CN213866393U - 用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，包括导流件、吊装法兰、隔热屏、坩埚、导流加热器、坩埚加热器；隔热屏设在导流件和坩埚外围，导流件为管状空心结构，坩埚是具有一开口的罐状容器，导流件与坩埚通过开口相连通，坩埚相对开口的另一端上设置有向自身内部凹进的凹槽，凹槽内设置有温控仪；导流件的侧壁设有可透射物料的喷孔；导流加热器设置在导流件外围，所述导流加热器设置通过具有绝缘性的固定环设置在导流件与隔热屏之间；坩埚加热器设置在坩埚外围，坩埚加热器设置设置在坩埚与隔热屏之间；隔热屏侧壁设有对应喷孔的通道，吊装法兰将导流件与隔热屏组装固定。优点：炉体小、隔热好、耐高温、结构紧凑。

Description

用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉

技术领域

本实用新型涉及用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉技术领域。

背景技术

铜铟镓硒薄膜太阳能电池光吸收层的制备工艺中，其蒸发过程包括三个阶段：第一阶段：控制衬底温度在200℃～300℃，控制镓的蒸发温度在900℃～1100℃之间，并在第一阶段均匀地降温35℃～ 45℃，控制铟的蒸发温度在800℃～1000℃之间，并在第一阶段均匀地升温45℃～55℃，控制硒的蒸发温度在200℃～300℃之间；第二阶段：停止蒸发铟和镓，提高衬底温度到450℃～600℃之间，维持硒的蒸发温度与第一阶段相同，控制铜的蒸发温度在1300℃～1500℃之间；第三阶段：停止蒸发铜，维持衬底温度与第二阶段相同，维持硒的蒸发温度与第二阶段相同，控制镓的蒸发温度在900℃～1100℃之间，并在第三阶段均匀地升温35℃～45℃，控制铟的蒸发温度在 800℃～1000℃之间，并在第三阶段均匀地降温45℃～55℃；从而得到所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光吸收层。

铜铟镓硒四种单质在不同温度下分阶段蒸发，而铜的蒸发温度相对于硒的蒸发温度高很多，达到1200摄氏度以上，铟的蒸发温度需要达到1000摄氏度以上，镓的蒸发温度达到1100摄氏度以上，蒸发 CIG的同时要蒸发硒(Se)，而硒(Se)炉的坩埚距离铜炉或者铟镓炉很近，因此容易受到较大影响，因而硒蒸发速率难以控制，而且还会造成工艺腔体内的温度过高，造成衬底受热温度过高损坏。

为了解决技术问题，现有技术提出了一种高温蒸发炉；但经测试存在有问题：1、温控仪设置在坩埚的外部，抵接在坩埚在外表面监控坩埚内部的温度，会存在很多的误差。2、通电部件铜箔伸缩节是设置在导流加热器内，因在高温条件下，氧化腐蚀严重，铜箔伸缩节很容易被腐蚀掉，维修不便。

实用新型内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，从而提供一种炉体小、隔热好、耐高温、结构紧凑的用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，包括导流件、吊装法兰、隔热屏、坩埚、导流加热器、坩埚加热器；所述隔热屏设在导流件和坩埚外围，所述导流件为管状空心结构，坩埚是具有一开口的罐状容器，导流件与坩埚通过开口相连通，所述坩埚相对开口的另一端上设置有向自身内部凹进的凹槽，所述凹槽内设置有温控仪；所述导流件的侧壁设有可透射物料的喷孔；所述导流加热器设置在导流件外围，所述导流加热器设置通过具有绝缘性的固定环设置在导流件与隔热屏之间；所述坩埚加热器设置在坩埚外围，所述坩埚加热器设置设置在坩埚与隔热屏之间；所述隔热屏侧壁设有对应喷孔的通道，所述吊装法兰将导流件与隔热屏组装固定；所述导流加热器和坩埚加热器均包括加热体和导流加热器电极，加热体连接导流加热器电极，所述导流加热器与导流件采用螺丝连接；所述导流加热器电极的另一端穿过隔热屏延伸在外且该端部上连接有不锈钢片，所述不锈钢片通过导线与电极连接。

其中，还包括喷头，所述喷头呈喇叭口型，喷头设置在通道内对应喷孔设置。

其中，所述导流件与坩埚螺纹连接，所述导流件与坩埚的密封面呈刀口状，导流件与坩埚的密封面之间设有密封件，密封件为石墨材料。

其中，所述喷孔有多个，各喷孔的孔径大小不一，喷孔之间的间距不等。

其中，所述隔热屏包括设置在导流件外围的导流件隔热屏、设置在坩埚外围的坩埚隔热屏，所述导流件隔热屏与坩埚隔热屏相拼接，所述导流件隔热屏包括若干层隔热片，若干层的隔热片由内向外相互套设，各隔热片之间具有间隙距离。

其中，还包括水冷管道，所述水冷管道设置在隔热屏的最外层，所述水冷管道是采用不锈钢板材焊接在隔热屏最外层的外侧。

其中，所述隔热片呈圆管状，所述隔热片包括大半圆片和小半圆片，大半圆片和小半圆片相拼合组成单个隔热片，各层隔热片在设置时其拼接线呈左右交错设置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明整体结构紧凑，保温性能好，且能有效阻隔热辐射，整体结构组装方便，隔热层之间尽量热传递小，蒸发均匀。

2、本发明是适用于各种高温蒸发设备的蒸发源炉，尤其适用于不能承受高温材料的镀膜工艺：如太阳能行业的铜铟镓硒太阳能电池制备工艺。

附图说明

图1为本实施例的整体结构示意图；

图2为本实施例的部分结构示意图；

图3为本实施例隔热屏结构示意图；

图4为本实施例隔热片结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参考图1-4，本实施例所述用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，包括导流件1、吊装法兰2、隔热屏3、坩埚4、导流加热器5、坩埚加热器6。隔热屏3设在导流件1和坩埚4外围，导流件1为管状空心结构，坩埚4是具有一开口的罐状容器，导流件1与坩埚4 通过开口相连通，导流件1的侧壁设有可透射物料的喷孔10；导流加热器5设置在导流件1外围，导流加热器5设置通过具有绝缘性的固定环7设置在导流件1与隔热屏3之间；所述坩埚加热器6设置在坩埚4外围，坩埚加热器6设置设置在坩埚4与隔热屏3之间；隔热屏3侧壁设有对应喷孔10的通道，吊装法兰2将导流件1与隔热屏3组装固定。

本实施例为了更精确测得坩埚4内的温度；坩埚4相对其开口的另一端部设置有向其自身内部凹进的凹槽，在凹槽内设置有温控器 11，温控器11测量温度的端部抵触到凹槽壁上，实时监控坩埚4内的温度。

本实施例还包括喷头8，喷头8呈喇叭口型，喷头8设置在通道内对应喷孔10设置。喷孔10的孔径r为0.5至12mm，所述喷孔10 的数量是1至50个，各喷孔10的孔径r大小不一，喷孔10之间的间距不等。该结构具有溅射作业均匀，可适应更多的蒸发有效幅宽的特点。

导流件1与坩埚4螺纹连接，导流件1与坩埚4的密封面呈刀口状，导流件1与坩埚4的密封面之间设有密封件，密封件为石墨材料。采用螺纹方式连接，并将密封面制作呈刀口形面，并增加石墨垫作为密封件，其具有优异的密封效果。

导流加热器5和坩埚加热器6均包括加热体和导流加热器电极，加热体连接导流加热器电极，所述导流加热器5与导流件1采用螺丝连接，所述螺丝为石墨、钽、钼材料中的任一一种。采用钽、钼等耐高温材料，具有不易脆断的特点。导流加热器电极是采用铜制成；在高温的条件，氧化反应很严重。为了避免导流加热器电极氧化受损，在其延伸穿过隔热屏的另一端连接不锈钢片，不锈钢片通过导线与电极连接。

本实施例所述隔热屏3包括设置在导流件1外围的导流件隔热屏 31、设置在坩埚4外围的坩埚隔热屏32，所述导流件隔热屏31与坩埚隔热屏32相拼接，所述导流件隔热屏31包括若干层隔热片311，若干层的隔热片311由内向外相互套设，各隔热片311之间具有间隙距离，各的隔热片311之间采用螺栓固定。该结构具有组合装配简单，隔热性能优异等特点。

本实施例所述隔热屏3、坩埚4均可采用石墨、钽、钼材料中的任一一种或其相互组合。

本实施例还包括水冷管道9，所述水冷管道9设置在隔热屏3的最外层，所述水冷管道9是采用不锈钢板材焊接在隔热屏3最外层的外侧。设置水冷管道9可调控温度，采用不锈钢板材直接贴合隔热屏 3设置水冷介质与隔热屏3之间直接接触具有调控精度高，且节省材料等优点。

本实施例所述隔热片311呈圆管状，所述隔热片311包括大半圆片3112和小半圆片3111，大半圆片3112和小半圆片3111相拼合组成单个隔热片311，各层隔热片311在设置时其拼接线呈左右交错设置。隔热屏3的整体制造工艺采用装配是结构，具有装配简单快速等特点，交错设置可保证整体结构的均衡性。

具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，其特征是，包括导流件、吊装法兰、隔热屏、坩埚、导流加热器、坩埚加热器；所述隔热屏设在导流件和坩埚外围，所述导流件为管状空心结构，坩埚是具有一开口的罐状容器，导流件与坩埚通过开口相连通，所述坩埚相对开口的另一端上设置有向自身内部凹进的凹槽，所述凹槽内设置有温控仪；所述导流件的侧壁设有可透射物料的喷孔；所述导流加热器设置在导流件外围，所述导流加热器设置通过具有绝缘性的固定环设置在导流件与隔热屏之间；所述坩埚加热器设置在坩埚外围，所述坩埚加热器设置设置在坩埚与隔热屏之间；所述隔热屏侧壁设有对应喷孔的通道，所述吊装法兰将导流件与隔热屏组装固定；所述导流加热器和坩埚加热器均包括加热体和导流加热器电极，加热体连接导流加热器电极，所述导流加热器与导流件采用螺丝连接；所述导流加热器电极的另一端穿过隔热屏延伸在外且该端部上连接有不锈钢片，所述不锈钢片通过导线与电极连接。

2.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，其特征是：还包括喷头，所述喷头呈喇叭口型，喷头设置在通道内对应喷孔设置。

3.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，其特征是：所述导流件与坩埚螺纹连接，所述导流件与坩埚的密封面呈刀口状，导流件与坩埚的密封面之间设有密封件，密封件为石墨材料。

4.如权利要求2所述的用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，其特征是：所述喷孔有多个，各喷孔的孔径大小不一，喷孔之间的间距不等。

5.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，其特征是：所述隔热屏包括设置在导流件外围的导流件隔热屏、设置在坩埚外围的坩埚隔热屏，所述导流件隔热屏与坩埚隔热屏相拼接，所述导流件隔热屏包括若干层隔热片，若干层的隔热片由内向外相互套设，各隔热片之间具有间隙距离。

6.如权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，其特征是：还包括水冷管道，所述水冷管道设置在隔热屏的最外层，所述水冷管道是采用不锈钢板材焊接在隔热屏最外层的外侧。

7.如权利要求5所述的用于薄膜太阳能电池制造的高温蒸发炉，其特征是：所述隔热片呈圆管状，所述隔热片包括大半圆片和小半圆片，大半圆片和小半圆片相拼合组成单个隔热片，各层隔热片在设置时其拼接线呈左右交错设置。

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