專利名稱：一種襯底表面噴射裂解硒源的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于銅銦鎵硒薄膜太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種襯底表面噴射裂解硒源的方法。
背景技術(shù)：
銅銦鎵硒薄膜太陽電池是目前最有發(fā)展?jié)摿Φ谋∧ぬ栯姵刂?，具有高轉(zhuǎn)換效率、無光致衰退、抗輻射性能好、低成本、適合卷對(duì)卷工藝大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，其典型結(jié)構(gòu)為金屬背電極Mo層、吸收層CIGS層、緩沖層CdS、窗口層高阻i:&10、低阻aiO:Al、MgF2減反射膜和Ni-Al柵電極，其中吸收層CIGS層的制備是銅銦鎵硒薄膜太陽電池的核心技術(shù)。多元共蒸發(fā)法是制備CIGS層最廣泛和最成功的方法。多元共蒸發(fā)法制備CIGS層， 是由銅、銦、鎵、硒各元素以氣態(tài)形式在襯底處反應(yīng)化合形成Cuanfah^hW多晶材料，其中硒元素在CIGS層的形成過程中非常關(guān)鍵。在CIGS層制備過程中，固態(tài)硒材料被放入蒸發(fā)舟中，通過加熱蒸發(fā)方法產(chǎn)生硒蒸氣，以氣態(tài)形式彌散于真空腔室，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是無毒、廉價(jià)。但硒蒸氣壓難以控制，而且氣態(tài)硒常WSa (η >5)大原子團(tuán)形式存在，反應(yīng)活性較差，易造成硒元素化合反應(yīng)不充分，引起銦和鎵元素的損失，降低材料利用率的同時(shí)導(dǎo)致CIGS薄膜成份偏離理想的化學(xué)計(jì)量比，降低CIGS層成膜質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種將硒蒸氣中大原子團(tuán)裂解為高活性的小原子團(tuán)，提高硒元素反應(yīng)活性和利用率，有效提高CIGS層成膜質(zhì)量的襯底表面噴射裂解硒源的方法。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是
一種襯底表面噴射裂解硒源的方法，包括將硒源蒸發(fā)室中的固態(tài)硒加熱，產(chǎn)生硒蒸氣， 其特征在于將所述硒蒸氣進(jìn)入溫度500-800°C的高溫裂解室，硒蒸氣在高溫裂解室內(nèi)穿過孔徑0. 2-0. 5mm均勻布滿孔的兩層多孔柵板，硒蒸氣形成裂解硒源，所述裂解硒源通過溫度大于400-500°C的出氣管道噴射到襯底表面，完成在襯底表面噴射裂解硒源的過程。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案
所述高溫裂解室為外部包有陶瓷棉保溫層，內(nèi)壁上還有固裝多孔柵板的凹槽。所述多孔柵板為氮化硼材料。所述出氣管道上有口部垂直于襯底表面不限數(shù)量的噴孔，所述裂解硒源從出氣管道上的噴孔噴射到襯底表面；出氣管道上的噴口與襯底位于真空室腔內(nèi)。所述硒源蒸發(fā)室外周均包有陶瓷棉保溫層。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1、本發(fā)明采用將硒蒸氣高溫穿過兩層多孔柵板，由Si5n (n ^ 5)大原子團(tuán)裂解為Si5n (η<5)小原子團(tuán)，增加了高活性％2的數(shù)量，提高了硒元素的反應(yīng)活性，有效改善了銅銦鎵硒薄膜太陽電池CIGS層的成膜質(zhì)量，對(duì)提高銅銦鎵硒薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率起到積極作用。2、本發(fā)明通過噴孔把小原子團(tuán)的硒蒸氣直接噴射到襯底表面，使硒材料充分參與 CIGS層的反應(yīng)成膜過程，從而提高硒材料利用率。


圖1是本發(fā)明制備大面積硒源用裝置結(jié)構(gòu)剖視示意圖； 圖2是圖1中硒源高溫裂解室放大示意圖3是本發(fā)明制備小面積硒源用裝置結(jié)構(gòu)剖視示意圖； 圖4是圖3中硒源高溫裂解室放大示意圖。其中，1-保溫層，2-控溫加熱器，3-蒸氣出口，4-硒源蒸發(fā)室，5-固態(tài)硒，6-管路， -裂解室進(jìn)口，8-高溫裂解室，9-裂解硒源出口，10-進(jìn)氣口，11-出氣管道，12-襯底， 13-噴孔，14-真空腔室，15-多孔柵板。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖 1-2詳細(xì)說明如下
一種襯底表面噴射裂解硒源的方法，包括將硒源蒸發(fā)室中的固態(tài)硒加熱，產(chǎn)生硒蒸氣。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是將所述硒蒸氣進(jìn)入溫度500-800°C的高溫裂解室，硒蒸氣在高溫裂解室內(nèi)穿過孔徑0. 2-0. 5mm均勻布滿孔的兩層多孔柵板，硒蒸氣形成裂解硒源，所述裂解硒源通過溫度大于400-500°C的出氣管道噴射到襯底表面，完成在襯底表面噴射裂解硒源的過程；所述高溫裂解室為外部包有陶瓷棉保溫層，內(nèi)壁上還有固裝多孔柵板的凹槽；所述多孔柵板為氮化硼材料；所述出氣管道上有口部垂直于襯底表面不限數(shù)量的噴孔，所述裂解硒源從出氣管道上的噴孔噴射到襯底表面；出氣管道上的噴口與襯底位于真空室腔內(nèi)；所述硒源蒸發(fā)室外周均包有陶瓷棉保溫層。實(shí)施例1
參照附圖1、圖2，大面積卷對(duì)卷柔性襯底表面噴射裂解硒源的方法，步驟為 ⑴裂解硒源準(zhǔn)備工作
分別準(zhǔn)備出硒源蒸發(fā)室4、高溫裂解室8、真空腔室14和出氣管道11 ； 選用體積大于IL的不銹鋼桶狀物作為硒源蒸發(fā)室，硒源蒸發(fā)室上的一小口作為蒸氣出口 3，硒源蒸發(fā)室內(nèi)的底部置有控溫加熱器2，固態(tài)硒5位于控溫加熱器上面；選用一不銹鋼通道作為高溫裂解室，高溫裂解室一端為裂解室進(jìn)口 7、另一端為裂解硒源出口 9，高溫裂解室內(nèi)壁上有相互平行且垂直于中心線的兩圈凹槽，凹槽上各固裝有一個(gè)均勻布滿孔徑 0. 3mm的氮化硼多孔柵板15 ；選用不銹鋼制成的腔體作為真空腔室；選用不銹鋼管圍成的圈狀物作為出氣管道，出氣管道的外周上有一作為進(jìn)氣口 10的孔；出氣管道的一面上布滿作為噴孔13的小孔，小孔的中心線垂直于襯底12 ；用不銹鋼管作為管路6將蒸發(fā)室出口和裂解室進(jìn)口密封連接成通路，同理用不銹鋼管路將裂解硒源出口和所述進(jìn)氣口密封連接成通路；所述硒源蒸發(fā)室、管路和高溫裂解室的外面均包有陶瓷棉保溫層1 ；高溫裂解室和出氣管道置于真空腔室內(nèi)，硒源蒸發(fā)室位于真空腔室外面；將真空腔室內(nèi)抽真空，做好高溫裂解硒源的準(zhǔn)備；⑵在襯底上噴射裂解硒源
啟動(dòng)硒源蒸發(fā)室內(nèi)和高溫裂解室內(nèi)的控溫加熱器，將固態(tài)硒加熱至300°C，產(chǎn)生硒蒸氣；硒蒸氣通過管路進(jìn)入溫度550°C的高溫裂解室，硒蒸氣在高溫裂解室內(nèi)穿過步驟⑴中多孔柵板后，硒蒸氣由η ^ 5的Se5n大原子團(tuán)裂解成η<5的S^小原子團(tuán)，形成裂解硒源，增加了高活性的數(shù)量，提高了硒元素的反應(yīng)活性，所述裂解硒源進(jìn)入溫度450°C的出氣管道經(jīng)噴孔噴射到大面積卷對(duì)卷柔性襯底表面，完成在大面積卷對(duì)卷柔性襯底表面噴射裂解硒源的過程。參照附圖3、圖4，小面積襯底表面噴射裂解硒源的方法，步驟為 ⑴裂解硒源準(zhǔn)備工作
分別準(zhǔn)備出硒源蒸發(fā)室4、真空腔室14和出氣管道11 ；
選用一種不銹鋼長桶作為硒源蒸發(fā)室，硒源蒸發(fā)室內(nèi)的底部置有控溫加熱器2，固態(tài)硒 5位于控溫加熱器上面，固態(tài)硒上面的硒源蒸發(fā)室內(nèi)壁上有兩層相互平行且垂直于中心線的凹槽，凹槽上各固裝有一個(gè)均勻布滿孔徑0. 3mm的氮化硼多孔柵板15 ；兩個(gè)多孔柵板之間作為高溫裂解室8 ；選用不銹鋼制成的腔體作為真空腔室；選用不銹鋼管圍成的圈狀物作為出氣管道，出氣管道的外周上有一作為進(jìn)氣口 10的孔；出氣管道的一面上布滿作為噴孔13的小孔，小孔的中心線垂直于襯底12面；硒源蒸發(fā)室內(nèi)的上層多孔柵板上方的口作為裂解硒源出口 9，裂解硒源出口與所述出氣管道上的進(jìn)氣口密封連接成通路；所述通路與硒源蒸發(fā)室的外面均包有陶瓷棉保溫層1 ；將全部裝置置入真空腔室內(nèi)；對(duì)真空腔室內(nèi)抽真空，做好高溫裂解硒源的準(zhǔn)備； ⑵在襯底上噴射裂解硒源
啟動(dòng)硒源蒸發(fā)室內(nèi)的控溫加熱器，將固態(tài)硒加熱至550°C形成硒蒸氣，硒蒸氣穿過步驟 ⑴中的下層多孔柵板后在高溫裂解室內(nèi)再穿過步驟⑴中上層多孔柵板后，硒蒸氣由η ^ 5 的大原子團(tuán)裂解成η<5的Se5n小原子團(tuán)，形成裂解硒源，增加了高活性的數(shù)量，提高了硒元素的反應(yīng)活性，所述裂解硒源進(jìn)入溫度450°C的出氣管道經(jīng)噴孔噴射到襯底表面，完成在小面積襯底表面噴射裂解硒源的過程。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種襯底表面噴射裂解硒源的方法，包括將硒源蒸發(fā)室中的固態(tài)硒加熱，產(chǎn)生硒蒸氣，其特征在于將所述硒蒸氣進(jìn)入溫度500-800°C的高溫裂解室，硒蒸氣在高溫裂解室內(nèi)穿過孔徑0. 2-0. 5mm均勻布滿孔的兩層多孔柵板，硒蒸氣形成裂解硒源，所述裂解硒源通過溫度大于400-500°C的出氣管道噴射到襯底表面，完成在襯底表面噴射裂解硒源的過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底表面噴射裂解硒源的方法，其特征在于所述高溫裂解室為外部包有陶瓷棉保溫層，內(nèi)壁上還有固裝多孔柵板的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的襯底表面噴射裂解硒源的方法，其特征在于所述多孔柵板為氮化硼材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底表面噴射裂解硒源的方法，其特征在于所述出氣管道上有口部垂直于襯底表面不限數(shù)量的噴孔，所述裂解硒源從出氣管道上的噴孔噴射到襯底表面；出氣管道上的噴口與襯底位于真空室腔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底表面噴射裂解硒源的方法，其特征在于所述硒源蒸發(fā)室外周均包有陶瓷棉保溫層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種襯底表面噴射裂解硒源的方法，包括將硒蒸氣進(jìn)入高溫裂解室，硒蒸氣在高溫裂解室內(nèi)穿過孔徑0.2-0.5mm均勻布滿孔的兩層多孔柵板，硒蒸氣形成裂解硒源，所述裂解硒源噴射到襯底表面，完成在襯底表面噴射裂解硒源的過程。本發(fā)明采用將硒蒸氣高溫穿過兩層多孔柵板，由Sen(n≥5)大原子團(tuán)裂解為Sen(n<5)小原子團(tuán)，增加了高活性Se2的數(shù)量，提高了硒元素的反應(yīng)活性，有效改善了銅銦鎵硒薄膜太陽電池CIGS層的成膜質(zhì)量，對(duì)提高銅銦鎵硒薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率起到積極作用;通過噴孔把小原子團(tuán)的硒蒸氣直接噴射到襯底表面，使硒材料充分參與CIGS層的反應(yīng)成膜過程，從而提高硒材料利用率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102433550SQ20111043313
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者喬在祥, 張穎武, 趙彥民 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所