CN201785490U

CN201785490U - 化学液浴镀膜设备

Info

Publication number: CN201785490U
Application number: CN2010202604959U
Authority: CN
Inventors: 李晓常; 张迎春; 李沅民; 王琳
Original assignee: FUJIAN GOLDEN SUN SOLAR TECHNIC Co Ltd
Current assignee: Beijing Jingcheng Boyang Optoelectronic Equipment Co.,Ltd.
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-07-16

Abstract

本实用新型公开了一种化学液浴镀膜设备，包括液体槽和摇摆机构，液体槽底部具有交叉布置的横梁和纵梁，在横梁和纵梁的交叉处具有支撑部与下方的基座相连；摇摆机构包括：一安装在所述基座上的电机，电机通过传动部件带动一传动轴转动，传动轴通过带轴承的固定架固定在所述基座上；传动轴的一端具有第一偏心轴，传动轴的另一端具有第二偏心轴；第一偏心轴通过第一转动支撑部件连接于第一连杆的一端，第一连杆的另一端安装第二转动支撑部件，该第二转动支撑部件连接于第一支座，第一支座连接于所述横梁的位于交叉处一侧部分的中部；第二偏心轴通过第三转动支撑部件连接于第二连杆的一端，第二连杆的另一端安装第四转动支撑部件，该第四转动支撑部件连接于第二支座，第二支座连接于纵梁的位于所述交叉处一侧部分的中部。

Description

化学液浴镀膜设备

技术领域

本实用新型涉及薄膜沉积技术领域，具体涉及一种用于沉积半导体太阳能电池薄膜的化学液浴镀膜设备。

背景技术

随着能源消耗的不断增加，作为能源的主要来源，石油和煤炭等化石能源的大量使用所导致的二氧化碳排放严重地污染生态环境，而且石油和煤炭资源也面临枯竭的境地。因此，寻求低碳排放而又取之不尽的可再生能源变得越来越紧迫。基于光伏效应的太阳能电池正是这样一种可再生新能源。当前，人们对太阳能的开发和利用日趋重视，市场对更大面积、更轻更薄且生产成本更低的新型太阳能电池的需求日益增加。在这些新型太阳能电池中，近年来开发出来的基于硅材料的合金薄膜太阳能电池，例如非晶硅、硫化镉薄膜太阳能电池，以其低成本、高量产等特性，已成为太阳能电池发展的新趋势和新热点。

通过化学物质反应而在基片上沉积形成薄膜的技术已获得广泛应用。典型的例子是利用气态物质在固态基片表面进行反应生成薄膜沉积的化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)。以及利用液态溶液在固态基片表面进行反应沉积形成薄膜的化学液浴沉积(CBD，Chemical Bath Deposition)。与已获得广泛应用的化学气相沉积(CVD)相比，化学液浴沉积(CBD)的应用还寥寥无几。最近几年来的实验表明，采用CBD而获得的硫化镉(CdS)薄膜已成功应用在高效率的铜铟硒薄膜太阳能电池上作为N-型材料。这一CBD工艺过程通常涉及水溶液的镉化合物(如硫酸镉，氯化镉，醋酸镉等)，水溶液的硫化合物(如硫脲)和一络合剂水溶液(如氨水，三乙基胺，二乙基胺等)以调节硫化镉的形成速度。当上述三组份混合溶液升温至50～90℃之间时，反应所形成的硫化镉以薄膜形式沉积在混合溶液所接触的表面。

由于制备硫化镉薄膜大抵尚处于实验室阶段，过去所沿用的基本上是采用搅拌反应溶液，或是使用循环泵来达到溶液组分均匀。当处理大面积薄膜时，这种搅拌机搅拌溶液，或是泵打循环溶液的方式将浪费大量溶液化合物，且带来大量废液处理。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种化学液浴镀膜设备，运用一种在距形平面上可调控摇动而达到层流运动使发应液体均匀化，从而制备大面积钧匀薄膜。所述镀膜设备主要由液体槽，液体槽加热装置，和液体槽的摇摆机购组成。采用适当的原料，许多化合物半导体薄膜(厚度10-800nm)能有效而成功地镀在浸于液体中的基片表面，形成II-VI族半导体化合物，如ZnS、CdS、ZnSe、CdSe、ZnO、CdO、CdZnS₂、CdZnSe₂、CdZnO₂、CdZnOS、CdZn(OH)S、Cd(OH)S、Zn(OH)S、et al。

本实用新型提供的化学液浴镀膜设备包括液体槽和摇摆机构，所述

液体槽底部具有交叉布置的横梁和纵梁，在横梁和纵梁的交叉处具有支撑部与下方的基座相连；

所述摇摆机构包括：

一安装在所述基座上的电机，所述电机通过传动部件带动一传动轴转动，所述传动轴通过带轴承的固定架固定在所述基座上；

所述传动轴的一端具有第一偏心轴，所述传动轴的另一端具有第二偏心轴；

所述第一偏心轴通过第一转动支撑部件连接于第一连杆的一端，所述第一连杆的另一端安装第二转动支撑部件，该第二转动支撑部件连接于第一支座，所述第一支座连接于所述横梁的位于所述交叉处一侧部分的中部；

所述第二偏心轴通过第三转动支撑部件连接于第二连杆的一端，所述第二连杆的另一端安装第四转动支撑部件，该第四转动支撑部件连接于第二支座，所述第二支座连接于所述纵梁的位于所述交叉处一侧部分的中部。

优选的，所述转动支撑部件为调心球轴承。

优选的，所述传动部件包括齿轮和带动齿轮转动的皮带。

优选的，所述传动部件包括齿轮和带动齿轮转动的链条。

优选的，所述液体槽包括进液口和排液口。

优选的，所述进液口和排液口连接于管道，所述管道上安装有阀门。

优选的，所述液体槽包括进水口，所述进水口连接于管道，所述管道上安装有阀门。

优选的，所述液体槽的底部和/或侧部具有加热夹套。

优选的，所述液体槽具有密封盖。

优选的，所述设备还包括一遥控操作面板，用以远距离控制温度，摇摆时间，放液，进液，和漂洗等过程。

优选的，所述支撑部包括调心球轴承。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的化学液浴镀膜设备能够使大面积基片水平地置放在长方体液体槽中，通过对液体槽的可控摇摆的幅度及速度来达到化学水溶液的均匀以及传质而取得大面积均匀化学液浴镀膜。由于既不需要搅拌机，也不用循环泵，故只需要使用最少的化学溶液(刚盖过被镀基片厚度即可)，通过夹套中循环水浴恒温加热，和长方体液体槽的摆动，即可达到均匀的层流镀膜。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为根据本实用新型实施例的化学液浴镀膜设备示意图；

图2和图3为摇摆机构示意图；

图4为说明本实用新型化学液浴镀膜设备摇摆机构的俯视图；

图5为摆动效果曲线示意图。

所述示图是说明性的，而非限制性的，在此不能过度限制本实用新型的保护范围。

具体实施方式

图1为根据本实用新型实施例的化学液浴镀膜设备示意图，图2和图3为摇摆机构示意图，图4为说明本实用新型化学液浴镀膜设备摇摆机构的俯视图，图5为摆动效果曲线示意图。为使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图1至图5对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。

本实用新型的化学液浴镀膜设备包括液体槽702和摇摆机构，所述液体槽702底部具有交叉布置的横梁703和纵梁704，在横梁703和纵梁704的交叉处705具有支撑部701与下方的基座700相连。支撑部701包括调心球轴承，利用调心球轴承固定在下方的基座700上。其中的摇摆机构包括一安装在所述基座700上的电机706，所述电机706通过传动部件带动一传动轴708转动，所述传动轴708通过带轴承的固定架709固定在所述基座700上。传动部件包括齿轮707和带动齿轮转动的皮带715，在其他实施例中，传动部件还可以由齿轮和带动齿轮转动的链条组成。传动轴708的一端具有第一偏心轴710，另一端具有第二偏心轴720，如图2所示。所述第一偏心轴710通过第一转动支撑部件711连接于第一连杆712的一端，所述第一连杆712的另一端安装第二转动支撑部件713，该第二转动支撑部件713连接于第一支座714，所述第一支座714连接于横梁703的位于交叉处705一侧部分的中部。第二偏心轴720通过第三转动支撑部件721连接于第二连杆722的一端，所述第二连杆722的另一端安装第四转动支撑部件723，该第四转动支撑部件723连接于第二支座724，所述第二支座724连接于纵梁704的位于所述交叉处705一侧部分的中部，如图4所示。

如图3所示，转动支撑部件711和721为普通轴承，转动支撑部件713和723为调心球轴承。调心球轴承713和723除了具有普通轴承的滚动功能之外，还可以做轴向的位移。

液体槽702包括进液口40和排液口50，进液口40和排液口50连接于管道，管道上分别安装有阀门41和51。液体槽701还包括进水口60，所述进水口60连接于管道，所述管道上安装有阀门61。此外，液体槽702的底部和/或侧部具有加热夹套(图中未示出)。长方体液体槽摇床还可选择性地配以密封盖80以更好地避免液体挥发，和维持恒定的温度。

本实用新型的化学液浴镀膜设备，还进一步包括一遥控操作面板，用以远距离控制温度，摇摆时间，放液，进液，和漂洗等过程。

电机706带动传动轴708转动后，传动轴708两端的偏心轴710和720转动。偏心轴710和720分别带动两侧的连杆712和722作上、下的位移，交替推高和降低横梁703和纵梁704的高度，从而交替推高和降低液体槽702的A、B、C、D四个角，使整个液体槽702作摇摆运动，A、B、C、D四个角的运动曲线如图5所示。通过调节偏心轴710和720的相位差，可以调整液体槽702的摇摆幅度。

本实用新型的化学液浴镀膜设备还包括一恒温循环装置(图中未示出)对液体槽702中的液体200进行加热至50～90℃，较优化的温度为55～75℃。基片100(如2×4英尺)面朝上置于其中。开启恒温循环装置加热并循环液体槽702中的液体200。通过进水阀61置于适量的氨水(28～30％浓度)和适量的去离子水。通过进液阀41置于含镉(或锌)的水溶液，较优化的为硫酸镉(或锌)，醋酸镉(或锌)或氯化镉(或锌)的水溶液。通过电动开关或遥控开关，开启液体槽下方的电机和恒温循环装置，使溶液加温及混合均匀。在液浴中加入(如通过放液阀51)含硫化合物溶液，较优化的含硫溶液为硫脲溶液，并开始计时。此时液浴中

硫酸镉的浓度应在0.8×10-3～3.0×10-3M，较为优化的条件为1.5×10-3±0.2×10-3M；氨水的浓度应在0.5～2.5M，较为优化的浓度为1.5±0.2M；硫脲的浓度为5.0×10-3～1.0×10-2M，较为优化的浓度为7.5±0.2×10-3M。为避免溶液的挥发和更好地保温，可用以罩盖80把被

镀基片100盖住。化学液浴镀膜实质上室一沉淀化学反应：

Cd(NH₃)₄ ^2-+SC(NH₂)₂+2OH^-→CdS(↓)+H₂NCN+4NH₃+2H₂O+SO₄ ^2-

根据石英晶体微天平研究表明其CdS形成过程涉及三个增长区域[Ortege-Borges，R.，Lincot D，-J.Electrochem，SOC.，1993，140，3464]：①膜厚增长诱导期；②随时间线性增长期；③胶体增长期；这三个增长区域显然随反应温度，反应物浓度以及pH值，甚至是搅拌速度而变。当化学液浴的加料配方恒定后，影响镀膜的质量及均匀度则仅取决于反应温度的均匀性和搅拌速度的均匀性。

本实用新型的化学液浴镀膜设备通过电机的转动而带动液体槽摆轴，结合一固定支架而使长方体形状的液体槽平缓而均匀地摇动，从而实现置于液体槽中的玻璃基片等获得均匀的化学液浴镀膜。采用适当的原料，许多化合物半导体薄膜(厚度10-800nm)能有效而成功地镀在浸于液体中的基片表面，形成II-VI族半导体化合物，如ZnS、CdS、ZnSe、CdSe、ZnO、CdO、CdZnS₂、CdZnSe₂、CdZnO₂、CdZnOS、CdZn(OH)S、Cd(OH)S、Zn(OH)S、et al。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种化学液浴镀膜设备，其特征在于：包括液体槽和摇摆机构，

所述液体槽底部具有交叉布置的横梁和纵梁，在横梁和纵梁的交叉处具有支撑部与下方的基座相连；

所述摇摆机构包括：

2.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述转动支撑部件为调心球轴承。

3.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述传动部件包括齿轮和带动齿轮转动的皮带。

4.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述传动部件包括齿轮和带动齿轮转动的链条。

5.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述液体槽包括进液口和排液口。

6.根据权利要求5所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述进液口和排液口连接于管道，所述管道上安装有阀门。

7.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述液体槽包括进水口，所述进水口连接于管道，所述管道上安装有阀门。

8.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述液体槽的底部和/或侧部具有加热夹套。

9.根据权利要求1或8所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述液体槽具有密封盖。

10.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述设备还包括一遥控操作面板，用以远距离控制温度，摇摆时间，放液，进液，和漂洗等过程。

11.根据权利要求1所述的化学液浴镀膜设备，其特征在于：所述支撑部包括调心球轴承。