專利名稱：硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種利用噴灑頭均勻噴灑硒蒸氣至銅銦鎵硒層上以實(shí)現(xiàn)快速結(jié)晶退火處理而改善的結(jié)晶性的退火爐結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一般銅銦鎵硒(CKS)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)包括依序堆棧在玻璃基板上的鉬層、 CIGS層、硫化鎘(CDQ層、氧化鋅(SiO)層以及鋁鋅氧化物(AZO)層，其中CIGS層一般稱為吸收層，是主要的光吸收及光電轉(zhuǎn)換中心，因此，CIGS層的結(jié)晶狀態(tài)會(huì)大幅影響到整體 CIGS太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在CIGS層的現(xiàn)有技術(shù)中，一般包括真空制程與非真空制程，其中真空制程包括濺鍍法或蒸鍍法，具有較佳質(zhì)量，但材料利用率較低，設(shè)備昂貴且制造成本高，因此，具有較低制造成本的非真空制程已逐漸成為另一主要技術(shù)。非真空制程主要是使用油墨制程(Ink Process)的濕式制程，是以濕式涂布及高溫烘干燒結(jié)處理而形成CIGS層。不過(guò)，CIGS層的結(jié)晶均一性不佳，影響整體CIGS太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，而解決方案是額外加入硫化氫( 和/或硒化氫( )，以改善結(jié)晶反應(yīng)，因?yàn)椴糠植牧蠒?huì)在高溫?zé)Y(jié)中揮發(fā)而耗損，比如硫，使得CIGS層的結(jié)晶性變差，所以 H2S可補(bǔ)充耗損掉的硫，而Hje可實(shí)現(xiàn)硒化法，讓CIGS層中所包含的銅、銦、鎵、硒形成高質(zhì)量的結(jié)晶。然而，加入和/或Hje的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于，不僅設(shè)備成本高，且處理時(shí)間長(zhǎng)，一般約需10小時(shí)，尤其是Hje及具有很強(qiáng)的毒性，一旦處理設(shè)備發(fā)生漏氣而外泄， 會(huì)對(duì)操作人員的安全造成很大的危險(xiǎn)性。因此，需要一種更具安全性的硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，利用硒蒸氣取代高危險(xiǎn)性的Hje及H2S,以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，包括硒蒸氣輸送管路單元、硒蒸氣噴灑頭單元以及真空腔體，其中具有銅銦鎵硒層的基板安置于真空腔體中，且真空腔體具有由透明材料所構(gòu)成的透明窗口，而硒蒸氣輸送管路單元將外部輸入的硒蒸氣輸送到硒蒸氣噴灑頭單元，讓硒蒸氣均勻噴灑至基板上以添加硒源，同時(shí)真空腔體的透明窗口讓外部快速加熱單元所產(chǎn)生的熱輻射穿透并對(duì)基板進(jìn)行加熱，增加基板的溫度，減少機(jī)板及高溫硒蒸氣的間的溫差，藉以實(shí)現(xiàn)快速結(jié)晶退火處理，并改善基板上銅銦鎵硒層的結(jié)晶性。因此，本實(shí)用新型的硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)非常適合應(yīng)用于銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池中銅銦鎵硒層的制作，進(jìn)而改善整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

圖1為本實(shí)用新型硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)的示意圖。[0009]圖2為本實(shí)用新型硒蒸氣噴灑頭單元的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下配合說(shuō)明書(shū)附圖及組件符號(hào)對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說(shuō)明，以使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在研讀本說(shuō)明書(shū)后能據(jù)以實(shí)施。參閱圖1，為本實(shí)用新型硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型的硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)1包括硒蒸氣輸送管路單元20、硒蒸氣噴灑頭單元30 以及真空腔體40，用以提供對(duì)安置于真空腔體40中具有銅銦鎵硒層的基板60進(jìn)行快速結(jié)晶退火(Aneal)處理。硒蒸氣輸送管路單元20連結(jié)硒蒸氣噴灑頭單元30，其中硒蒸氣輸送管路單元20 用以將外部輸入的高溫硒蒸氣輸送至硒蒸氣噴灑頭單元30。硒蒸氣可由外部的至少一硒蒸氣儲(chǔ)存單元80而提供。硒蒸氣噴灑頭單元30位于真空腔體40內(nèi)，而硒蒸氣噴灑頭單元30的結(jié)構(gòu)如圖2 所示，其中硒蒸氣噴灑頭單元30包括多個(gè)均勻配置的硒蒸氣噴灑頭32，且硒蒸氣噴灑頭32 具有朝向基板60的多個(gè)霧化孔34，因此硒蒸氣VP可經(jīng)由霧化孔34朝向基板60均勻噴灑， 如方向Dl所示。要注意的是，圖2中硒蒸氣噴灑頭32為兩側(cè)等間隔配置，且只是用以說(shuō)明本實(shí)用新型特點(diǎn)的實(shí)例而已，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，也就是硒蒸氣噴灑頭32也可為陣列狀排列、放射線狀排列或同心圓排列。真空腔體40用以提供進(jìn)行快速結(jié)晶退火處理所需的密閉循環(huán)境，且利用外部抽真空裝置(圖未示出)以維持適當(dāng)?shù)恼婵斩?。此外，真空腔體40具有由透明材料所構(gòu)成的透明窗口 42，用以供外部的熱輻射穿透，而對(duì)基板60進(jìn)行加熱，如方向D2所示，以保持適當(dāng)?shù)臏囟龋热绲陀谳^硒蒸氣溫度的500至700°C之間，藉以對(duì)基板上的銅銦鎵硒層實(shí)現(xiàn)快速結(jié)晶退火處理。透明材料可為耐高溫玻璃，比如石英。熱輻射可由快速加熱單元90產(chǎn)生， 比如利用紅外線加熱管產(chǎn)生紅外線。此外，所有硒蒸氣噴灑頭32的延伸覆蓋范圍大于透明窗口 42，用以確保硒蒸氣噴灑范圍可涵蓋整個(gè)透明窗口 42，使得位于透明窗口 42上方的基板60可在具有預(yù)設(shè)適當(dāng)溫度下接觸到硒蒸氣噴灑頭32所噴灑的高溫硒蒸氣，進(jìn)而讓較高溫的硒蒸氣會(huì)與基板60上較低溫的銅銦鎵硒層結(jié)合并結(jié)晶，藉以改善銅銦鎵硒層的結(jié)晶性，提高光電轉(zhuǎn)換效率，所以銅銦鎵硒層很適合當(dāng)作銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池的吸收層。因此，本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于利用硒蒸氣噴灑頭單元將硒蒸氣均勻噴灑至銅銦鎵硒層，同時(shí)銅銦鎵硒層由快速加熱單元進(jìn)行快速加熱而保持適當(dāng)溫度，以使得硒蒸氣接觸銅銦鎵硒層后能產(chǎn)生結(jié)晶反應(yīng)，改善結(jié)晶質(zhì)量。本實(shí)用新型的另一特點(diǎn)在于利用真空腔體提供具有適當(dāng)真空度的密閉循環(huán)境，以方便進(jìn)行銅銦鎵硒層的硒蒸氣快速結(jié)晶退火處理，尤其是真空腔體具有透明窗口，使得快速加熱單元所產(chǎn)生的熱輻射可穿透進(jìn)入真空腔體內(nèi)，并對(duì)安置于真空腔體中的基板進(jìn)行快速加熱退火處理。以上所述僅為用以解釋本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非企圖據(jù)以對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的實(shí)用新型原理下所作有關(guān)本實(shí)用新型的任何修飾或變更，都仍應(yīng)包括在本實(shí)用新型意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求1.一種硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，用以提供對(duì)具有銅銦鎵硒層的一基板進(jìn)行快速結(jié)晶退火處理，其特征在于，所述硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)包括一硒蒸氣輸送管路單元，用以將外部輸入的高溫硒蒸氣輸送出去；一硒蒸氣噴灑頭單元，連結(jié)至該硒蒸氣輸送管路單元，用以接收該硒蒸氣輸送管路單元所輸送的硒蒸氣，并將該硒蒸氣噴灑至該基板上的銅銦鎵硒層；以及一真空腔體，具有一真空度，用以容置該硒蒸氣噴灑頭單元以及該基板，且該真空腔體具有由透明材料所構(gòu)成的一透明窗口，用以讓外部的熱輻射經(jīng)該透明窗口而對(duì)該基板進(jìn)行加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硒蒸氣噴灑頭單元包括多個(gè)均勻配置的硒蒸氣噴灑頭，且每個(gè)硒蒸氣噴灑頭具有朝向該基板的多個(gè)霧化孔，用以讓該硒蒸氣經(jīng)由所述霧化孔朝該基板噴灑。
3.如權(quán)利要求2所述的硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硒蒸氣噴灑頭為陣列狀排列、放射線狀排列或同心圓排列。
4.如權(quán)利要求1所述的硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述真空腔體的透明材料為耐高溫玻璃。
5.如權(quán)利要求1所述的硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述耐高溫玻璃為石英。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種硒蒸氣快速結(jié)晶退火爐結(jié)構(gòu)，包括硒蒸氣輸送管路單元、硒蒸氣噴灑頭單元以及真空腔體，其中具有銅銦鎵硒層的基板安置于真空腔體中，且真空腔體具有由透明材料所構(gòu)成的透明窗口，而硒蒸氣輸送管路單元將外部輸入的硒蒸氣輸送到硒蒸氣噴灑頭單元，讓硒蒸氣均勻噴灑至基板上以添加硒源，同時(shí)真空腔體的透明窗口讓外部快速加熱單元所產(chǎn)生的熱輻射穿透并對(duì)基板進(jìn)行加熱，增加基板的溫度，減少機(jī)板及高溫硒蒸氣之間的溫差，藉以實(shí)現(xiàn)快速結(jié)晶退火處理，并改善基板上銅銦鎵硒層的結(jié)晶性。
文檔編號(hào)H01L31/18GK202178238SQ20112015855
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者鐘承兆 申請(qǐng)人:正峰新能源股份有限公司