在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备和方法技术

本发明专利技术在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，包括至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、硒化系统，设备中至少有一套硒蒸发沉积装置，硒蒸发沉积装置中有贯通微孔和/或微缝对气体具渗透性的空心管状加热器、和与空心管状加热器同轴安装的管状加温保温隔热外罩，单质硒置于空心管状加热器内加热、产生的硒蒸气渗过空心管状加热器、在管状加温保温隔热外罩的约束下。从管状加温保温隔热外罩的条形开口喷出，并向邻近的基片沉积，改变管状加温保温隔热外罩的条形开口的安装方向，可实现硒蒸气的任意方向喷出和沉积。本发明专利技术还提供了大面积沉积铜铟镓硒吸收层的连续式生产的方法。本发明专利技术克服了多元共蒸法、硒化法固有的缺点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，包括至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、硒化系统，设备中至少有一套硒蒸发沉积装置，硒蒸发沉积装置中有贯通微孔和/或微缝对气体具渗透性的空心管状加热器、和与空心管状加热器同轴安装的管状加温保温隔热外罩，单质硒置于空心管状加热器内加热、产生的硒蒸气渗过空心管状加热器、在管状加温保温隔热外罩的约束下。从管状加温保温隔热外罩的条形开口喷出，并向邻近的基片沉积，改变管状加温保温隔热外罩的条形开口的安装方向，可实现硒蒸气的任意方向喷出和沉积。本专利技术还提供了大面积沉积铜铟镓硒吸收层的连续式生产的方法。本专利技术克服了多元共蒸法、硒化法固有的缺点。【专利说明】在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓砸吸收层的设备和方法
: 本专利技术涉及的是一种沉积铜铟镓硒吸收层的设备和方法，特别涉及的是在玻璃或金属基片上沉积太阳能吸收层--铜铟镓硒膜层的设备和方法。
技术介绍
: 在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层常用的真空方法是:多元共蒸法和硒化法(也称分步法，将铜铟镓预制和铜铟镓硒化合物形成分为两步)。1、多元共蒸法主要用于实验室级规模的电池制作，基片规格不大。目前具有新意的是何整风先生公布的专利“基于硒等离子体制备铜铟镓硒薄膜及光伏薄膜电池的方法”，申请号:200910089397.5。其技术特征是:以直流方式在硒蒸发坩埚周围产生等离子体，使硒蒸气离化，铜铟镓分别蒸发，沉积铜铟镓硒膜层。达到了降低硒化温度，提高铜铟镓比例精度，实现大面积制备铜铟镓硒薄膜的目的。该方法是铜铟镓点源共蒸，等离子体是加在坩埚上的正偏压引发的，所以，铜铟镓蒸发沉积的面积、硒蒸气离化的区域是受限的，只能实现有限的大面积沉积，仍属于实验室级的生产规模。同时，该方法的沉积方式仍是由下向上沉积，也限制了其在连续式生产方面的使用。国外报道已有实验室级的铜铟镓硒在线共蒸发设备，但没进一步报道是否是在普通钠钙玻璃上实现的。我们觉得:用普通的共蒸法生产高品质的铜铟镓硒吸收层，要求5500C以上的基片温度，已超过普通钠钙玻璃的软化温度。我们判定:目前公布的多元共蒸法，仍未能解决在大面积普通钠钙玻璃基片上连续沉积铜铟镓硒吸收层的问题。2、分步法使用溅射法沉积金属预制层，可以连续高品质地在大面积基片上沉积金属预制层，但必须使用有毒的硒化氢来进行硒化处理，或者在真空室内加热蒸发硒或硫，再卤素灯照射硒化。典型的如:张弓先生等申请的专利“铜铟镓硒或铜铟镓硫或铜铟镓硒硫太阳能电池吸收层的制备方法”，专利号:ZL200510011858.9。其技术特征是:先用真空磁控溅射法制备CuInGa金属预制层，再在热处理真空室中进行硒或硫预蒸发，硒化或硫化处理。使用的是CuIn靶或CuGa靶CuInGa靶，硒源或硫源加热升温蒸发，在金属预制层上沉积一层硒或硫，再通过卤素灯照射硒化或硫化，最终得到铜铟镓硒或铜铟镓硫或铜铟镓硒硫太阳能电池吸收层。通过对该专利条文分析，发现:该方法基片必须在溅射设备和硒蒸发硒化设备间来回进行，如果要想满足铜铟镓预制层必需的不同化学配比要求，因只一次硒化或硫化，效果不好，必然分几次溅射、硒化，再溅射、再硒化，往复几次。如此，铜铟镓预制层拿出真空室，面临铜铟镓被氧化的氧化的风险，特别是，沉积一个完整的吸收层必须几次拿出真空室，面临各层都被氧化的风险。而且，这个风险不易排除。如果，该专利所述的溅射和硒蒸发硒化都在一个真空系统内进行，中间用门阀作隔离，想法是可行的，但该专利提供的是普通加热蒸发方法，只能由下向上沉积，而且，该专利也没提供解决普通硒化的高温，导致玻璃软化，无法传送的问题。目前的两步法没有涉及用沉积磁控溅射、硒等离子增强蒸发沉积和在线硒化法，也未能解决在大面积玻璃或金属基片上连续沉积铜铟镓硒吸收层的问题。
技术实现思路
: 针对已有技术存在的问题，本专利技术的目的是为了提供一种在较常规硒化温度低的基片温度上，用沉积磁控溅射、硒等离子增强蒸发沉积和在线硒化法大面积在玻璃或金属基片上连续沉积铜铟镓硒太阳能吸收层的设备。本专利技术的另一个目的是提供一种在玻璃或金属基片上连续沉积铜铟镓硒太阳能吸收层的方法。本专利技术的目的是这样来实现的: 本专利技术在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，包括至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、硒化系统，设备中至少有一套硒蒸发沉积装置，硒蒸发沉积装置有贯通微孔和/或微缝对气体具渗透性的空心管状加热器、和与空心管状加热器同轴安装的管状加温保温隔热外罩，单质硒置于空心管状加热器内加热、产生的硒蒸气渗过空心管状加热器、在管状加温保温隔热外罩的约束下从管状加温保温隔热外罩的条形开口喷出、并向邻近的基片沉积，改变管状加温保温隔热外罩的条形开口的安装方向，可实现硒蒸气的任意方向喷出和沉积。设备有从常压到高真空，再到常压的连续真空腔室系统、基片传送系统、至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、一组硒等离子增强蒸发沉积系统和硒化系统。当然，改变条形开口的不同安装方向，可实现任意方向的硒蒸气喷出，从而实现任意方向的沉积。上述设备中，空心管状加热器是被保温隔热外罩约束的用不锈钢管或钽管或钥管或导电陶瓷制成，保温隔热外罩的热量辐射传导到空心管状加热器加热到700°C，自身不蒸发出杂质气体和微量气体。上述设备中，空心管状加热器是碳化硅加石墨烧结而成，空心管状加热器有内外表面贯通的微孔，微孔的孔径I~20 μ m。上述设备中，在硒蒸发沉积装置配置有对喷出的硒蒸气进行等离子处理的等离子体产生装置。在硒蒸发沉积装置配置有等离子体产生装置，实现等离子体对硒蒸气的等离子体处理，从而降低对基片的温度要求。上述设备中，等离子体产生装置为射频等离子体发生源，改变电极形状可以改变等离子体区域。上述设备中，硒蒸发沉积装置为硒等离子体增强蒸发沉积装置，在硒等离子体增强蒸发沉积装置之后，设有加温保温、稳定热量、稳定硒蒸气压、对未沉积硒蒸气起反射功能、与基片共同形成硒化空间的辅助沉积板。在硒等离子女体增强蒸发沉积装置之后，设有辅助沉积板，能增加硒沉积率，同时，辅助沉积板与基片共同形成硒化空间，完成铜铟镓的硒化过程，形成铜铟镓硒的化合物。上述的设备中，铜铟镓作成磁控溅射靶材。上述设备中，铜铟镓磁控溅射靶材为富铜的铜铟镓靶材或富铟的铜铟镓靶材。铜铟镓按化学配比作成磁控溅射靶材，更进一步，铜铟镓按照富铟化学配比和富铜的化学配比制作铜铟镓磁控溅射靶材，满足吸收层在层厚方向对铜和铟不同比例的要求。这些化学配比都是公知技术，如北京泛德辰科技有限公司已有市售产品。上述设备中，硒蒸发沉积装置中有铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室，铜铟镓磁控溅射沉积室与硒等离子增强蒸发沉积室之间有气氛隔离和加温腔室。上述的硒蒸发沉积装置中有铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室，硒等离子增强蒸发沉积室与铜铟镓磁控溅射沉积室之间有气氛隔离室。上述设备中，在一次性完成铜铟镓硒吸收层沉积的连续式生产中，布置有至少三个铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室与硒化室，分别是富铟的铜铟镓硒吸收层沉积室，富铜的铜铟镓硒吸收层沉积室，富铟的铜铟镓硒吸收层沉积室，每一个铜铟镓磁控溅射沉积室、硒等离子增强蒸发沉积室之间都有气氛隔离室。膜层的沉积布置是:先布置铜铟镓磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
在玻璃或金属基片上沉积铜铟镓硒吸收层的设备，包括至少一组铜铟镓磁控溅射沉积系统、硒化系统，其特征在于设备中至少有一套硒蒸发沉积装置，硒蒸发沉积装置中有贯通微孔和/或微缝对气体具渗透性的空心管状加热器、和与空心管状加热器同轴安装的管状加温保温隔热外罩，单质硒置于空心管状加热器内加热、产生的硒蒸气渗过空心管状加热器、在管状加温保温隔热外罩的约束下从管状加温保温隔热外罩的条形开口喷出、并向邻近的基片沉积，改变管状加温保温隔热外罩的条形开口的安装方向，可实现硒蒸气的任意方向喷出和沉积。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甘国工，
申请(专利权)人：甘国工，
类型：发明
国别省市：