CN103898450A - 一种铜铟镓硒共蒸发线性源装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜铟镓硒共蒸发线性源装置及其使用方法，具体涉及一种可调节弯曲度的分节式的铜铟镓硒共蒸发线性源装置及其使用方法。该装置包括若干组平行的线性源，所述线性源为可调节弯曲度的分节式线性源。该装置很好地解决了因玻璃基板自重下垂而导致玻璃基板与线源距离发生变化从而引起的镀膜不均匀的问题，改善了工艺效果，并且其结构简单，容易实现，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜铟镓硒共蒸发线性源装置及其使用方法，具体涉及一种可调节弯曲度的分节式的铜铟镓硒共蒸发线性源装置及其使用方法。
背景技术
目前的光伏薄膜电池可分为硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池、有机类薄膜电池等多种。其中，铜铟镓硒薄膜电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求的场所的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有很大市场。
铜铟镓硒薄膜电池，是以普通钠钙玻璃溅射钼金属为衬底，通过共蒸发或溅射金属预制层后硒化法制备薄膜电池的铜铟镓硒吸收层，再经过化学水浴沉积硫化镉缓冲层、本征层、氧化锌高阻层、溅射掺铝氧化锌低阻层、蒸发镍/铝电极、蒸发氟化镁减反膜等工序，制备出铜铟镓硒化合物薄膜太阳能电池。其中铜铟镓硒吸收层是该种薄膜太阳能电池的核心。目前，铜铟镓硒薄膜电池的吸收层已有多种沉积方法，薄膜电池效率能稳定超过10%的吸收层制备工艺主要有共蒸发法和预制层溅射后硒化法。
其中的共蒸发法，即将制备薄膜所需的铜、铟、镓、硒原料在真空环境中加热共蒸发，通过不同元素的组合反应而制备薄膜电池吸收层的工艺方法。共蒸发法的特点是小面积薄膜质量好，带隙容易控制，薄膜电池效率高；但实施大面积多元素共蒸发时，对蒸发设备要求苛刻，蒸发过程不易控制，且均匀性不好把握，薄膜中元素分布与带隙梯度就更不易控制。
目前根据蒸发源的不同，可分为点源式与线源式两种。两者相比，点源式只有45%的材料利用率，且点源与玻璃之间必须保持较大的距离才能保证镀膜的均匀性，无法对超过1.5米的玻璃进行镀膜，膜厚均匀性对点源的蒸发量有极高的要求；而线源式的材料利用率大于70%，线源与玻璃之间的距离只需保持很小，且玻璃越长，其材料利用率越高，膜厚均匀性对线源的蒸发量要求较小，但对线源上的蒸发点的排列有一定要求。
目前，线源的膜厚均匀性能在1.2m方向上达到±1%，但是由于自重会导致玻璃向下弯曲，这样玻璃的中部会更靠近线性源，致使玻璃基板中部的膜厚相比玻璃基板的两边更厚，影响到工艺上的膜厚均匀性指标。这种现象在大面积长尺度的玻璃基板制程中尤为明显，且因生产过程中，玻璃基板的变化不确定性，其弯曲程度也呈现不确定性。
发明内容
本发明提供了一种铜铟镓硒共蒸发线性源装置，很好地解决了因玻璃基板自重下垂而导致玻璃基板与线源距离发生变化从而引起的镀膜不均匀的问题，改善了工艺效果。
本发明的技术方案如下：
一种铜铟镓硒共蒸发线性源装置，包括若干组平行的线性源，均匀分布于玻璃基板下方的蒸发区，所述线性源为可调节弯曲度的分节式线性源。
所述分节式线性源包括至少三节单节线性源，单节线性源之间柔性连接，优选以关节螺栓和旋转关节可旋转连接。单节线性源的节数越多，越容易契合玻璃基板的弯曲弧度。
所述分节式线性源两端设有横向拉伸调节器，通过关节螺栓和旋转关节与分节式线性源的两端可旋转连接。所述旋转关节为半圆形旋转关节，以关节螺栓为枢纽。
相邻两节单节线性源之间的所述关节螺栓上设有纵向拉伸调节器。
横向拉伸调节器可在水平方向上调整单节线性源的位置，纵向拉伸调节器可在竖直方向上调整单节线性源的位置，通过横向拉伸调节器和纵向拉伸调节器的配合使分节式线性源整体形成一个弯曲的弧度。分节式线性源的节数越多，形成的弧度越契合圆弧，也就越能保证其弧度与玻璃基板弯曲弧度的一致性，保证镀膜质量。
所述单节线性源为圆柱形，蒸发孔设于其上，正对玻璃基板。
所述旋转关节和关节螺栓的材质为耐高温防腐蚀材料，以防长时间不调节产生锈蚀。
所述横向拉伸调节器和纵向拉伸调节器均由可精细调节的拉伸控制系统控制。
所述可精细调节的拉伸控制系统包括测量玻璃基板弯曲度的测量装置、连接横向拉伸调节器和纵向拉伸调节器的拉伸装置以及与测量装置和拉伸装置电性连接的控制系统。所述测量装置可以是通过测量玻璃基板两端和中间高低以确定弯曲弧度的装置。所述拉伸装置可以由伺服电机驱动。这种结构设计主要是为应对不同的玻璃基板所产生的不同的弯曲弧度，拉伸控制系统可根据弧度自动进行拉伸调节，使线性源产生与玻璃基板相适应的弯曲弧度。
与现有技术相比，本发明的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，通过设计可调节弯曲度的分节式线性源，很好地解决了因玻璃基板自重下垂而导致玻璃基板与线源距离发生变化从而引起的镀膜不均匀的问题，改善了工艺效果，并且其结构简单，容易实现，适用于工业化生产。
附图说明
图1是本发明的铜铟镓硒共蒸发线性源装置使用中的俯视结构示意图；
图2是本发明的铜铟镓硒共蒸发线性源装置使用中的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于本实施例的内容。
实施例1
一种铜铟镓硒共蒸发线性源装置，如图1和图2所示，包括四组平行的可调节弯曲度的分节式线性源，均匀分布于玻璃基板下方的蒸发区1。
所述分节式线性源包括五节单节线性源3，单节线性源3之间以关节螺栓5和旋转关节7可旋转连接。
所述分节式线性源两端设有横向拉伸调节器6，通过关节螺栓5和旋转关节7与分节式线性源的两端可旋转连接。所述旋转关节7为半圆形旋转关节，以关节螺栓5为枢纽。
所述关节螺栓5上还设有纵向拉伸调节器8。
横向拉伸调节器6用于水平方向调节单节线性源3的位置，纵向拉伸调节器8用于竖直方向调节单节线性源3的位置，通过横向拉伸调节器6和纵向拉伸调节器8的配合调节使分节式线性源整体形成一个弯曲的弧度，并保证其弧度与玻璃基板2弯曲弧度的一致性，以保证镀膜质量。
所述单节线性源3为圆柱形，蒸发孔4设于其上，正对玻璃基板2。
所述旋转关节7和关节螺栓5的材质为防腐蚀防锈材料，以防长时间不调节产生锈蚀。
所述横向拉伸调节器6和纵向拉伸调节器8均由可精细调节的拉伸控制系统控制。
所述可精细调节的拉伸控制系统包括测量玻璃基板2弯曲度的测量装置、连接横向拉伸调节器6和纵向拉伸调节器8的拉伸装置以及与测量装置和拉伸装置电性连接的控制系统。所述测量装置是通过测量玻璃基板2两端和中间高低以确定弯曲弧度的装置。所述拉伸装置由伺服电机驱动。
将所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置安装到共蒸发设备上，进行工艺时，蒸发孔4喷出金属蒸汽，当玻璃基板2进入镀膜腔室时，其中间会因自重微微下垂，产生一个向下的弧度，控制系统根据测量装置检测到的玻璃基板2的弯曲度调整拉伸装置，使得整个分节式线性源也产生一个相同的弧度，蒸发孔4到玻璃基板2之间的距离一致，从而保证了工艺镀膜的均匀性。当钢性较强的基板进入工艺腔体时，因其下垂弯曲弧度相对玻璃基板要小，所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置根据测得的新弯曲度，自动控制横向拉伸调节器6和纵向拉伸调节器8做出调整，微调整个分节式线性源的弯曲程度，使得分节式线性源的形状与该钢性较强的基板相符。
Claims (10)
1.一种铜铟镓硒共蒸发线性源装置，包括若干组平行的线性源，其特征在于，所述线性源为可调节弯曲度的分节式线性源。
2.根据权利要求1所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述分节式线性源包括至少三节单节线性源，单节线性源之间柔性连接。
3.根据权利要求2所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述单节线性源之间以关节螺栓和旋转关节可旋转连接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述分节式线性源两端设有横向拉伸调节器，通过关节螺栓和旋转关节与分节式线性源的两端可旋转连接；相邻两节单节线性源之间的所述关节螺栓上设有纵向拉伸调节器。
5.根据权利要求4所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述横向拉伸调节器和纵向拉伸调节器均由可精细调节的拉伸控制系统控制。
6.根据权利要求5所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述可精细调节的拉伸控制系统包括测量玻璃基板弯曲度的测量装置、连接横向拉伸调节器和纵向拉伸调节器的拉伸装置以及与测量装置和拉伸装置电性连接的控制系统。
7.根据权利要求6所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述单节线性源为圆柱形。
8.根据权利要求6所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述旋转关节为半圆形旋转关节。
9.根据权利要求6所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置，其特征在于所述旋转关节和关节螺栓的材质为耐高温防腐蚀材料。
10.权利要求6所述的铜铟镓硒共蒸发线性源装置的使用方法，其特征在于，所述控制系统根据所述测量装置检测到的玻璃基板的弯曲度调整所述拉伸装置，使得所述分节式线性源整体产生一个与所述玻璃基板相同的弯曲度。
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