專利名稱：超聲噴霧隧道爐及用于制備大面積二氧化錫透明導(dǎo)電膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲噴霧隧道爐及大面積二氧化錫透明導(dǎo)電膜的制備方法。該二氧化錫透明 導(dǎo)電膜用于太陽電池的透明電極。屬于材料的鍍覆類領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2150786. 4，公開了噴涂沉積大面積均勻透明導(dǎo)電膜掃描裝置，將 襯底置于襯底托盤上，通過襯底托盤加熱，沉積時(shí)讓噴頭進(jìn)行掃描噴涂。中國(guó)專利 200520025374. 5公開了超聲快速沉積法制備納米氧化物透明導(dǎo)電膜的設(shè)備。其方法是將襯底 置于紫銅板加熱爐上，通過加熱爐和襯底的整體移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)襯底的沉積。。這兩種方法 的原理相似，但如果用于工業(yè)流水線生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。成本較高；中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200510013358. 9公開了超聲快速沉積法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴頭，其中所述噴頭為楔形， 噴嘴上部采用斜面設(shè)計(jì)且霧氣分三路進(jìn)入噴嘴。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00620028079. X，公開了超 聲噴霧法制備透明導(dǎo)電膜的專用噴頭，其中的霧氣是從進(jìn)氣口進(jìn)入進(jìn)氣管，這種噴頭其狹縫 寬度在1.5mm，沉積薄膜的速度較慢。也沒有設(shè)冷卻水層和保溫層，造成噴嘴內(nèi)溫度高，造 成大顆粒霧膜的生成。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2150785.6公開了大面積均勻透明導(dǎo)電薄膜的噴 嘴，其內(nèi)部壓力不易控制，很容易造成成膜不均勻。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種超聲噴霧隧道爐及用于制備大面積二氧化錫導(dǎo)電膜的方法。 以實(shí)現(xiàn)成膜均勻、獲得最佳沉積參數(shù)；可降低噴嘴溫度、使襯底材料表面成膜的顆粒較小， 減少大顆粒霧膜的生成；有助于廢氣排出、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、能適合工業(yè)化流水線生產(chǎn)等 目的。本發(fā)明的技術(shù)方案包括加熱區(qū)、工作區(qū)、退火保溫區(qū)三個(gè)區(qū)域，設(shè)置在工作區(qū)襯底材 料上方的噴嘴，與噴嘴連接的超聲起霧器，其特征在于，所述噴嘴上端設(shè)有5 30個(gè)霧氣進(jìn)氣管道，噴嘴靠近隧道爐出口一側(cè)設(shè)有廢氣排出通道，在廢氣排出通道的上方設(shè)有5-30廢氣 排出管道，廢氣排出管道與抽氣泵連接。在隧道爐內(nèi)裝有輥，在輥上設(shè)有用于傳送襯底材料的傳送網(wǎng)帶。所述噴嘴呈楔形，下端出口處設(shè)有比上端小的收口。在噴嘴外部設(shè)有噴嘴保溫層、在噴嘴四周設(shè)有噴嘴水冷卻層。每個(gè)霧氣進(jìn)氣管道和廢氣排出管道均接有流量計(jì)。所述噴嘴帶有控制與襯底材料表面距離的升降裝置。所述超聲噴霧隧道爐用于制備大面積二氧化錫透明導(dǎo)電膜的方法，其特征在于包括以 下步驟(1) 按現(xiàn)有技術(shù)配制F/Sn摩爾百分比為1% 10%的溶液；裝入與噴嘴連接的超聲起霧 器起霧；(2) 襯底材料由傳送網(wǎng)帶攜帶進(jìn)入隧道爐，在加熱區(qū)加熱升溫；(3) 襯底材料由傳送網(wǎng)傳送進(jìn)入工作區(qū)，將溫度恒定在300°C 500°C，噴嘴將起霧后 的霧氣均勻噴灑在襯底材料上形成二氧化錫透明導(dǎo)電膜，反應(yīng)后的廢氣由抽氣泵從廢氣排出 管道抽出；(4) 襯底材料由傳送網(wǎng)帶送入退火保溫區(qū)退火降溫。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)在噴嘴上設(shè)置了若干個(gè)位置相對(duì)的霧氣進(jìn)氣管道和廢氣排出管道， 配合流量計(jì)及帶收口設(shè)計(jì)的噴嘴，可使霧氣在噴嘴內(nèi)均勻混合，在沿噴嘴狹縫方向均勻噴出， 使成膜均勻。(2)噴嘴設(shè)有冷卻水層和保溫層，可降低噴嘴內(nèi)溫度。由于噴嘴內(nèi)有一定溫度， 霧氣在噴嘴內(nèi)就己經(jīng)開始分解、反應(yīng)，在空中形成顆粒，然后再到達(dá)襯底材料表面繼續(xù)成膜。 噴嘴內(nèi)溫度降低，使得到達(dá)襯底材料表面成膜的顆粒較小，減少大顆粒霧膜的生成。(3)噴 嘴設(shè)有廢氣排氣管道和抽氣泵，可在噴嘴內(nèi)形成單向氣流，有助于廢氣排出及制備出均勻、 表面光滑的薄膜并可降低HC1對(duì)網(wǎng)帶的腐蝕；(4)帶有升降裝置，有助于調(diào)整噴嘴與襯底表 面距離，獲得最佳沉積參數(shù)。(5)超聲噴霧隧道爐采用網(wǎng)帶傳送，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化流 水線生產(chǎn)。


圖1為超聲噴霧隧道爐整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為噴嘴側(cè)視圖；圖3為噴嘴俯視圖。圖中1為隧道爐保溫層，2為傳送網(wǎng)帶，3為加熱區(qū)，4為工作區(qū)，5為退火保溫區(qū)，6為襯 底材料，7為加熱管，8為輥，9為噴嘴保溫層，10為噴嘴水冷層，11為霧氣進(jìn)氣管道，12 為廢氣排出管道，13為廢氣排出道，14為流量計(jì)，15為超聲起霧器，16為反應(yīng)溶液，17為 抽氣泵，18為冷卻水進(jìn)水管道，19為冷卻水出水管道。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:超聲噴霧隧道爐結(jié)合附圖在隧道爐外設(shè)有保溫層l，隧道爐包括加熱區(qū)3、工作區(qū)4和退火保溫區(qū)5。在工 作區(qū)4內(nèi)設(shè)有的噴嘴與超聲起霧器15連接。在噴霧隧道爐內(nèi)設(shè)有加熱管7，爐內(nèi)裝有輥8， 輥8上裝有傳送網(wǎng)帶2，襯底材料6放置于傳送網(wǎng)帶2上傳送。襯底材料6在加熱區(qū)3進(jìn)行 加熱，在工作區(qū)4沉積，在退火保溫區(qū)5退火降溫。升溫、工作區(qū)溫度及退火保溫區(qū)溫度均 由計(jì)算機(jī)監(jiān)控。在噴嘴外部設(shè)有噴嘴保溫層9、在噴嘴四周設(shè)有噴嘴水冷卻層10。噴嘴水冷卻層與冷卻水進(jìn) 水管道18連接，由冷卻水出水管道19排出。霧氣進(jìn)氣管道ll于噴嘴上端一字排開，每個(gè)霧 氣進(jìn)氣管道11均設(shè)有流量計(jì)14。廢氣排出管道13于噴嘴靠近隧道爐出口一側(cè)。廢氣排氣管 道12于廢氣排氣道13上端， 一個(gè)廢氣排出管道12與一個(gè)霧氣進(jìn)氣管道11相對(duì)應(yīng)。每個(gè)廢 氣排出管道12與抽氣泵17相連。沉積時(shí)，打開超聲起霧器15起霧，再打開空氣壓縮機(jī)讓載 氣攜帶霧氣進(jìn)入噴嘴。調(diào)節(jié)每個(gè)廢氣排出管道12上的流量計(jì)14，使所有從每個(gè)霧氣進(jìn)氣管 道11進(jìn)入的霧氣流量與從每個(gè)廢氣排出管道12排出的廢氣流量相等，在噴嘴中形成從霧氣 進(jìn)氣管道ll至噴嘴，然后均勻噴灑在襯底材料6表面，再?gòu)膹U氣排出管道12排出的單向氣 流。實(shí)施例2:超聲噴霧法制備大面積透明導(dǎo)電薄膜的方法，包括以下步驟(1) 按現(xiàn)有技術(shù)配制F/Sn摩爾百分比為1% 10%的溶液；裝入與噴嘴連接的超聲起霧 器起霧；(2) 襯底材料由傳送網(wǎng)帶攜帶進(jìn)入隧道爐，在加熱區(qū)加熱升溫；(3) 襯底材料由傳送網(wǎng)傳送進(jìn)入工作區(qū)，將溫度恒定在300'C 50(TC，噴嘴將起霧后 的霧氣均勻噴灑在襯底材料上，整個(gè)襯底材料6表面都將沉積透明導(dǎo)電薄膜，反應(yīng)后的廢氣 由抽氣泵從廢氣排出管道抽出；(4) 襯底材料由傳送網(wǎng)帶送入退火保溫區(qū)退火降溫。 采用此設(shè)備和方法制備大面積二氧化錫透明導(dǎo)電膜耐酸堿腐蝕、方塊電阻小、光透過率好，同時(shí)附著力強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種超聲噴霧隧道爐，包括加熱區(qū)、工作區(qū)、退火保溫區(qū)三個(gè)區(qū)域，設(shè)置在工作區(qū)襯底材料上方的噴嘴，與噴嘴連接的超聲起霧器，其特征在于，所述噴嘴上端設(shè)有5～30個(gè)霧氣進(jìn)氣管道，噴嘴靠近隧道爐出口一側(cè)設(shè)有廢氣排出通道，在廢氣排出通道的上方設(shè)有5-30廢氣排出管道，廢氣排出管道與抽氣泵連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，在隧道爐內(nèi)裝有輥，在輥 上設(shè)有用于傳送襯底材料的傳送網(wǎng)帶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，所述噴嘴呈楔形，下端出 口處設(shè)有比上端小的收口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，所述噴嘴外部設(shè)有噴嘴保 溫層、噴嘴四周設(shè)有噴嘴水冷卻層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，每個(gè)霧氣進(jìn)氣管道和廢氣 排出管道均接有流量計(jì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，所述噴嘴帶有控制與襯底 材料表面距離的升降裝置。
7. 一種權(quán)利要求l所述超聲噴霧隧道爐用于制備大面積透明二氧化錫導(dǎo)電膜的方法，其 特征在于包括以下步驟包括以下步驟(1) 按現(xiàn)有技術(shù)配制F/Sn摩爾百分比為1% 10%的溶液；裝入與噴嘴連接的超聲起霧 器起霧；(2) 襯底材料由傳送網(wǎng)帶攜帶進(jìn)入隧道爐，在加熱區(qū)加熱升溫；(3) 襯底材料由傳送網(wǎng)傳送進(jìn)入工作區(qū)，將溫度恒定在30(TC 50(TC，噴嘴將起霧后 的霧氣均勻噴灑在襯底材料上形成二氧化錫透明導(dǎo)電膜，反應(yīng)后的廢氣由抽氣泵從廢氣排出 管道抽出；(4) 襯底材料由傳送網(wǎng)帶送入退火保溫區(qū)退火降溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲噴霧隧道爐及用于制備大面積二氧化錫透明導(dǎo)電膜的方法。超聲噴霧隧道爐包括加熱區(qū)、工作區(qū)、退火保溫區(qū)三個(gè)區(qū)域，設(shè)置在工作區(qū)襯底材料上方的噴嘴，與噴嘴連接的超聲起霧器，所述噴嘴上端設(shè)有5～30個(gè)霧氣進(jìn)氣管道，噴嘴靠近隧道爐出口一側(cè)設(shè)有廢氣排出通道，在廢氣排出通道的上方設(shè)有5-30廢氣排出管道，廢氣排出管道與抽氣泵連接。本發(fā)明可使霧氣在噴嘴內(nèi)均勻噴出，成膜均勻；可降低噴嘴內(nèi)溫度，可減少大顆粒霧膜的生成；可有助于廢氣排出及制備出均勻、表面光滑的薄膜并可降低HCl對(duì)網(wǎng)帶的腐蝕；其升降裝置有助于調(diào)整噴嘴與襯底表面距離，獲得最佳沉積參數(shù)。采用網(wǎng)帶傳送，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化流水線生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F27B9/02GK101566430SQ20091004334
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者彭星煜, 廣 李, 億 羊 申請(qǐng)人:湖南師范大學(xué)