CN109957760A - 线性真空镀膜单体蒸发器 - Google Patents

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祝海生
孙桂红
黄乐
陈立
凌云
黄夏
黄国兴
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation

Abstract

本发明公开了线性真空镀膜单体蒸发器，包括一顶面设置喷嘴的壳体，所述壳体中部设有缓冲部，所述缓冲部远离喷嘴的一面连接有与蒸镀材料室相连的加热管道，所述加热管道向喷嘴方向延伸。本发明提供的线性真空镀膜单体蒸发器利用三步共蒸发工艺制备铜铟镓硒薄膜，采用基于线型蒸发器的立式共蒸发系统来实现制备尺寸不小于40×60cm2的铜铟镓硒薄膜，实现二维尺度上大面积薄膜的均匀生长。在此基础上配合铜铟鎵硒电池整体工艺开发适合铜铟鎵硒特点的Mo电极，AZO透明导电极磁控溅射制备系统，形成完整的铜铟鎵硒工程化装备。

Description

线性真空镀膜单体蒸发器
技术领域
本发明涉及线性真空镀膜单体蒸发器，属于真空镀膜技术领域。
背景技术
真空镀膜技术初现于20世纪30年代，四五十年代开始出现工业应用，工业化大规模生产开始于20世纪80年代，在电子、宇航、包装、装潢、烫金印刷等工业中取得广泛的应用。真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术，是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜，从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰灯许多优于固体材料本身的优越性能，达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。需要镀膜的被称为基片，镀的材料被称为靶材。
磁控溅射是利用荷能粒子轰击固体靶材，使靶材原子或分子被溅射出来并沉积到衬底表面的一种工艺。靶材可选用金属靶和陶瓷靶。磁控溅射制备法具有沉积速率高、基片温度低、成膜黏附性好、易控制、成本低、适合大面积制膜的优点。真空蒸镀就是将需要制成薄膜的物质放于真空中进行蒸发或升华，使之在基片表面上析出。真空蒸镀的装置比较简单，工艺参数较少，易控制薄膜的生长，薄膜中杂质含量低。但真空度的高低直接影响薄膜的结构和性能，真空度低，材料受残余气体分子污染严重，薄膜性能变差，提高衬底温度有利于气体分子的解吸。
随着真空镀膜领域中镀膜技术的日新月异，对镀膜产品的要求也越来越高，因此镀膜生产线也出现越来越多的改进，生产线的要求随之提高，现有技术的镀膜生产线的整体稳定性及镀膜均匀性，生产效率低以及相应的设备成本高。
太阳薄膜电池有质量小、厚度极薄、可弯曲等优点。薄膜太阳能电池因其简单的制备工艺、低廉的制造成本和较高的效率，正受到人们越来越多的关注。在过去的几年中，人们对薄膜太阳能电池的电极材料、机理和器件优化方面做了很多突出的工作，取得了巨大的进步。事实上，对电极也是新型太阳能电池中非常关键的部件，是影响电池性能和成本的重要因素，但在这方面的研究却还不够。当前工业化制作太阳能薄膜电池的材料主要有：碲化镉、铜铟镓硒、非晶体硅、砷化镓等。
近几年，随着晶体硅太阳能电池原材料短缺的不断加剧和价格的不断上涨，CIGS产业已呈现出蓬勃发展的态势。光伏太阳能技术是解决能源和环境问题的重要途径，也是我国可持续发展战略的重要科技支撑。为了提高我国光伏产业的技术水平，解决光伏大规模民用的成本瓶颈，打破西方国家在该领域的技术垄断，开发高效低成本薄膜太阳能电池装备，为下一代光伏装备的国产化和低成本提供技术支撑成为我国光伏科研和产业发展的重中之重。
中国的CIGS产业远远落后于欧美和日本等国家和地区，铜铟镓硒技术特别是相关设备被少数外国公司垄断也造成了设备成本昂贵的现状，人为的抬高了准入门槛，制约了我国相关产业的发展。主要设备供应商Veecco,Centrotherm等提供的产线装备价格高达十几亿人民币，占到电池生产成本一半以上，而且目前尚无一条产线实现预定的量产目标。如不自主研发技术与设备而依赖于购买外国公司交钥匙工程来发展，我国相关产业又将受制于人，甚至沦为设备供应商的实验基台。
在此情况下，重点开发适合于大面积铜铟镓硒薄膜制备的工程化装备，打破西方国家在该领域的技术垄断，使我国在太阳能电池领域掌握核心装备的设计和制造能力，改变我国长期处于太阳能产业链的中下游的困境。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一以线型蒸发器为核心部件的、大面积铜铟镓硒薄膜生长设备的国产化和低成本的线性真空镀膜单体蒸发器。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的目的在于提供线性真空镀膜单体蒸发器，包括一顶面设置喷嘴的壳体，所述壳体中部设有缓冲部，所述缓冲部远离喷嘴的一面连接有与蒸镀材料室相连的加热管道，所述加热管道向喷嘴方向延伸。
所述缓冲部为一中空腔体。
所述加热管道延伸入缓冲部，且延伸长度不一。
所述加热管道在沿其与缓冲部远离喷嘴面上排列成点阵。
所述加热管道向缓冲部延伸的长度从缓冲部远离喷嘴面的中心向其外侧变大。
所述加热管道向缓冲部延伸的长度从缓冲部远离喷嘴面的中心向其外侧排列形成一半球形。
所述加热管道管径大小不一。
所述加热管道随其管径大小间隔排列。
与现有技术相比，本发明提供的线性真空镀膜单体蒸发器的优势是：利用三步共蒸发工艺制备铜铟镓硒薄膜，采用基于线型蒸发器的立式共蒸发系统来实现制备尺寸不小于40×60cm2的铜铟镓硒薄膜，实现二维尺度上大面积薄膜的均匀生长。在此基础上配合铜铟鎵硒电池整体工艺开发适合铜铟鎵硒特点的Mo电极，AZO透明导电极磁控溅射制备系统，形成完整的铜铟鎵硒工程化装备。
本发明采用立式结构制备铜铟镓硒薄膜，其具有节能和避免基片形变以及提高产率等优点，立式的线型蒸发器可以方便的实现不同组合的空间布局。
附图说明
图1是本发明提供的线性真空镀膜单体蒸发器结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及对比例对本发明作进一步详细、完整地说明。
如图1所示，本实施例中，本发明的线性真空镀膜单体蒸发器包括一顶面设置喷嘴的壳体，壳体中部设有缓冲部，缓冲部远离喷嘴的一面连接有与蒸镀材料室相连的加热管道，加热管道向喷嘴方向延伸。
本实施例中，缓冲部为一中空腔体。
本实施例中，加热管道延伸入缓冲部，且延伸长度不一。
本实施例中，加热管道在沿其与缓冲部远离喷嘴面上排列成点阵。
本实施例中，加热管道向缓冲部延伸的长度从缓冲部远离喷嘴面的中心向其外侧变大。
本实施例中，加热管道向缓冲部延伸的长度从缓冲部远离喷嘴面的中心向其外侧排列形成一半球形。
本实施例中，加热管道管径大小不一。
本实施例中，加热管道随其管径大小间隔排列。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：包括一顶面设置喷嘴的壳体，所述壳体中部设有缓冲部，所述缓冲部远离喷嘴的一面连接有与蒸镀材料室相连的加热管道，所述加热管道向喷嘴方向延伸。
2.根据权利要求1所述的线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：所述缓冲部为一中空腔体。
3.根据权利要求2所述的线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：所述加热管道延伸入缓冲部，且延伸长度不一。
4.根据权利要求3所述的线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：所述加热管道在沿其与缓冲部远离喷嘴面上排列成点阵。
5.根据权利要求3所述的线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：所述加热管道向缓冲部延伸的长度从缓冲部远离喷嘴面的中心向其外侧变大。
6.根据权利要求5所述的线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：所述加热管道向缓冲部延伸的长度从缓冲部远离喷嘴面的中心向其外侧排列形成一半球形。
7.根据权利要求2所述的线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：所述加热管道管径大小不一。
8.根据权利要求7所述的线性真空镀膜单体蒸发器，其特征在于：所述加热管道随其管径大小间隔排列。
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