CN209260202U - 化学水浴镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种化学水浴镀膜装置。该装置包括反应槽、馈入单元和流速控制单元；馈入单元，位于反应槽内，馈入单元用于将反应槽外的反应液注入反应槽内；流速控制单元，包括气管，气管位于反应槽内，所述气管的管壁上包括喷气口，且喷气口浸于反应液中，通过喷气口将气管内的气体喷入反应液。该技术方案可以加快反应槽内的反应液的流动速度，从而提升反应槽内反应液的温度、浓度的均匀性，以使得浸入反应液中的待镀膜衬板上的镀膜厚度更均匀，可以在改善待镀膜衬板上的镀膜厚度的均匀性的同时，保证镀膜的效率。

Description

化学水浴镀膜装置

技术领域

本实用新型涉及表面工程技术领域，尤其涉及一种化学水浴镀膜装置。

背景技术

在铜铟镓硒薄膜太阳能电池的多层薄膜结构中，硫化镉薄膜作为缓冲层对电池的光电转换效率的提升具有重要影响。

在硫化镉薄膜的制备技术中，化学水浴沉积技术被广泛使用，采用化学水浴沉积技术的衬底立式镀膜方法是一种常用的硫化镉薄膜制备方法，多用于制备大尺寸的铜铟镓硒薄膜太阳能电池所需的硫化镉薄膜，且生产效率高。在相关技术中，衬底立式镀膜方法中所采用的化学水浴镀膜装置在衬底上沉积硫化镉薄膜时，由外部加热器加热的反应液从安装在反应槽底部的馈入管的上喷射口持续不断地馈入反应槽内，如此，为反应槽内的立式衬底镀膜。然而，利用该方法向反应槽内馈入反应液时，反应槽内反应液流速缓慢，存在反应液浓度和温度从反应槽底部至顶部梯度递减的问题，致使在沉积大面积衬底时，衬底同一表面的上、下部所沉积的硫化镉薄膜的厚度严重不一致。相关技术中，通常采用主动降低反应槽内反应液浓度的方法来解决上述问题，但是此解决方法不仅成效较小，还降低了镀膜的效率。

实用新型内容

为了在提高镀膜厚度的均匀程度的同时保证镀膜的效率，本实用新型实施例提供一种化学水浴镀膜装置。该技术方案如下：

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种化学水浴镀膜装置，包括：反应槽、馈入单元和流速控制单元；所述馈入单元，位于所述反应槽内，所述馈入单元用于将所述反应槽外的反应液注入所述反应槽内；所述流速控制单元，包括气管，所述气管位于所述反应槽内，所述气管的管壁上包括喷气口，且所述喷气口浸于所述反应液中，通过所述喷气口将所述气管内的气体喷入所述反应液。

在一个实施例中，所述气管的个数为N，所述N大于等于1。

在一个实施例中，所述化学水浴镀膜装置还包括M个调压阀，分别连通所述N个气管，用于控制输入所述N个气管的气体的流动速度，所述M为大于等于1的整数。

在一个实施例中，距离所述馈入单元不同距离的所述气管所连接的所述调压阀不同。

在一个实施例中，所述N个气管均与所述馈入单元平行，且所述N个气管固定在所述反应槽内的不同高度处。

在一个实施例中，所述喷气口的侧壁设置有螺纹。

在一个实施例中，所述馈入单元包括喷射口，所述喷射口用于将所述馈入单元内的反应液注入所述反应槽；所述气管上的喷气口与所述馈入单元上的喷射口的开口方向一致。

在一个实施例中，所述反应槽还包括：通孔和固定件；所述通孔，位于所述反应槽的侧壁，所述气管穿过所述通孔与所述气体输入单元连通；所述固定件，用于将穿过所述通孔的气管固定于所述反应槽上。

在一个实施例中，所述装置还包括气体输入单元，位于所述反应槽外，且连通所述N个气管，用于向所述N个气管内输入气体。

在一个实施例中，所述气管的直径为5mm～15mm，所述喷气口的直径为1mm～2mm。

本实用新型实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:采用上述化学水浴镀膜装置对待镀膜衬板的表面进行镀膜时，通过向反应槽内喷入气体，可以加快反应槽内的反应液的流动速度，从而提升反应槽内反应液的温度、浓度的均匀性，以使得浸入反应液中的待镀膜衬板上的镀膜厚度更均匀，在改善待镀膜衬板上的镀膜厚度的均匀性的同时，也保证了镀膜的效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的的主视结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的反应槽的侧视结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的主视结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的侧视结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的主视结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的设备和方法的例子。

本实用新型实施例提供的技术方案涉及一种化学水浴镀膜装置，图1是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的主视结构示意图。如图1所示，化学水浴镀膜装置包括：反应槽10、馈入单元20和流速控制单元30。

如图1所示，馈入单元20位于反应槽10内，馈入单元20的输入端位于反应槽10外，馈入单元20用于将反应槽10外的反应液注入反应槽10内。示例的，反应液可以为包含醋酸镉、硫脲、氨和去离子水的反应镀液，以通过与放置于反应槽10内的待镀膜衬板发生化学反应，从而在所述待镀膜衬板上沉积硫化镉薄膜层，该待镀膜衬板可以为镀有铜铟镓硒薄膜的衬板。示例的，如图1所示，馈入单元20可以位于反应槽10的底部，以将反应槽10的外部的反应液从反应槽10槽内的底部馈入反应槽10内。当然，馈入单元20也可以位于反应槽10的顶部或中间等其他位置处，本实用新型在此不做具体限制。

如图1所示，流速控制单元30包括气管31，气管31位于反应槽10内，且气管31的输入端位于反应槽10外。气管31的管壁上包括喷气口310，喷气口310浸于所述反应液中，通过喷气口310将气管31内的气体喷入反应槽10，以加快反应槽10内反应液的流动速度，从而提升反应槽10内反应液的温度、浓度的均匀性。这里，气管31可以设置在反应槽10内的任意位置处，只要保证喷气口310浸于所述反应液中即可，例如，如图1所示，气管31可以分别位于反应槽10槽内的中间位置以及靠近槽顶的位置处，如此可分别对反应槽内中间位置处的反应液与靠近槽顶位置处的反应液施加扰动力，使得反应槽内中间位置处的反应液与靠近槽顶位置处的反应液快速流动，保证了反应槽10内反应液浓度、温度的均匀性。

图2是根据一示例性实施例示出的反应槽的侧视结构示意图，如图2所示，反应槽10内还包括固定结构，用于将竖直放置于反应槽10内的待镀膜衬板2固定在反应槽10内，本实施例在此对固定结构不作具体限制，只要可将竖直放置于反应槽10内的待镀膜衬板2固定即可。这里，待镀膜衬板2可以是镀有铜铟镓硒薄膜的玻璃衬板。如图2所示，两片待镀膜衬板2的待镀膜面相对，馈入单元20位于两片待镀膜衬板2之间，用于从两片待镀膜衬板2之间的位置处将反应液注入反应槽10内。两个气管31同样位于两片待镀膜衬板2之间且位于馈入单元20上方的不同高度处，以在不同高度处向两片待镀膜衬板2之间喷射气体，从而使得两片待镀膜衬板2之间的反应液的浓度、温度更均匀，以提高浸入反应液中的两片待镀膜衬板2的待镀膜面上的镀膜厚度的均匀性。

这里，每个气管31管壁上的喷气口310可以是以预设密度设置在气管31上，例如，喷气口310可以是以预设密度均匀地设置在气管31的管壁上，以使得气管31内的气体均匀地喷入反应槽10的反应液中，从而气管31所在位置处的反应液的流动速度相同，从而使反应液均匀扩散。这里，气管31内的气体是不会对镀膜产生污染的气体，示例的，该气体可以是洁净干燥的空气，也可以是惰性气体等。

这里，馈入单元20和气管31的材质可以为聚氯乙烯。聚氯乙烯具有较好的化学稳定性，采用聚氯乙烯材质制成的馈入单元20和气管31不会溶于反应液，例如，在反应液包括酸根离子、金属离子等情况下，聚氯乙烯不会与其发生化学反应，因此不会对待镀膜衬板2上的镀膜造成污染。

本实施例中，采用上述化学水浴镀膜装置对待镀膜衬板的表面进行镀膜时，通过向反应槽内喷入气体，可以加快反应槽内的反应液的流动速度，从而提升反应槽内反应液的温度、浓度的均匀性，以使得浸入反应液中的待镀膜衬板上的镀膜厚度更均匀，而不需要降低反应槽内反应液的浓度，在改善待镀膜衬板上的镀膜厚度的均匀性的同时，还保证了镀膜的效率。

在一实施例中，气管的个数为N，N大于等于1。

如图1所示，流速控制单元30可以包括两个气管31，两个气管31的输入端均位于反应槽10外，以加快反应槽10内反应液的流动速度，从而提升反应槽10内反应液的温度、浓度的均匀性。这里，该两个气管31可以设置在反应槽10内的任意位置处，例如，如图1所示，两个气管31可以分别位于反应槽10内距离反应槽10底部的不同高度处，如此可在两个气管31的喷气口310的方向一致如均朝向反应槽10顶部时，使得向反应槽10内的反应液施加的扰动力是连续的，使得反应液从反应槽10底部向反应槽10顶部连续流动，从而保证反应液从反应槽10底部向反应槽10顶部连续流动，保证了反应槽10内反应液浓度、温度的均匀性。当然，两个气管31也可以均位于反应槽10内距离反应槽10底部的同一高度处，本实用新型在此对气管31在反应槽10内的具体位置分布不做具体限定。

在一实施例中，化学水浴镀膜装置还包括M个调压阀，分别连通N个气管31，用于控制N个气管31的气体的流动速度，其中，M为大于等于1的整数。这里，M可以小于或等于N，例如，M可以为1，以通过调节同一调压阀的压力值来控制不同气管31内的气体的流动速度，或者，M也可以等于N，以对不同气管31内的气体的流动速度分开控制，本实用新型在此对调压阀的数量不作具体限定。图3是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的主视结构示意图。如图3所示，化学水浴镀膜装置包括两个调压阀40A和40B，调压阀40A、40B与气管31A、31B分别对应连接，从而实现对气管31A和31B内的气体的流动速度的分开控制。

本实施例中，通过在化学水浴镀膜装上设置调压阀可以实现对输入气管内的气体的流动速度的控制，进而控制反应槽内气管所在位置处的反应液浓度、温度的均匀性。

在一实施例中，继续如图3所示，距离馈入单元20不同距离的气管31与不同的调压阀40对应连接。

这里，将距离馈入单元20不同距离的气管31A和31B分别与不同的调压阀40对应连接，可以使得反应槽10内不同高度处的气管31A和31B向反应槽10内喷入的气体的速度不同，进而使得反应槽10内不同高度处的反应液的流动速度不同，以调节反应槽10内不同高度处的反应液的温度、浓度的均匀性，最终实现对待镀膜衬板2的待镀膜面上的不同区域的镀膜厚度的调节。继续参考图3，气管31A和31B位于馈入单元20的上方，且气管31A位于气管31B的上方，气管31A与调压阀40A连接，气管31B与调压阀40B连接。

这里，不同气管31之间的距离可以相同，也可以不同，本实用新型对此不作具体限制。

本实施例中，通过将距离馈入单元不同距离的气管与不同的调压阀分别连接，可以对反应槽内不同高度处的气管向反应槽内喷入的气体的速度进行分别控制，进而使得反应槽内不同高度处的反应液的流动速度不同，以调节反应槽内不同高度处的反应液的温度、浓度的均匀性，最终实现对待镀膜衬板的待镀膜面上的不同区域的镀膜厚度的调节。

在一实施例中，继续参考图3，气管31A和31B固定于反应槽10的侧壁上的不同高度处，且均与馈入单元20平行。这里，将气管31A和31B设置为平行于馈入单元20，可以在反应液的注入方向与气体的喷射方向均与反应槽10的侧壁平行时，使得反应槽10内的反应液快速向反应槽的底部或顶部方向流动，使得反应槽10的底部与顶部处的反应液的均匀性一致，从而提高反应槽10内待镀膜衬板上的镀膜厚度的均匀性。

这里，与馈入单元20平行的气管31的数量可根据反应槽10的高度或待镀膜衬底2在反应槽10内的高度来设置，例如，当反应槽10的高度或待镀膜衬底2在反应槽10内的高度较高时，可以在反应槽10的不同高度处设置与馈入单元20水平的气管，如此，可在气管31的喷气口310的方向一致如均朝向反应槽10顶部时，使得向反应槽10内的反应液施加的扰动力是连续的，从而保证反应液从反应槽10底部向反应槽10顶部流动速度，使得新注入反应槽10内的反应液快速扩散。

本实施例中，通过使气管平行于馈入单元，可以在反应液的注入方向与气体的喷射方向均与反应槽的侧壁平行时，使得反应槽内的反应液快速向反应槽的底部或顶部方向流动，使得反应槽的底部与顶部处的反应液的均匀性一致，从而提高反应槽内待镀膜衬板上的镀膜厚度的均匀性。

在一实施例中，喷气口310的侧壁设置有螺纹。

这里，气管31管壁上的喷气口310可以根据均匀性调整的需要进行堵塞或者增加，示例的，喷气口310的侧壁可以设置螺纹，该螺纹与螺丝部件的螺纹相匹配，如此，可以利用螺丝部件对喷气310进行选择性堵塞，以通过调节气管31上部分位置处的气体喷入量，实现对反应槽10内部分位置处的反应液的流动速度的控制，进而实现对反应槽10内部分位置处的反应液的温度、浓度的控制，从而实现对反应槽10内待镀膜衬板上的部分位置处镀膜的厚度的控制。

本实施例中，通过在气管的喷气口的侧壁上设置螺纹，可以利用带有螺纹的部件对气管上的喷气口进行堵塞，以实现对反应槽内部分位置处的反应液的流动速度的控制，进而实现对反应槽内部分位置处的反应液的温度、浓度的控制，最终实现对反应槽内待镀膜衬板上的部分位置处镀膜的厚度的控制。

在一实施例中，,如图2所示，馈入单元20包括喷射口21，喷射口21用于将馈入单元20内的反应液注入反应槽10；并且气管31上的喷气口310与馈入单元20上的喷射口21的开口方向一致。

这里，馈入单元20上的喷射口21可以位于靠近反应槽10底部的表面上，还可以位于其他表面上。例如，如图2中所示，喷射口21可以位于处于反应槽10底部的馈入单元20上远离反应槽10底部的表面上，以将馈入单元20内的反应液沿反应槽10内的底部至顶部的方向注入反应槽10内。参考图2可知，两个气管31上的喷气口310与馈入单元20上的喷射口21的开口一致，均朝向反应槽10的槽顶方向，如此，可以使得反应槽10内的反应液在沿反应槽10底部至顶部的方向上获得连续的流动力，从而使得馈入单元20馈入反应槽10内的反应液连续且快速地流动至反应槽10的顶部。

本实施例中，将气管上的喷气口的开口方向和馈入单元上的反应液喷射口的开口方向设置在同一方向，可以使得新注入反应槽内的反应液沿着反应液的注入方向快速流动，使得馈入单元的喷射口新喷入的反应液快速扩散，进而提高反应槽内反应液的温度、浓度的均匀性，最终提高反应槽内待镀膜衬板点的待镀膜面上的镀膜厚度的均匀性。

在一实施例中，图4是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的主视结构示意图。如图4所示，反应槽10还包括通孔(图中未示出)和固定件50。

如图4所示，固定件50A、50B分别位于反应槽10上不同位置处的两个通孔周边，其中，固定件50A镶嵌在其中一个通孔周边，并将穿过该通孔的气管31A固定在反应槽10的侧壁上，同样，固定件50B镶嵌在另一个通孔周边，并将穿过该通孔的气管31B固定在反应槽10的侧壁上。当然，在其他实施例中，气管31也可以从反应槽10的顶部伸入槽内，以避免在反应槽10的侧壁上设置通孔。

这里，通孔可以位于反应槽10的侧壁上，通孔的数量可以有多个，分别使得不同的气管31穿过，本实用新型在此对通孔的数量和位置不做具体限制。这里，固定件50可以为镶嵌在反应槽10的通孔周边且管径大小与气管31相匹配的管头，以将穿过该管头的气管31进行固定；这里，该管头的内壁可以包括密封件，以将该管头内壁与气管31的部分管壁之间的缝隙密封，防止反应槽内的反应液从该缝隙处流出，只要能将穿过通孔的气管31固定在反应槽的侧壁上即可，本实用新型在此对固定件50不作具体限制。

这里，气管31的材质可以为硬质材料，如此，可在气管31固定于反应槽10的侧壁上的情况下，将气管31固定于反应槽10内的固定位置处，而不需要其他固定部件再对反应槽10内的气管31进行固定，节省了反应槽10的槽内空间。当然，气管31的材质可以为柔性材料，此时，则需要在反应槽10内部设置固定部件，以将反应槽10内的气管31进行固定。

本实施例中，采用固定件将穿过反应槽侧壁上的通孔的气管固定在反应槽上，可以在气管的材料为硬质材料的情况下，利用气管与反应槽的固定关系，将气管固定在反应槽内的固定位置处，避免了其他固定部件的使用，节省了反应槽10的槽内空间。

在一实施例中，图5是根据一示例性实施例示出的化学水浴镀膜装置的主视结构示意图。如图5所示，化学水浴镀膜装置还包括气体输入单元60，气体输入单元60位于反应槽10外，并且连通气管31，用于向气管31内输入气体。如图所示，调压阀40可以位于气体输入单元60上。

这里，气体输入单元60可以是能够产生不对镀膜造成污染的气体，并将该气体输入气管31中的部件，也可以是与化学水浴装置外部的气体产生装置连接的传输部件，只要能将不对镀膜造成污染的气体输入气管31中即可，本实用新型在此对气体输入单元60不做具体限制。

本实施例中，通过在化学水浴镀膜装置中设置与气管连通的气体输入单元，可以方便向气管提供气体。

在一实施例中，气管31的直径为5mm～15mm，喷气口310的直径为1mm～2mm。

这里，将气管31的直径设置为5mm～15mm能够减小对反应槽10的内部空间的占用，将喷气口310的直径设置为1mm～2mm可以在气管31内的气压一定的情况下，使得从各个喷气口喷出的气体对各个喷气口方向上的反应液的冲击力更强，从而使得反应液沿着各个喷气口的喷气方向的流动速度更快，进而使反应槽内反应液快速达到均匀。

本实施例中，将气管的直径设置为5mm～15mm能够减小对反应槽的内部空间的占用，将喷气口的直径设置为1mm～2mm可以在气管内的气压一定的情况下，使得从各个喷气口喷出的气体对各个喷气口方向上的反应液的冲击力更强，从而使得反应液沿着各个喷气口的喷气方向的流动速度更快，进而使反应槽内反应液快速达到均匀。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种化学水浴镀膜装置，其特征在于，包括：反应槽、馈入单元和流速控制单元；

所述馈入单元，位于所述反应槽内，所述馈入单元用于将所述反应槽外的反应液注入所述反应槽内；

所述流速控制单元，包括气管，所述气管位于所述反应槽内，所述气管的管壁上包括喷气口，且所述喷气口浸于所述反应液中，通过所述喷气口将所述气管内的气体喷入所述反应液。

2.如权利要求1所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，所述气管的个数为N，所述N大于等于1。

3.如权利要求2所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，所述装置还包括：

M个调压阀，分别连通所述N个气管，用于控制输入所述N个气管的气体的流动速度，所述M为大于等于1的整数。

4.如权利要求3所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，距离所述馈入单元不同距离的所述气管与不同的所述调压阀对应连接。

5.如权利要求1所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，所述N个气管均与所述馈入单元平行，且所述N个气管固定在所述反应槽内的不同高度处。

6.如权利要求1所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，所述喷气口的侧壁设置有螺纹。

7.如权利要求1所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，

所述馈入单元包括喷射口，所述喷射口用于将所述馈入单元内的反应液注入所述反应槽；

所述气管上的喷气口与所述馈入单元上的喷射口的开口方向一致。

8.如权利要求1所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，所述反应槽还包括：通孔和固定件；

所述通孔，位于所述反应槽的侧壁，所述气管穿过所述通孔与所述气体输入单元连通；

所述固定件，用于将穿过所述通孔的气管固定于所述反应槽上。

9.如权利要求2所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，所述装置还包括：

气体输入单元，位于所述反应槽外，且连通所述N个气管，用于向所述N个气管内输入气体。

10.如权利要求1所述的化学水浴镀膜装置，其特征在于，所述气管的直径为5mm～15mm，所述喷气口的直径为1mm～2mm。