CN201332102Y - 一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置 - Google Patents

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CN201332102Y CNU200820124581XU CN200820124581U CN201332102Y CN 201332102 Y CN201332102 Y CN 201332102Y CN U200820124581X U CNU200820124581X U CN U200820124581XU CN 200820124581 U CN200820124581 U CN 200820124581U CN 201332102 Y CN201332102 Y CN 201332102Y
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古宏伟
屈飞
杨发强
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Abstract

本实用新型公布一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置,属太阳能电池材料领域。装置由硒化腔和上盖两部分组成,两部分均用石英加工而成,并通过磨口密封。石英隔板焊接在硒化腔石英壁的中部,样品和石英坩埚放置在石英隔板上,真空设备加热器置于石英隔板之下。冷却颈和上盖石英壁上的小孔通过焊接连接,冷却颈和冷却管相接。本实用新型为单区加热硒化装置,能够提供充足的硒原子,满足金属预制膜的硒化。本实用新型可与其它真空退火装置配合使用,不需要专用的抽气系统和加热系统,且硒化过程不需要通入载气,通用性强,结构简单,用于铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化工艺。

Description

一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置
技术领域
本实用新型属太阳能电池材料领域,涉及一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置。
背景技术
铜铟硒基III-VI族化合物半导体(CuInSe2,以下简称CIS)具有大的光吸收系数和适当的禁带宽度,是制备薄膜太阳能电池的光吸收层的最佳候选材料之一。目前,多采用金属预制膜后硒化法制备CIS光吸收层,即先制备Cu、In或Cu、In、Ga合金膜,然后在高温硒气氛下进行退火,通过硒化反应制备CIS光吸收层。目前广泛使用的Cu、In或Cu、In、Ga合金膜硒化装置为双区快速加热炉(如图1),即在低温区将硒蒸发,然后通过载气(Ar、N2等惰性气体)将硒蒸汽输运到高温区与合金膜发生硒化反应,生成CIS光吸收层,该装置为专用装置,造价较高,且需要双区加热,并在硒化过程中持续通入载气,存在资源浪费问题,增加了制备成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服背景技术中需要双区加热和持续通入载气的问题,提供一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置,其特征在于,装置由硒化腔和上盖两部分组成,两部分均用石英加工而成,并通过磨口密封。硒化腔由硒化腔石英壁8和石英隔板9构成,石英隔板9焊接在硒化腔石英壁8的中部,硒化腔石英壁8上端外侧面为磨砂面,可与上盖部分紧密配合,起到密封效果,以免高温时硒蒸汽进入真空室,污染设备。样品7和石英坩埚10放置在石英隔板9上,真空设备加热器置于石英隔板9之下。
上盖部分由上盖石英壁11、冷却颈12和冷却管13三部分组成。冷却颈12和上盖石英壁11上的小孔通过焊接连接,冷却颈12和冷却管13相接。上盖石英壁11开口端内侧面为磨砂面,用于和硒化腔石英壁8上端外侧面的磨砂面紧密配合,起到密封效果。冷却管13的另一端为真空抽气口14,与真空系统相接。
所述冷却颈12和冷却管13为同一根石英细管,冷却管13为同心盘绕着的石英细管,每圈石英管间距为1~2mm。
高温下,硒的蒸汽压很高,冷却颈12和冷却管13用于冷却硒蒸气,防止硒蒸气进入真空腔体,污染设备。通过冷却颈12的高度和冷却管13孔径以及长度的组合,可以有效控制硒化腔中硒气氛进入真空腔体。另外通过冷却管13及冷却颈12将硒化腔中的空气抽出,保持硒化腔的真空状态。
本实用新型的有益效果为,其装置为单区加热硒化装置,能够提供充足的硒原子,满足金属预制膜的硒化。可与其它真空退火装置配合使用,不需要专用的抽气系统和加热系统,且硒化过程不需要通入载气,通用性强,结构简单。
附图说明
图1为双区快速加热炉示意图;
图2为本实用新型设计原理示意图;
图3为冷却管示意图。
图中,1为硒粉加热器,2为硒腔高温区加热器,3为载气入口,4为载气出口,5为抽气口,6为硒粉,7为样品,8为硒化腔石英壁,9为石英隔板,10为石英坩埚,11为上盖石英壁,12为冷却颈,13为冷却管,14为真空抽气口。
具体实施方式
如图2所示,本装置由硒化腔和上盖两部分组成,两部分均用石英加工而成,并通过磨口密封。硒化腔由硒化腔石英壁8和石英隔板9组成,石英隔板9焊接在硒化腔石英壁8的中部,硒化腔石英壁8上端外侧面为磨砂面,可与上盖部分紧密配合,起到密封效果,以免高温时硒蒸汽进入真空室,污染设备。样品7和石英坩埚10放置在石英隔板9上,真空设备加热器置于石英隔板9之下。上盖部分由上盖石英壁11、冷却颈12和冷却管13三部分组成。冷却颈13和上盖石英壁11上的小孔通过焊接连接,冷却颈12和冷却管13相接。上盖石英壁11开口端内侧面为磨砂面,用于和硒化腔石英壁8上端外侧面的磨砂面紧密配合,起到密封效果。冷却管13的另一端为真空抽气口14,与真空系统相接。
如图3所示,冷却管为同心盘绕着的石英细管,每圈石英管间距为2mm。高温下,硒的蒸汽压很高,冷却颈和冷却管用于冷却硒蒸汽,防止硒蒸汽进入腔体,污染设备。通过冷却颈的高度和冷却管孔径以及长度的恰当组合,可以有效控制硒化腔中硒气氛进入设备腔体。另外通过冷却管及冷却颈将硒化腔中的空气抽出,保持硒化腔的真空状态。
硒化操作步骤如下:
(1)将硒化腔固定在真空设备加热器上,将硒粉6装入石英坩埚10,并将坩埚放置在石英隔板9上,将样品7放置在石英隔板9上;将上盖盖在硒化腔上,使上盖石英壁11和硒化腔石英壁8通过磨面形成紧密配合;
(2)将硒化腔中的空气通过上盖的冷却管13抽出,保持硒化腔的真空状态。加热硒化腔中硒粉6,硒粉6受热产生硒蒸气,一定温度下,硒化腔中硒蒸气压恒定,能够为金属膜硒化提供充足的硒原子;
(3)在样品7完成金属膜硒化后,降低设备温度,当温度低于150℃时,打开设备和上盖,取出样品。为防止硒蒸气进入空气,要避免高温时打开设备和上盖。
本实用新型用于铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化工艺。

Claims (2)

1.一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置,其特征在于:所述铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置由硒化腔和上盖两部分组成,硒化腔由硒化腔石英壁(8)和石英隔板(9)构成,石英隔板(9)焊接在硒化腔石英壁(8)的中部,硒化腔石英壁(8)上端外侧面为磨砂面,样品(7)和石英坩埚(10)放置在石英隔板(9)上,真空设备加热器置于石英隔板(9)之下;
上盖部分由上盖石英壁(11)、冷却颈(12)和冷却管(13)三部分组成,冷却颈(12)和上盖石英壁(11)上的小孔通过焊接连接,冷却颈(12)和冷却管(13)相接,上盖石英壁(11)开口端内侧面为磨砂面,冷却管(13)的另一端为真空抽气口(14),与真空系统相接。
2.根据权利要求1所述的一种铜铟硒基太阳能薄膜电池光吸收层硒化装置,其特征在于,所述冷却颈(12)和冷却管(13)为同一根石英细管,冷却管(13)为同心盘绕着的石英细管,每圈石英管间距为1~2mm。
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