CN107326341B - Lpcvd工艺腔匀气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LPCVD工艺腔匀气装置，包括上隔离板、匀流板和下隔离板；匀流板上开设有上导流槽和下导流槽；上导流槽具有第一进气端和第一出气端，下导流槽具有第二进气端和第二出气端；第一进气端与第一气源相通；第二进气端与第二气源相通；第一出气端和第二出气端通过匀流板上开设的出气孔相通；下隔离板上设置有第一出气通孔，第一出气通孔与出气孔相通。本发明提供的LPCVD工艺腔匀气装置保证了气体扩散的均匀性，提高了CIGS薄膜电池的薄膜成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜电池的制备工艺技术，尤其涉及一种LPCVD工艺腔匀气装置。
背景技术
随着环境污染引起的温室效应问题日益严重，人们也越来越认识到环境保护的重要性，同时人们对能源的需求也在逐年递增，能源危机也在日益临近，使用清洁能源已被各国政府和组织提上了议事日程。现在各国都在大力发展清洁能源，光伏应用作为新能源应用的一个重要组成部分，正逐渐被人们所重视。
目前光伏产业的发展，关键取决于降低太阳能电池生产成本的潜力。铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳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。
在CIGS薄膜太阳能电池的制造过程中，通常需要应用低压力化学气相沉积法(LPCVD)来进行薄膜制造。具体地，将玻璃基板放在工艺反应腔中，将反应气体通入到工艺反应腔内进行沉积。但是，现有技术中通入反应气体的过程中，很难保证流向玻璃基板的气体的均匀性，从而影响薄膜成型质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种LPCVD工艺腔匀气装置，以解决现有技术中的问题，提高薄膜成型的质量。
本发明提供了一种LPCVD工艺腔匀气装置，其中，包括由上至下依次设置的上隔离板、匀流板和下隔离板；其中，
所述匀流板的上表面上开设有上导流槽，所述匀流板的下表面上开设有下导流槽；
所述上导流槽具有第一进气端和第一出气端，所述下导流槽具有第二进气端和第二出气端；所述第一进气端与第一气源相通；所述第二进气端与第二气源相通；所述第一出气端和对应的第二出气端通过所述匀流板上开设的出气孔相连通；
所述上隔离板封堵所述上导流槽以及所述出气孔的顶部；
所述下隔离板封堵所述下导流槽，且所述下隔离板上设置有第一出气通孔，所述第一出气通孔与所述出气孔对应相通。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述匀流板上设置有第一进气道，所述下隔离板上设置有第一进气通孔和第二进气通孔，所述第一进气道、第一进气通孔和第一气源相通；所述第二进气端、第二进气通孔和第二气源相通。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述上导流槽和所述下导流槽分别为分枝状结构。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述分枝状结构中，每一级分枝结构的横截面积均小于其上一级的分枝结构的横截面积。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述匀流板的上表面和下表面均设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述出气孔的孔径与所述第一出气通孔的孔径相等。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，还包括冷却板，设置在所述下隔离板的下方；所述冷却板上设置有冷却槽、冷却通道和第二出气通孔；
所述冷却槽内设置有冷却水管；
所述冷却通道内用于通入冷却液；
所述第二出气通孔与所述第一出气通孔对应相通。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述冷却板上还设置有第二进气道和第三进气道；所述第二进气道分别与所述第一进气通孔和所述第一气源相通；所述第三进气道分别与所述第二进气通孔和所述第二气源相通。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述冷却通道开设在所述冷却板的上表面。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述冷却通道为迂回状。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，所述第二出气通孔为阶梯孔，且所述第二出气通孔的大孔邻近所述第一出气通孔，所述第二出气通孔的大孔的直径大于所述第一出气通孔的孔径。
如上所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其中，优选的是，所述第二出气通孔的小孔的孔径相等，并与所述第一出气通孔的的孔径相等。
本发明提供的LPCVD工艺腔匀气装置通过设置上隔离板、匀流板和下隔离板，并在匀流板上开设上导流槽和下导流槽，使第一气源的气体经过第一进气通孔进入到第一进气道，进而进入到上导流槽内，第二气源的气体经过第二进气通孔进入到下导流槽内，由于上导流槽和下导流槽通过出气孔相通，因此，第一气源的气体和第二气源的气体在下隔离板的上表面得到混合，并经由第一出气通孔后扩散到玻璃基板上，由于第一出气通孔的孔径大小均相同，从而保证了气体扩散的均匀性，提高了CIGS薄膜电池的薄膜成型质量。
附图说明
图1为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的工作原理图；
图2为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的结构示意图；
图3为上隔离板的结构示意图；
图4为匀流板的结构示意图；
图5为图4中的A-A向剖视图；
图6为图5中的C处放大图；
图7为图4中的B-B向剖视图；
图8为图7中的D处放大图；
图9为图7中的E处放大图；
图10为下隔离板的结构示意图；
图11为冷却板的结构示意图；
图12为图11中的F-F向剖视图；
图13为图12中的H处放大图；
图14为图11中的G-G向剖视图；
图15为图14中的I处放大图；
图16为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的一个断面图；
图17为图16中的J处放大图；
图18为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的另一个断面图；
图19为图18中的K处放大图。
附图标记说明：
1-上隔离板 2-匀流板 21-上导流槽 22-下导流槽 23-第一进气道 24-出气孔3-下隔离板 31-第一进气通孔 32-第二进气通孔 33-第一出气通孔 4冷却板 41-第二进气道 42-第三进气道 43-冷却通道 44-第二出气通孔 5-玻璃基板 6-密封圈
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明实施例提供了一种LPCVD工艺腔匀气装置，包括由上至下依次设置的上隔离板1、匀流板2和下隔离板3。图1为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的工作原理图，图2为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的结构示意图，请参照图1和图2，需要说明的是，该图1和图2中示出的匀气装置优选地还包括冷却板4。将反应气体通过该匀气装置通入到工艺腔中，并均匀地扩散在玻璃基板5的表面。工艺气体主要有水蒸气、氢气、硼烷和二乙基锌等，本发明实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置主要针对的是铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池生产线，在大尺寸玻璃基板的表面沉积一层均匀的透明导电膜。
图3为上隔离板的结构示意图，如图3所示，上隔离板(1)为板状，其材质可以有多种，只要与反应气体不发生作用即可。
图4为匀流板的结构示意图，图5为图4中的A-A向剖视图，图6为图5中的C处放大图，图7为图4中的B-B向剖视图，图8为图7中的D处放大图。
参照图4至图8，匀流板2的上表面上开设有上导流槽21，下表面上开设有下导流槽22。上导流槽21具有第一进气端(未示出)和第一出气端(未示出)，下导流槽22具有第二进气端(未示出)和第二出气端(未示出)；第一进气端与第一气源相通；第二进气端与第二气源相通；第一出气端和对应的第二出气端通过匀流板上开设的出气孔24相连通。上隔离板1封堵上导流槽21和出气孔24的顶部，从而避免反应气体从上导流槽21和出气孔24的顶部逸出。
继续参照图4，优选的是，上导流槽21和下导流槽22分别为分枝状结构。具体地，按照一分二、二分四、四分八、八分十六……的规律加工出关于X、Y轴对称的上导流槽21和下导流槽22，上导流槽21和下导流槽22的布局、走向和尺寸均可以完全相同，从而便于加工。该分枝状结构形成了多个第一进气端、多个第一出气端和多个第二进气端以及多个第二出气端，优选地，多个第一进气端汇流后通过第一进气道23与第一气源相通，多个第二进气端汇集后与第二气源相通。
优选地，该分枝状结构中，每一级分枝结构的横截面积均小于其上一级的分枝结构的横截面积。将分枝结构按其横截面由大到小的规律分布，所有导流槽的路径是相等的。上导流槽、下导流槽除了起始位置外，也是完全对称，所有导流槽的末端(上导流槽的末端即第一出气端，下导流槽的末端即第二出气端)在水平与竖直方向都是均布的。所有导流槽的末端均加工一个小孔，使上导流槽和下导流槽相通，该小孔即上述的出气孔24。
图9为图7中的E处放大图，作为一种优选的实现方式，在匀流板2的上表面和下表面均设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈6，从而使匀流板2可以与上隔离板1和下隔离板3均为密封接触。
图10为下隔离板的结构示意图，如图10所示，下隔离板3封堵上述下导流槽22，下隔离板3上设置有第一出气通孔33，第一出气通孔33与出气孔24对应相通。第一气源的气体和第二气源的气体在匀流板2中得到混合，再通过第一出气通孔33和出气孔24排出到工艺反应腔，实现了匀气的效果。
优选的是，所述下隔离板3上设置有第一进气通孔31和第二进气通孔32，第一进气道23、第一进气通孔31和第一气源相通；第二进气端、第二进气通孔32和第二气源相通。
上述的上隔离板1、匀流板2和下隔离板3之间可以通过紧固件固定连接，第一气源和第二气源分别对应不同的反应气体。第一气源的气体经过第一进气通孔31进入到第一进气道23，进而进入到上导流槽21内，第二气源的气体经过第二进气通孔32进入到下导流槽22内，由于上导流槽21和下导流槽22通过出气孔24相通，因此，第一气源的气体和第二气源的气体在下隔离板3的上表面得到混合，并经由第一出气通孔33后扩散到玻璃基板5上，由于第一出气通孔33的孔径大小均相同，从而保证了气体扩散的均匀性，提高了CIGS薄膜电池的薄膜成型质量。
出气孔24和第一出气通孔33均可以是多个，可以理解的是，为了避免气体的串动，多个出气孔24是孔径大小的相同的孔，并与第一出气通孔33的孔径大小相同。
现有技术中，工艺腔室内部是低真空、高温环境，当反应气体进入后，遇到高温物体就会在其表面沉积膜层。当沉积的膜层到一定量后，一是会堵塞匀气装置的出气孔，二是沉积在匀气装置下表面的膜层会脱落掉到玻璃基板上，最终影响玻璃表面沉积膜层的质量。因此，本发明实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置优选地还包括冷却板，图11为冷却板的结构示意图，图12为图11中的F-F向剖视图，图13为图12中的H处放大图，图14为图11中的G-G向剖视图，图15为图14中的I处放大图。
参照图11至图15，同时参照图1和图2，冷却板4设置在下隔离板3的下方；冷却板4上设置有冷却槽、冷却通道43和第二出气通孔44。
冷却槽内设置有冷却水管，用于向冷却通道43内通入冷却液；第二出气通孔44与第一出气通孔33对应相通。优选的是，冷却板4上还设置有第二进气道41和第三进气道42；第二进气道41分别与第一进气通孔31和第一气源相通；第三进气道42分别与第二进气通孔32和第二气源相通。
图16为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的一个断面图，图17为图16中的J处放大图，图18为本发明一种优选的实施例提供的LPCVD工艺腔匀气装置的另一个断面图，图19为图18中的K处放大图。
参照图16至图19，可以看出，第一气源的气体依次经过第二进气道41、第一进气通孔31、第一进气道23后进入上导流槽21；第二气源的气体依次经过第三进气道41、第二进气通孔32后进入下导流槽22，由于上导流槽和下导流槽22通过出气孔24相通，因此，第一气源的气体和第二气源的气体在下隔离板3的上表面得到混合，并经由第一出气通孔33和第二出气通孔44后扩散到玻璃基板5上。
优选的是，第二出气通孔44为阶梯孔，且第二出气通孔44的大孔邻近第一出气通孔33，第二出气通孔44的大孔的直径大于第一出气通孔33的孔径，保证气体流动的更为流畅。
进一步地，多个第二出气通孔44的小孔的孔径相等，并与第一出气通孔的33的孔径相等。
返回参照图11和图13，冷却通道43可以开设在冷却板4的上表面，以对冷却板内通过的气体和下隔离板内通过的气体同时冷却。
进一步地，冷却通道43为迂回状，从而尽可能地延长冷却通道43的有效冷却长度
通过设置冷却板解决了现有技术中的问题，通过能量交换使匀气装置表面的温度始终处于相对较低的范围。没有了沉积膜层所需的高温条件，因此降低了膜层在匀气装置表面的生长速率，进而延长了匀气装置的维护时间，提高了生产效率。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，包括由上至下依次设置的上隔离板(1)、匀流板(2)和下隔离板(3)；其中，
所述匀流板(2)的上表面上开设有上导流槽(21)，所述匀流板的下表面上开设有下导流槽(22)；
所述上导流槽(21)具有第一进气端和第一出气端，所述下导流槽(22)具有第二进气端和第二出气端；所述第一进气端与第一气源相通；所述第二进气端与第二气源相通；所述第一出气端和对应的第二出气端通过所述匀流板上开设的出气孔(24)相连通；
所述上隔离板(1)封堵所述上导流槽(21)以及所述出气孔(24)的顶部；
所述下隔离板(3)封堵所述下导流槽(22)，且所述下隔离板(3)上设置有第一出气通孔(33)，所述第一出气通孔(33)与所述出气孔(24)对应相通；
其中，所述上导流槽(21)和所述下导流槽(22)分别为分枝状结构。
2.根据权利要求1所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述匀流板(2)上设置有第一进气道(23)，所述下隔离板(3)上设置有第一进气通孔(31)和第二进气通孔(32)，所述第一进气道(23)、第一进气通孔(31)和第一气源相通；所述第二进气端、第二进气通孔(32)和第二气源相通。
3.根据权利要求2所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述分枝状结构中，每一级分枝结构的横截面积均小于其上一级的分枝结构的横截面积。
4.根据权利要求3所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述匀流板(2)的上表面和下表面均设置有凹槽，所述凹槽内设置有密封圈(6)。
5.根据权利要求1所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述出气孔(24)的孔径与所述第一出气通孔(33)的孔径相等。
6.根据权利要求2-5任一项所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，还包括冷却板(4)，设置在所述下隔离板(3)的下方；所述冷却板(4)上设置有冷却槽、冷却通道(43)和第二出气通孔(44)；
所述冷却槽内设置有冷却水管；
所述冷却通道(43)内用于通入冷却液；
所述第二出气通孔(44)与所述第一出气通孔(33)对应相通。
7.根据权利要求6所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述冷却板(4)上还设置有第二进气道(41)和第三进气道(42)；所述第二进气道(41)分别与所述第一进气通孔(31)和所述第一气源相通；所述第三进气道(42)分别与所述第二进气通孔(32)和所述第二气源相通。
8.根据权利要求6所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述冷却通道(43)开设在所述冷却板(4)的上表面。
9.根据权利要求7所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述冷却通道(43)为迂回状。
10.根据权利要求6所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述第二出气通孔(44)为阶梯孔，且所述第二出气通孔(44)的大孔邻近所述第一出气通孔(33)，所述第二出气通孔(44)的大孔的直径大于所述第一出气通孔(33)的孔径。
11.根据权利要求10所述的LPCVD工艺腔匀气装置，其特征在于，所述第二出气通孔(44)的小孔的孔径相等，并与所述第一出气通孔的(33)的孔径相等。
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