太陽(yáng)能電池的電極制造工藝具體包括采用化學(xué)氣相沉積裝置，以氣態(tài)的二乙基鋅(DEZ)與水蒸汽作為反應(yīng)氣體，在玻璃基板上沉積氧化鋅薄膜。其中所述化學(xué)氣相沉積裝置包括反應(yīng)腔、泵管以及真空泵。在進(jìn)行薄膜沉積工藝時(shí)，所述真空泵通過(guò)所述泵管從反應(yīng)腔中抽取氣體以調(diào)節(jié)反應(yīng)腔內(nèi)的氣壓。未在反應(yīng)腔中完全反應(yīng)的二乙基鋅氣體以及水蒸汽將經(jīng)由泵管抽入真空泵中?，F(xiàn)有的化學(xué)氣相沉積裝置存在如下問(wèn)題由于真空泵在工作時(shí)，泵體溫度較高且壓強(qiáng)較大，上述被抽出的二乙基鋅氣體與水蒸汽在真空泵內(nèi)容易發(fā)生反應(yīng)而生成氧化鋅薄膜，所述氧化鋅薄膜附著于真空泵的泵體以及轉(zhuǎn)子上。隨著氧化鋅薄膜的厚度增加，所述泵體與轉(zhuǎn)子之間的間距也逐漸縮小，最終將導(dǎo)致真空泵卡死，縮短真空泵的使用壽命。因此需要對(duì)真空泵進(jìn)行頻繁的停機(jī)維護(hù)，影響了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間以及維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種化學(xué)氣相沉積裝置，能夠提高真空泵的使用壽命。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種化學(xué)氣相沉積裝置，包括反應(yīng)腔、泵管以及真空泵，所述真空泵通過(guò)所述泵管從所述反應(yīng)腔抽取氣體，所述泵管內(nèi)設(shè)置有輻射加熱裝置， 用于對(duì)所述反應(yīng)腔抽出的氣體加熱。可選的，所述輻射加熱裝置包括柱狀、螺旋狀或者回形管狀的輻射加熱燈管。具體的，所述輻射加熱燈管為紅外加熱燈管?？蛇x的，所述輻射加熱燈管外設(shè)置有透明管套，所述透明管套的透射波段包括所述輻射加熱裝置發(fā)出的輻射波段。具體的，所述透明管套為石英管套。可選的，所述透明管套與輻射加熱燈管之間為真空?？蛇x的，所述透明管套與輻射加熱燈管之間填充有惰性氣體。可選的，所述輻射加熱燈管與所述泵管構(gòu)成同軸體?？蛇x的，所述泵管的內(nèi)表面形成有反射層。具體的，所述反射層為電鍍拋光金屬層?？蛇x的，所述泵管的管壁內(nèi)設(shè)置有加熱電阻絲。所述泵管的管壁外設(shè)置有硅橡膠加熱器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)所述設(shè)置于泵管內(nèi)的輻射加熱裝置，能夠?qū)α鹘?jīng)的反應(yīng)氣體進(jìn)行輻射加熱， 使得所述反應(yīng)氣體在泵管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)而耗盡，從而避免在真空泵中反應(yīng)沉積對(duì)真空泵造成損害；同時(shí)，由于輻射加熱以光的速度傳遞能量，能迅速將輻照能量均勻傳播到整個(gè)泵管內(nèi)部，因此可以對(duì)流經(jīng)泵管的所有反應(yīng)氣體進(jìn)行充分的加熱。(2)所述設(shè)置于泵管內(nèi)的輻射加熱裝置具體為輻射加熱燈管；進(jìn)一步的，所述輻射加熱燈管的管徑為5mm 30mm，所述泵管的管徑為IOOmm 500mm，所述輻射加熱燈管的橫截面遠(yuǎn)小于泵管，因此在不影響氣體流導(dǎo)的同時(shí)，能夠?qū)α鹘?jīng)的反應(yīng)氣體進(jìn)行輻射加熱。(3)所述輻射加熱以光的速度傳遞能量，且所述輻射加熱燈管與泵管構(gòu)成同軸體， 使得流經(jīng)的反應(yīng)氣體能夠充分吸收輻射能并被加熱。(4)所述輻射加熱燈管外還設(shè)置有透明管套，所述透明管套能夠防止反應(yīng)氣體反應(yīng)沉積于輻射加熱燈管上；進(jìn)一步的，所述透明管套的透射波段包括所述輻射加熱裝置發(fā)出的輻射波段，因此允許熱輻射直接透過(guò)透明管套，避免反應(yīng)氣體反應(yīng)沉積于透明管套的表面。(5)所述透明管套與輻射加熱燈管之間可以為真空，也可以填充有惰性氣體，對(duì)輻射加熱燈管起到進(jìn)一步保護(hù)作用，提高其使用壽命。(6)所述泵管的內(nèi)表面可以形成有反射層，例如電鍍拋光金屬層，所述反射層能夠反射未被反應(yīng)氣體吸收的熱輻射，減少能量損耗，提高輻射加熱的效率。(7)所述泵管的管壁內(nèi)設(shè)置有加熱電阻絲，所述泵管的管壁外設(shè)置有硅橡膠加熱器，以進(jìn)一步地增強(qiáng)加熱效果，使得流經(jīng)泵管的反應(yīng)氣體充分反應(yīng)。


圖1是本發(fā)明所述化學(xué)氣相沉積裝置的裝置示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的泵管的示意圖；圖3是圖2沿A-A剖線的剖面示意圖；圖4是圖2中B區(qū)域的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有的化學(xué)氣相沉積裝置中，真空泵通過(guò)泵管對(duì)反應(yīng)腔抽氣，反應(yīng)腔中未完全反應(yīng)的反應(yīng)氣體進(jìn)入真空泵后，容易反應(yīng)沉積于真空泵的泵體以及轉(zhuǎn)子上，形成薄膜，最終導(dǎo)致真空泵卡死，影響真空泵的使用壽命。本發(fā)明通過(guò)在泵管內(nèi)設(shè)置加熱裝置，先對(duì)流經(jīng)的反應(yīng)氣體進(jìn)行加熱，使得所述反應(yīng)氣體在泵管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)而耗盡，從而避免其進(jìn)入真空泵中發(fā)生反應(yīng)而造成損害。圖1是本發(fā)明化學(xué)氣相沉積裝置的裝置示意圖。如圖1所示，本發(fā)明所述的化學(xué)氣相沉積裝置包括反應(yīng)腔101、真空泵103以及連接所述反應(yīng)腔101與真空泵103的泵管 102。在進(jìn)行化學(xué)氣相沉積工藝時(shí)，所述真空泵103通過(guò)所述泵管102從所述反應(yīng)腔101抽
4取氣體，以調(diào)節(jié)反應(yīng)腔101內(nèi)的氣體壓強(qiáng)。其中，所述泵管102內(nèi)設(shè)置有輻射加熱裝置(圖未示)，用于對(duì)從所述反應(yīng)腔101抽出的氣體進(jìn)行加熱。由于輻射加熱以光的速度傳遞能量，能迅速將輻照能量均勻傳播到整個(gè)泵管內(nèi)部。作為優(yōu)選的方案，所述輻射加熱裝置可以為柱狀、螺旋狀或者回形管狀的輻射加熱燈管，管徑為5mm 30mm，具有體積小、易于安裝的特點(diǎn)；所述泵管102的管徑為IOOmm 500mm，上述輻射加熱燈管的橫截面遠(yuǎn)小于泵管102，因此設(shè)置于泵管102內(nèi)時(shí)，并不影響氣體的流導(dǎo)，避免了對(duì)反應(yīng)腔101內(nèi)的氣體壓強(qiáng)調(diào)節(jié)造成影響。作為進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述輻射加熱燈管具體為紅外加熱燈管。紅外線具有較廣的加熱波段(1 μ m 100 μ m)，因此輻射加熱的效率較高。紅外加熱燈管還具有成本低廉，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，所述輻射加熱燈管還可以采用紫外線、微波、射頻等輻射加熱方式，以滿足對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合以及不同反應(yīng)氣體的加熱需要。需要指出的是，受到設(shè)備安裝以及生產(chǎn)車間條件的限制，在實(shí)際的化學(xué)氣相沉積裝置中，連接反應(yīng)腔101與真空泵103的泵管102，其管路的長(zhǎng)度以及管路的鋪設(shè)較為復(fù)雜， 因此在整條管路中設(shè)置輻射加熱裝置是不現(xiàn)實(shí)，也是不必要的?？梢栽谒霰霉?02的其中一段管路設(shè)置所述輻射加熱裝置，其長(zhǎng)度保證能夠?qū)Ψ磻?yīng)氣體進(jìn)行充分加熱即可，具體根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。圖2為本發(fā)明所述泵管的一個(gè)具體實(shí)施例的示意圖，僅示出了所述泵管中具有輻射加熱裝置的一段管路。圖3為圖2中沿A-A剖線的剖面示意圖；圖4為圖2中B區(qū)域的放大示意圖，示出了本實(shí)施例的紅外加熱燈管。結(jié)合圖2、圖3以及圖4對(duì)本發(fā)明所述的化學(xué)氣相沉積裝置的特點(diǎn)進(jìn)行介紹。首先如圖2所示，該段泵管的管體呈圓柱形，其一端接收從反應(yīng)腔抽取的氣體，另一端與柱狀紅外加熱燈管201連接，作為紅外加熱燈管201的固定端；且鄰近所述固定端的管壁202上還設(shè)置有出氣口，用于連接真空泵。所述紅外加熱燈管201的一端與泵管固定連接，其余部分則懸置于泵管內(nèi)。當(dāng)然本發(fā)明所述的設(shè)置于泵管內(nèi)的紅外加熱燈管201并不局限于上述設(shè)置方式， 例如所述紅外加熱燈管201還可以通過(guò)支架固定于泵管的管壁202上，懸置于泵管中；或者將多根紅外加熱燈管201設(shè)置于泵管管體內(nèi)，并圍繞管體的軸心均勻排列。再如圖3所示，本實(shí)施例中，上述紅外加熱燈管201與所述泵管管體的軸心相重合，與泵管構(gòu)成同軸體。這樣設(shè)置的好處在于，所述紅外加熱燈管201與管壁202之間的間距保持一致，當(dāng)氣體流經(jīng)此段泵管時(shí)，易于受到均勻充分的紅外線照射，所述紅外加熱燈管 201能夠在該段泵管的容積范圍內(nèi)進(jìn)行輻射加熱。如圖4所示，本實(shí)施例所述紅外加熱燈管201外還設(shè)置有透明管套203，所述透明管套203可以允許紅外加熱燈管201所產(chǎn)生的紅外線透過(guò)，用于防止泵管中流經(jīng)的氣體在受熱反應(yīng)時(shí)沉積于紅外加熱燈管201上，以提高紅外加熱燈管201的使用壽命。作為優(yōu)選的方案，所述透明管套203與紅外加熱燈管201之間應(yīng)當(dāng)避免直接接觸， 以防止紅外加熱燈管201通過(guò)熱傳遞對(duì)透明管套加熱，而使得泵管中流經(jīng)的氣體受熱反應(yīng)時(shí)沉積于透明管套203上，影響透明管套203的紅外線透過(guò)率。作為可選的方案，所述透明管套203與紅外加熱燈管201之間可以填充有惰性氣體作為保護(hù)氣體，防止泵管中流經(jīng)的氣體接觸紅外加熱燈管201。作為另一個(gè)可選方案，所述透明管套203將紅外加熱燈管201與外部完全隔絕，兩者之間為真空。所述透明管套203的透射波段包括所述紅外加熱燈管201發(fā)出的輻射波段，以避免透明管套203受到輻射加熱，而使得泵管中流經(jīng)的氣體受熱反應(yīng)時(shí)沉積于透明管套203 上。作為可選的方案，所述透明管套203可以為石英管套。需要指出的是，雖然上述優(yōu)選實(shí)施例可以使得透明管套203不易于受熱升溫，但流經(jīng)泵管的氣體在受熱反應(yīng)并沉積時(shí)，總是會(huì)附著于接觸物表面，因此泵管的管壁202以及透明管套203的表面總是會(huì)形成薄膜。在本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)氣相沉積裝置的使用以及維護(hù)過(guò)程中，大部分情況下僅需更換透明管套203以及泵管的部分管壁202即可，而無(wú)需頻繁更換紅外加熱燈管201，提高了紅外加熱燈管201的使用壽命。作為優(yōu)選的方案，為了進(jìn)一步提高對(duì)流經(jīng)氣體的輻射加熱的效果，所述管壁202 的表面還可以形成有反射層。所述反射層能夠反射未被氣體吸收的紅外線，減少能量損耗， 從而提高紅外加熱燈管201所產(chǎn)生的紅外線的輻射加熱效率。具體的，所述反射層可以為電鍍拋光金屬層，所述電鍍拋光金屬層不但對(duì)紅外線具有較高的反射率，另一方面對(duì)氣體反應(yīng)所形成的沉積物薄膜具有較強(qiáng)的附著力。作為可選的方案，為了進(jìn)一步提高對(duì)流經(jīng)氣體的加熱效果，所述泵管的管壁202 上還可以設(shè)置輔助的加熱裝置。例如，在所述管壁202內(nèi)設(shè)置加熱電阻絲，或在管壁202外設(shè)置硅橡膠加熱器。上述輔助的加熱裝置，提高了管壁202的溫度，并通過(guò)熱傳遞的方式對(duì)與管壁202接觸的氣體進(jìn)行加熱，促進(jìn)了所述氣體反應(yīng)充分反應(yīng)并沉積于管壁202上。以下結(jié)合薄膜沉積工藝，對(duì)本發(fā)明所述化學(xué)氣相沉積裝置的優(yōu)點(diǎn)作詳細(xì)介紹。具體的，本發(fā)明所述化學(xué)氣相沉積裝置用于制作薄膜太陽(yáng)能電池的電極；進(jìn)一步的，所述化學(xué)氣相沉積裝置用于在薄膜太陽(yáng)能電池的玻璃基板上沉積氧化鋅薄膜。在氧化鋅薄膜沉積工藝中，使用的反應(yīng)氣體為氣態(tài)二乙基鋅以及水蒸汽。如圖1 所示，向化學(xué)氣相沉積裝置的反應(yīng)腔101中通入所述二乙基鋅氣體以及水蒸汽；開(kāi)啟真空泵103對(duì)反應(yīng)腔101進(jìn)行抽氣，調(diào)節(jié)反應(yīng)腔101內(nèi)的氣體壓強(qiáng)至薄膜沉積工藝所需的壓強(qiáng)。所述二乙基鋅氣體與水蒸汽在反應(yīng)腔101內(nèi)充分混合，受熱后進(jìn)行反應(yīng)生成氧化鋅，并在所述玻璃基板上沉積，形成氧化鋅薄膜。同時(shí)，未充分反應(yīng)的二乙基鋅氣體與水蒸汽，隨著真空泵抽氣所產(chǎn)生的氣流，從反應(yīng)腔101中被抽出。上述被抽出的二乙基鋅氣體與水蒸汽，首先進(jìn)入泵管102。在經(jīng)過(guò)圖2所示泵管管路時(shí)，所述紅外加熱燈管201產(chǎn)生的紅外線透過(guò)所述透明管套203，照射于流經(jīng)的的二乙基鋅氣體以及水蒸汽；所述二乙基鋅氣體與水蒸汽吸收紅外線的輻射能并被加熱，而未被充分吸收的紅外線在照射于具有電鍍拋光金屬層的管壁202時(shí)又被反射，并不會(huì)被管壁202 所吸收。由于二乙基鋅與水的輻射吸收帶位于紅外加熱等發(fā)出的輻射波段內(nèi)，因此上述紅外線能夠?qū)⒍一\氣體與水蒸汽迅速加熱升溫。同時(shí)設(shè)置于管壁202上的輔助加熱裝置，例如設(shè)置于管壁202內(nèi)的電阻加熱絲或設(shè)置于管壁202外的硅橡膠加熱器，將管壁202 升至較高溫度，因此與所述管壁202接觸的二乙基鋅氣體與水蒸汽，還通過(guò)熱傳遞作用被加熱。所述已充分混合的二乙基鋅氣體與水蒸汽在上述加熱作用下升至反應(yīng)溫度，進(jìn)行充分快速的反應(yīng)而生成氧化鋅。所述氧化鋅絕大多數(shù)將附著于泵管的管壁202上，還有一部分則附著于保護(hù)紅外加熱燈管202的透明管套203上，在管壁202的內(nèi)表面以及透明管套203的表面形成氧化鋅薄膜。經(jīng)過(guò)上述加熱消耗處理后，最終進(jìn)入真空泵的氣體中，二乙基鋅以及水蒸汽的含量大幅減少，最大限度地降低了對(duì)真空泵的損害。本發(fā)明所述的化學(xué)氣相沉積裝置還可以應(yīng)用于其他化學(xué)氣相沉積工藝中，所述泵管中設(shè)置的輻射加熱裝置，對(duì)殘留的反應(yīng)氣體進(jìn)行加熱，使其反應(yīng)耗盡，避免所述反應(yīng)氣體進(jìn)入真空泵中。且上述反應(yīng)氣體在泵管中反應(yīng)產(chǎn)生的生成物，主要沉積于泵管的管壁202 以及紅外加熱燈管201外的透明管套203上。在進(jìn)行設(shè)備的使用維護(hù)時(shí)，可以僅更換泵管部分管路的管壁202，即與所述紅外加熱燈管201相對(duì)應(yīng)的管壁202以及透明管套203，而無(wú)需頻繁更換紅外加熱燈管201，提高紅外加熱燈管201的利用率，更無(wú)需對(duì)真空泵進(jìn)行頻繁的停機(jī)維護(hù)。能夠大幅延長(zhǎng)了設(shè)備的維護(hù)周期，提高設(shè)備的使用壽命。雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)氣相沉積裝置，包括反應(yīng)腔、泵管以及真空泵，所述真空泵通過(guò)所述泵管從所述反應(yīng)腔抽取氣體，其特征在于，所述泵管內(nèi)設(shè)置有輻射加熱裝置，用于對(duì)所述反應(yīng)腔抽出的氣體加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述輻射加熱裝置包括柱狀、 螺旋狀或者回形管狀的輻射加熱燈管。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述輻射加熱燈管為紅外加熱燈管。
4.如權(quán)利要求2或3任一項(xiàng)所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述輻射加熱燈管外設(shè)置有透明管套，所述透明管套的透射波段包括所述輻射加熱裝置發(fā)出的輻射波段。
5.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述透明管套為石英管套。
6.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述透明管套與輻射加熱燈管之間為真空。
7.如權(quán)利要求4所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述透明管套與輻射加熱燈管之間填充有惰性氣體。
8.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述輻射加熱燈管與所述泵管構(gòu)成同軸體。
9.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述輻射加熱燈管的管徑為 5mm 30mm，所述泵管的管徑為IOOmm 500mm。
10.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述泵管的內(nèi)表面形成有反射層。
11.如權(quán)利要求10所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述反射層為電鍍拋光金屬層。
12.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述泵管的管壁內(nèi)設(shè)置有加熱電阻絲。
13.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述泵管的管壁外設(shè)置有硅橡膠加熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種化學(xué)氣相沉積裝置，包括反應(yīng)腔、泵管以及真空泵，所述真空泵通過(guò)所述泵管從所述反應(yīng)腔抽取氣體，所述泵管內(nèi)設(shè)置有輻射加熱裝置，用于對(duì)所述反應(yīng)腔抽出的氣體加熱。本發(fā)明在泵管內(nèi)設(shè)置的輻射加熱裝置，對(duì)流經(jīng)的反應(yīng)氣體進(jìn)行輻射加熱，具有較高的加熱效率，使得所述反應(yīng)氣體在泵管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)而耗盡，從而避免其進(jìn)入真空泵中發(fā)生反應(yīng)而造成損害。
文檔編號(hào)C23C16/44GK102560418SQ20101061337
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者李一成, 汪宇澄, 許國(guó)青, 陳亮 申請(qǐng)人:理想能源設(shè)備有限公司