CN102418087A - 一种加热板支撑定位装置 - Google Patents

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本发明涉及一种加热板支撑定位装置，具体地讲是涉及一种化学气相沉积工艺中加热板支撑定位装置。该装置包括加热板和固定支撑装置，固定支撑装置下端与反应腔室底部连接，加热板上的四个角为经切割的斜边，斜边与通过加热板中心的对角线呈90度；加热板两个长边的正中间位置和四个斜边均设有与固定支撑装置相连接、固定的单元；固定支撑装置上端与加热板可调式连接。该装置结构简单、能够解决加热板支撑和定位的问题，同时保持加热板温度均匀性，防止热损失，还可调节加热板的水平，且拆卸维护方便。

Description

一种加热板支撑定位装置
技术领域
本发明涉及一种加热板支撑定位装置，具体地讲是涉及一种化学气相沉积工艺中的加热板支撑定位装置。
背景技术
光伏应用的未来市场发展，特别是用于与电网相连的光伏电厂的应用，关键取决于降低太阳能电池生产成本的潜力。薄膜太阳能电池生产过程能耗低，具备大幅度降低原材料和制造成本的潜力；同时，薄膜太阳能电池在弱光条件下仍可发电。因此，目前市场对薄膜太阳能电池的需求正逐渐增长，而制造薄膜太阳能电池的技术更成为近年来的研究热点。
ZnO是一种N型直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度Eg为3.37eV。由于其原材料丰富且无毒，具有高电导和高透过率，并且在H等离子体环境中性能稳定，因此，在太阳能电池领域，ZnO作为透明导电氧化物薄膜可进一步提高Si薄膜太阳能电池的效率和稳定性，加快产业化进程。作为陷光结构的绒面ZnO薄膜前电极和背反射电极显得尤为重要。
ZnO的生长方法有很多，包括脉冲激光沉积、低压金属有机物化学气相沉积、射频/中频/直流溅射、电子束和热反应蒸发、等离子体化学气相沉积、喷雾热分解和溶胶-凝胶法等。近年来，以玻璃为基板材料的非晶硅薄膜太阳能电池凭借其成本低廉、工艺成熟、应用范围广泛等优势，逐渐从各种类型的薄膜太阳能电池中脱颖而出。其中较为成熟的是低压化学气相沉积工艺，该工艺要求低压真空环境和一定的反应温度，反应温度及温度均匀性是影响薄膜性能的重中之重。
在LPCVD（等离子体低压化学气相沉积）制备BZO玻璃的过程中，如图1所示的反应腔室结构，1为喷淋板；2为滚轮；3为加热板；4为支撑装置；5为工艺腔腔室底部。反应前驱物B2H6、H2或Ar、DEZ（g）、H2O（g）或C2H5OH、O2等的混合气体（DEZ（g）是二乙基锌的蒸汽），通过工艺腔腔盖正下方的喷淋板均匀分气，均匀的混合气体喷涂到喷淋板正下方放置在加热板上的玻璃基板，在温度的驱动力下DEZ（g）与H2O（g）或C2H5OH反应生成ZnO薄膜，B2H6为掺杂剂，这是一个典型的气相化学反应：
DEZ（g）+H2O(g) = ZnO(s)+C2H6
B2H6+H2O = B2O3（s）+ H2
温度是化学反应进行的必须条件，所以当玻璃在被加热腔加热后由滚轮传输到工艺腔的加热板上进行化学反应时，加热板必须要能使玻璃维持在化学反应所需的温度，一般来讲该化学反应的温度在200℃左右，所以工艺腔室加热板也必须加热到200℃左右，玻璃直接放置在加热板上，保持玻璃的温度维持在200℃左右，保证上述化学反应的持续进行。另外，加热板由支撑装置支撑着，支撑装置的底部固定于工艺腔腔室底部。
加热板的材质一般主要是Al材质，因为Al材质密度小，导热性能好，热场比较容易分布均匀，并且Al材质比较容易机械加工和表面处理，另外Al材质重量轻，运输、装卸比较方便。其他可以用作加热板的材质还有不锈钢或其他金属材质，对加热板材质的普遍要求是材料的热传导性能好，这样能保证大面积加热板上的温度均匀性，从而保证放置在其上的玻璃基板的温度均匀性。
一般来讲，加热板的支撑装置必须要保证以下三个条件：1、因为所有的金属材质在受热的时候都会发生膨胀，所以要求支撑加热板的支撑装置能保证加热板温度从室温到200℃区间变化时，都能起到支撑和固定加热板的作用；2、支撑装置还需要保证加热板在受热膨胀和降温冷却过程中，加热板正中心的位置相对于工艺腔室不发生变化（即加热板正中心能被定位在固定的位置）；3、还需保证该支撑装置要有较小的导热性能，不能因其与加热板的接触而导致加热板局部位置的热损失增大，从而影响加热板的温度均匀性。
目前行业内普遍通过螺丝固定的方式将加热板支撑在腔室中，螺丝底部与腔室底部拧紧固定。在加热板加热和冷却的过程中加热板会热膨胀和冷缩，若支撑螺丝的上部与加热板底部拧紧固定，加热板的热形变作用力会直接作用在与加热板固定的螺丝上，导致螺丝发生形变或断裂，起不到支撑作用；若螺丝上端直接顶在加热板上，并不与之固定，这样加热板在热膨胀的时候会在支撑螺丝和加热板的接触面上滑动，在没有其他装置进行定位的情况下，不能保证加热板中心点定位在腔室的固定位置。此时，加热板相对于反应腔室会产生一定的偏移，当玻璃被滚轮传输到加热板上的时候，玻璃相对于腔室的位置没有发生变化，而加热板相对于腔室的位置发生了变化，从而导致玻璃会被放置在加热板的不同位置，因此需要单独设计一套加热板的定位装置使加热板能定位在工艺腔室的固定位置。单独定位装置设计难度比较大，增加了额外的技术难题和成本，而且也不利于加热板的拆装和维护。
另外，采用螺丝支撑加热板的这种设计没有调节加热板水平的功能，因为由于机械加工和装配的精度，加热板安装在工艺腔室后很难保持水平，当加热板不水平时，放置在加热板上的玻璃也不会水平，这样导致喷淋板和加热板之间的间距出现不均匀，严重影响BZO膜层的均匀性，而采用螺丝支撑加热板时，若要调节水平，只能将加热板吊起来后，手动调节腔室底部的螺丝来改变高度，一般支撑一块加热板至少要用八个螺丝。通常，很难通过手动调节螺丝的办法来保证加热板都的水平，并且其高度差在1mm以内。
发明内容
本发明提供一种加热板支撑定位装置，结构简单、能够解决加热板支撑和定位的问题，同时保持加热板温度均匀性，防止热损失，还可调节加热板的水平，且拆卸维护方便。
为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：
一种加热板支撑定位装置，包括加热板和固定支撑装置等，固定支撑装置下端与反应腔室底部连接，加热板上的四个角均为经切割的斜边，斜边与通过加热板中心的对角线呈90度；加热板两个长边的正中间位置和四个斜边均设有与固定支撑装置相连接、固定的单元；固定支撑装置上端与加热板可调式连接。其中所述的两个长边的正中间位置的连线应当通过上述加热板中心。
所述临近每个斜边的加热板内侧下部开有与斜边平行的槽，阻碍了加热板内部的温度向四个角扩散，减少了热损失，斜边侧面开有两个螺丝孔。
所述固定支撑装置包括支撑柱本体、紧固螺丝等。其中，支撑柱本体为L型，弯折处呈90度角，下端为与腔室底部平行的支撑面。
所述支撑面上开有用于与腔室底部螺纹连接的两个以上的孔，一般为了简化装置、节省材料及组装复杂程度，优选为两个；支撑柱本体上端开有两个与加热板螺纹连接的可支持上下调节加热板高度的孔，优选为圆条形孔，上述与固定支撑装置相连接、固定的单元为通过支撑柱本体上端的两个可支持上下调节加热板高度的孔与支撑柱本体螺纹连接的结构。圆条形孔的设计使其可以先松开该处的螺丝，在一个小范围内下上下调节加热板的高度，达到方便调节加热板水平的目的；两个孔中间开有圆弧形的凹槽，圆弧形的开槽减少支撑柱本体与加热板的接触面积，减少热损失。
所述支撑柱本体上除上下两端外，中间部分开有若干孔，用于阻碍支撑柱本体的温度扩散，减少热损失。
所述支撑柱本体材质为不锈钢或不锈钢与其它金属的合金，相比加热板的Al材质，其热传导性能差，部分阻碍了加热板经由该支撑柱本体的热损失。
本发明提供的加热板支撑定位装置，通过在加热板六个对称部位设置上下固定的支撑定位装置，使其上下可调，解决了加热板支撑和定位的问题，可调节加热板的水平，拆卸维护方便；并通过在加热板和支撑定位装置上开孔以及选用热传导性能较差的材料，减少接触面积，减少了加热板的热损失，保持了加热板温度均匀性。
附图说明
图1是现有技术的反应腔室内部结构示意图；
图2是本发明的加热板及其支撑定位装置的俯视结构示意图；
图3是本发明的加热板支撑定位装置局部立体结构示意图；
图4是本发明的支撑柱本体的主视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种加热板支撑定位装置，如图2所示，包括加热板3和固定支撑装置等，固定支撑装置下端与反应腔室底部连接，加热板3上的四个角均为经切割的斜边，斜边与通过加热板中心6的对角线呈90度；加热板3两个长边的正中间位置和四个斜边均设有与固定支撑装置相连接、固定的单元；固定支撑装置上端与加热板3可调式连接。其中两个长边的正中间位置的连线通过上述加热板中心6。
如图3所示，临近每个斜边的加热板内侧下部开有与斜边平行的槽8，阻碍了加热板3内部的温度向四个角扩散，减少了热损失，斜边侧面开有两个螺丝孔。
固定支撑装置包括支撑柱本体7、紧固螺丝12等，其中，支撑柱本体7为L型，弯折处呈90度角，下端为与腔室底部平行的支撑面。
支撑面上开有用于与腔室底部螺纹连接的两个孔11，以螺丝与反应腔室底部固定。
如图4所示，上述与固定支撑装置相连接、固定的单元为，支撑柱本体7上端开有两个与加热板3螺纹连接的圆条形孔13，以螺丝与加热板上的斜边连接、固定。可以先松开圆条形孔13的螺丝，在一个小范围内下上下调节加热板3的高度，直至调节加热板3至水平位置；两个孔中间开有圆弧形的凹槽9，圆弧形的凹槽9减少支撑柱本体7与加热板3的接触面积，减少热损失。
支撑柱本体7上除上、下两端外的中间部分开有交叉分布的4个孔10，用于阻碍支撑柱本体7的温度扩散，减少热损失。
支撑柱本体7材质为不锈钢，相比加热板的Al材质，其热传导性能差，部分阻碍了加热板3经由该支撑柱本体7的热损失。

Claims (9)

1.一种加热板支撑定位装置，包括加热板和固定支撑装置，固定支撑装置下端与反应腔室底部连接，其特征在于所述加热板上的四个角均为经切割的斜边，斜边与通过加热板中心的对角线呈90度；加热板两个长边的正中间位置和四个斜边均设有与固定支撑装置相连接、固定的单元；固定支撑装置上端与加热板可调式连接。
2.根据权利要求1所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述临近每个斜边的加热板内侧下部开有与斜边平行的槽，斜边侧面开有两个螺丝孔。
3.根据权利要求1所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述固定支撑装置包括支撑柱本体和紧固螺丝。
4.根据权利要求3所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述支撑柱本体为L型，弯折处呈90度角，下端为与腔室底部平行的支撑面。
5.根据权利要求1所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述支撑面上开有用于与腔室底部螺纹连接的两个以上的孔，支撑柱本体上端开有两个与加热板螺纹连接的可支持上下调节加热板高度的孔，两个孔中间开有圆弧形的凹槽。
6.根据权利要求5所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述支撑柱本体上端与加热板螺纹连接的两个可支持上下调节加热板高度的孔为圆条形孔。
7.根据权利要求1或6所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述与固定支撑装置相连接、固定的单元为通过支撑柱本体上端的两个孔与支撑柱本体螺纹连接的结构。
8.根据权利要求3-6中任意一项所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述支撑柱本体上除上下两端外的中间部分开有若干孔。
9.根据权利要求8所述的加热板支撑定位装置，其特征在于所述支撑柱本体材质为不锈钢或不锈钢与其它金属的合金。
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