CN112609160B - 一种cigs共蒸法的蒸发源加热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，解决CIGS共蒸法的蒸发源蒸发温度高，蒸发源的加热温控难度大，蒸发源的蒸汽温度可能存在波动和偏差的问题。本装置包括蒸发源容器，其特征在于：蒸发源容器的上表面嵌设有石墨导热板，石墨导热板中部嵌设有石墨加热器，石墨加热器曲折环绕构成蒸汽喷口，所述石墨加热器两端分别连接电源正负极，所述石墨加热器的表面具有绝缘镀层。本发明利用石墨加热器曲折环绕围出蒸汽喷口，加热器本身即是蒸汽喷口，温控精准、实时，减少温度调节的滞后以及波动；本发明的T字石墨加热器结构简单巧妙，加工成本低、效果好、稳定性高。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池片生产领域，涉及一种CIGS柔性太阳能电池片的生产加工设备，特别涉及一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构。
背景技术
柔性太阳能电池片是在柔性可卷绕的基底上形成太阳能光伏材料镀层。铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池是一种质量功率比高、稳定性好的太阳能光伏材料，被普遍认为是最具发展前景的柔性太阳能电池材料。多元共蒸法是最广泛应用的CIGS镀膜方法，在真空环境下完成镀膜，利用铜、铟、镓、硒各元素共蒸，在基底表面反应形成多晶镀层。蒸汽镀膜在真空、高温、高腐蚀的环境下完成，无法直接干预，因此，如何通过温度、气压等的控制来得到更为稳定、均匀的蒸汽羽流，间接控制镀膜层的均匀性，是质量控制的关键。
在CIGS柔性太阳能电池片的制造中，蒸发镀膜的工艺比较成熟，蒸发的原理是将铜、铟、镓、硒各金属蒸发源通过高温熔化，金属原子在加热的情况下，由液态向气态升华，并以蒸气压的形式沉积到基底表面。传统蒸发源加热方式是加热装置放置在蒸发源的底部，采用低电阻的加热材料加热后，通过热传导，空气对流，热辐射的方式实现加热。在CIGS蒸发技术中，蒸汽羽流控制要求高，2020年4月3日公开的中国专利，公开号为CN110957392A，记载了一种柔性太阳能电池片铜铟镓硒共蒸法的硒源加热系统，该蒸发源包括内部装有硒源的硒盒，硒盒顶面开设有硒蒸气喷口，硒盒的顶面或者侧面顶部设有可开合的硒源加料口，所述硒盒的顶面上方贴设有加热器，环绕硒盒底面和所有侧面设有温控系统，温控系统的温度低于加热器温度。该蒸发源硒盒顶面贴设加热器，采用上加热的模式，保证硒蒸气从硒源表面产生，形成稳定蒸汽羽流，但是该装置加热器与硒蒸气喷口位置不同，加热器的温度与硒蒸气喷口的温度极有可能存在偏差。因此如果通过硒蒸气喷口的温度监测来调节加热器的功率，调节存在滞后性，会导致蒸发温度波动；而直接监控加热器的温度，有可能导致输出的蒸汽羽流温度存在偏差。
发明内容
本发明的目的在于解决CIGS共蒸法的蒸发源蒸发温度高，蒸发源的加热温控难度大，蒸发源的蒸汽温度可能存在波动和偏差的问题，提供一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，可以在加热器上直接构筑蒸汽喷口，令加热器的温度直接控制蒸汽喷口的温度，避免存在温控滞后和温度偏差。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，包括蒸发源容器，其特征在于：蒸发源容器的上表面嵌设有石墨导热板，石墨导热板中部嵌设有石墨加热器，石墨加热器曲折环绕构成蒸汽喷口，所述石墨加热器两端分别连接电源正负极，所述石墨加热器的表面具有绝缘镀层。本装置的蒸发源容器为上加热结构，加热器设置在顶部。本装置中，用石墨加热器嵌设在石墨导热板中，石墨导热板直接作为蒸发源容器的顶面一部分，并利用石墨加热器曲折环绕围出蒸汽喷口，使加热器本身即是蒸汽喷口，监测加热器的温度即是监测蒸汽喷口的喷出温度，两者不存在位置偏差和温度偏差，可以根据监测温度直接反馈控温，温控精准、实时，减少温度调节的滞后以及波动。石墨加热器表面设置绝缘镀层，可以与石墨导热板电隔离，避免漏电。石墨加热器的温度监测可以采用接触式的热电偶，也可以采用非接触式的红外测温装置。
作为优选，所述蒸发源容器为氮化硼材质的坩埚。氮化硼材质和石墨材质热膨胀接近，避免多次使用后产生密封问题。
作为优选，所述蒸发源容器设置在石墨盒内，蒸发源容器的上端从石墨盒上表面露出，蒸发源容器和石墨盒之间填充保温材料。
作为优选，所述石墨加热器为T字块，石墨加热器上与T字块的横竖两边对应开设用于隔断T字缝，使T字块形成曲折的通电发热回路，T字缝在T字块上居中对称开设，T字缝横边短于T字块横边，使T字块横边的两端各自连通，T字缝的竖边贯穿T字块的竖边，使T字块竖边形成两个并列的接线端用于连接电源正负极，所述T字缝的横边上设置两个蒸汽喷口，两个蒸汽喷口在T字缝的两侧对称设置，蒸汽喷口跨设在T字缝的横边上并将T字缝拓宽成型，所述T字缝除蒸汽喷口之外的各处均采用绝缘镀层填充封闭。石墨加热器采用一体的T字块利用T字缝划开，在T字缝内进行绝缘填充，形成曲折加热回路，并在T字缝的中部拓宽自然形成蒸汽喷口，结构简单而巧妙，方便加工，降低加工成本，且一体的T字块相比多零件拼接的结构导电性更为可靠。
作为优选，T字缝除蒸汽喷口之外的位置宽度为0.5-1mm。
作为优选，所述蒸汽喷口的侧壁向上增高，蒸汽喷口侧壁处的石墨加热器高度大于石墨加热器其他位置的高度。蒸汽喷口处的T字缝拓宽，厚度减小，因此增加厚度保证电通量。
作为优选，所述绝缘镀层厚度不少于0.5mm。
作为优选，所述绝缘镀层采用氧化铝、氮化硼或氮化铝材质。
作为优选，所述石墨加热器两端之间的电阻不超过0.15Ω。
作为优选，所述蒸发源容器内装有硒源、铜源、铟源、镓源或者铟镓合金源。
本发明利用石墨加热器曲折环绕围出蒸汽喷口，加热器本身即是蒸汽喷口，温控精准、实时，减少温度调节的滞后以及波动；本发明的T字石墨加热器结构简单巧妙，加工成本低、效果好、稳定性高。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明的一种侧向剖视结构示意图。
图2是本发明的一种顶面俯视结构示意图。
图中：1、蒸发源，2、石墨盒，3、保温材料，4、蒸发源容器，5、石墨导热板，6、石墨加热器，7、蒸汽喷口，8、接线端，9、T字缝，10、T字块。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例：一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，如图1所示。本装置包括蒸发源容器4，蒸发源容器4内装有CIGS共蒸法中需要的蒸发源1，蒸发源可以是硒源、铜源、铟源、镓源或者铟镓合金源中的一种。蒸发源容器4为氮化硼材质的坩埚，蒸发源容器4设置在石墨盒2内，蒸发源容器4的上端从石墨盒2上表面露出，蒸发源容器4和石墨盒2之间填充保温材料3。
蒸发源容器4的上表面嵌设石墨导热板5，石墨导热板5中部嵌设有石墨加热器6，石墨加热器两端之间的电阻不超过0.15Ω。所述石墨加热器6的表面具有绝缘镀层，绝缘镀层采用碳化硼材质，厚度不少于0.5mm，绝缘镀层使石墨加热器6与石墨导热板电隔离。
如图2所示，石墨加热器6为T字块10，石墨加热器上与T字块的横竖两边对应开设用于隔断T字缝9，使T字块10形成曲折的通电发热回路，T字缝9在T字块上居中对称开设，T字缝横边短于T字块横边，使T字块横边的两端各自连通，T字缝的竖边贯穿T字块的竖边，使T字块竖边形成两个并列的接线端8用于连接电源正负极，所述T字缝的横边上设置两个蒸汽喷口7，两个蒸汽喷口在T字缝的两侧对称设置，蒸汽喷口跨设在T字缝的横边上并将T字缝拓宽成型，所述T字缝除蒸汽喷口之外的各处均采用绝缘镀层填充封闭，T字缝9除蒸汽喷口之外的位置宽度为0.5mm。蒸汽喷口的侧壁向上增高，蒸汽喷口侧壁处的石墨加热器高度大于石墨加热器其他位置的高度。石墨加热器在接线端8位置也增加高度，对接线端插接孔进行补偿。
本装置中，蒸发源容器为上加热结构，加热器设置在顶部。石墨加热器嵌设在石墨导热板中，石墨导热板直接作为蒸发源容器的顶面一部分，并利用石墨加热器曲折环绕围出蒸汽喷口，使加热器本身即是蒸汽喷口，监测加热器的温度即是监测蒸汽喷口的喷出温度，两者不存在位置偏差和温度偏差，可以根据监测温度直接反馈控温，温控精准、实时，减少温度调节的滞后以及波动。
Claims (10)
1.一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，包括蒸发源容器，其特征在于：蒸发源容器的上表面嵌设有石墨导热板，石墨导热板中部嵌设有石墨加热器，石墨加热器曲折环绕构成蒸汽喷口，加热器本身即是蒸汽喷口，监测加热器的温度即是监测蒸汽喷口的喷出温度，两者不存在位置偏差和温度偏差；所述石墨加热器两端分别连接电源正负极，所述石墨加热器的表面具有绝缘镀层。
2.根据权利要求1所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述蒸发源容器为氮化硼材质的坩埚。
3.根据权利要求1或2所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述蒸发源容器设置在石墨盒内，蒸发源容器的上端从石墨盒上表面露出，蒸发源容器和石墨盒之间填充保温材料。
4.根据权利要求1或2所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述石墨加热器为T字块，石墨加热器上与T字块的横竖两边对应开设用于隔断T字缝，使T字块形成曲折的通电发热回路，T字缝在T字块上居中对称开设，T字缝横边短于T字块横边，使T字块横边的两端各自连通，T字缝的竖边贯穿T字块的竖边，使T字块竖边形成两个并列的接线端用于连接电源正负极，所述T字缝的横边上设置两个蒸汽喷口，两个蒸汽喷口在T字缝的两侧对称设置，蒸汽喷口跨设在T字缝的横边上并将T字缝拓宽成型，所述T字缝除蒸汽喷口之外的各处均采用绝缘镀层填充封闭。
5.根据权利要求4所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：T字缝除蒸汽喷口之外的位置宽度为0.5-1mm。
6.根据权利要求4所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述蒸汽喷口的侧壁向上增高，蒸汽喷口侧壁处的石墨加热器高度大于石墨加热器其他位置的高度。
7.根据权利要求1或2所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述绝缘镀层厚度不少于0.5mm。
8.根据权利要求1或2所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述绝缘镀层采用氧化铝、氮化硼或氮化铝材质。
9.根据权利要求1或2所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述石墨加热器两端之间的电阻不超过0.15Ω。
10.根据权利要求1或2所述的一种CIGS共蒸法的蒸发源加热结构，其特征在于：所述蒸发源容器内装有硒源、铜源、铟源、镓源或者铟镓合金源。
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