JP3219221U - 多元合金化合物の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】多元合金組成を正確に制御できる多元合金化合物の製造装置を提供する。【解決手段】多元合金化合物の製造装置であって、反応器１、低温蒸発領域２、高温合成領域３、封止装置４及び加熱装置５を備え、高温合成領域３及び低温蒸発領域２はそれぞれ反応器１の両端に設置され、加熱装置５は反応器１の周囲に間隔を置いて設置され、反応器１を加熱して、温度勾配を形成するように配置され、反応器１は開口部を有し、封止装置４は開口部をシールできるように配置される。【選択図】図１
Description
本願は、多元合金化合物の製造装置に関するが、それに限らない。
周知のように、ＣＩＧＳ（ＣｕＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｓｅ２、銅インジウムガリウムセレン薄膜太陽電池）は将来性のある薄膜太陽電池であり、現在、ＣＩＧＳを産業的に製造する主な方法は共蒸発法及びマグネトロンスパッタ法である。この２つの方法の高真空性に基づき、装置又はプロセスの面から見れば、コストがいずれもより高く、従って、印刷のようなＣＩＧＳを非真空・低コストで製造する技術は業界で普及している。
現在、ＣＩＧＳを非真空で印刷するために用いた塗布ペースト又はコロイドの製造方法は主に２つある。１つ目は、化学合成法でＣＩＧＳナノ材料を製造して更にペーストに調製するが、化学合成されたＣＩＧＳは純度が低く、製造されたＣＩＧＳ薄膜の耐用年数が短いため、現在、このような吸収層を用いた電池の効率がより低い。２つ目は、四種の単体粉末又は複数種の二三元化合物粉末を用いて塗布原料に調製し、このようなペーストが膜形成中に更に四元化合物を形成する時の反応を制御することは困難であり、不十分な反応により組成のミスマッチを起こすと同時に、より高い反応温度もセレン成分の大量流出を起こす恐れがあり、このため、製造されたＣＩＧＳ薄膜の品質が悪い。
また、漸進的に変化するバンドギャップを持つＣＩＧＳ薄膜の製造は、薄膜光吸収層の転化効率の向上に役立つが、現在、ＣＩＧＳ薄膜の印刷製造はＣＩＧＳ材料の製造方法に制限され、単一固定組成のＣＩＧＳ薄膜の場合が多く、高効率電池の製造にとって不利になる。
上記問題に対して、本願は多元合金組成を正確に制御できる製造装置を提供する。
以下は本明細書を詳しく説明する主題の概説である。本概説は実用新案登録請求の保護範囲を制限するためのものではない。
本願は多元合金化合物の製造装置を提供し、前記装置は、反応器（１）、低温蒸発領域（２）、高温合成領域（３）、封止装置（４）及び加熱装置（５）を備え、
前記高温合成領域（３）及び前記低温蒸発領域（２）はそれぞれ前記反応器（１）の両端に設置され、
前記加熱装置（５）は前記反応器（１）の周囲に間隔を置いて設置され、前記反応器（１）を加熱して、温度勾配を形成するように配置され、
前記反応器は開口部を有し、前記封止装置（４）は前記開口部をシールできるように配置される。
前記高温合成領域（３）及び前記低温蒸発領域（２）はそれぞれ前記反応器（１）の両端に設置され、
前記加熱装置（５）は前記反応器（１）の周囲に間隔を置いて設置され、前記反応器（１）を加熱して、温度勾配を形成するように配置され、
前記反応器は開口部を有し、前記封止装置（４）は前記開口部をシールできるように配置される。
例示的な実施例において、前記低温蒸発領域（２）は石英ボート、るつぼ又は前記反応器（１）内に形成される凹みであってもよい。
例示的な実施例において、前記高温合成領域（３）は石英ボート、るつぼ又は前記反応器（１）内に形成される凹みであってもよい。
例示的な実施例において、前記高温合成領域（３）及び低温蒸発領域（２）はいずれも前記反応器（１）内に形成される凹みであってもよい。
例示的な実施例において、前記反応器（１）はＬ型反応管であってもよい。
例示的な実施例において、前記高温合成領域（３）は前記Ｌ型反応管の長辺の一端に位置してもよく、前記低温蒸発領域（２）は前記Ｌ型反応管（１）の短辺の一端に位置してもよい。
例示的な実施例において、前記Ｌ型反応管の長辺の長さは１１００ｍｍ〜１６００ｍｍであってもよく、短辺の長さは４００ｍｍ〜７００ｍｍであってもよく、前記Ｌ型反応管の直径は６０ｍｍ〜８０ｍｍであってもよい。
例示的な実施例において、前記反応器（１）は石英管又はセラミック管であってもよい。
例示的な実施例において、加熱装置（５）は前記反応器（１）の外表面に取り巻かれる電気加熱コイルであってもよい。
例示的な実施例において、前記Ｌ型反応管の一端は密閉され、他端は開口されて、開口部が設置されてもよい。
例示的な実施例において、前記開口部は前記Ｌ型反応管の長辺の一端に位置してもよい。
例示的な実施例において、前記開口部は収縮口であってもよい。
例示的な実施例において、前記封止装置（４）は封止フォームであってもよい。
例示的な実施例において、前記封止フォームは長さが１５０ｍｍ〜２５０ｍｍであり、直径が４０ｍｍ〜６０ｍｍであってもよい。例示的な実施例において、前記石英ボートは直径が５０ｍｍ〜７０ｍｍで、長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍである半管であってもよい。
例示的な実施例において、前記多元合金化合物は銅インジウムガリウムセレン化合物であってもよい。
本願において、用語「多元合金化合物」は複数種の単体で製造されてなり、且つ一種の単体の昇華温度がほかの単体からなる混合物の溶融温度より低い化合物であると定義される。
本願の多元合金化合物の製造装置は、反応器を低温蒸発領域の温度勾配から高温合成領域の温度まで上昇させることにより、単体（例えば、セレン）が気体状態に昇華して得た蒸気が反応器の管壁に沈下することを避け、従って単体が気体状態に昇華した後の損失を避け、該単体とほかの単体（例えば、銅、インジウム、ガリウム）との十分な化合反応を確保する。本願の多元合金化合物の製造装置を用いると、多元合金化合物における各元素の含有量を制御することができるため、異なる元素含有量の多元合金化合物、例えば、異なるインジウム・ガリウム比の銅インジウムガリウムセレン化合物を製造することができ、製造された合金化合物における各元素の分布をより均一化、品質を制御可能にする。
図面は本願の技術案のさらなる理解を提供するためのものであって、明細書の一部となり、本願の実施例とともに本願の技術案を解釈するためのものであり、本願の技術案を制限するためのものではない。
以下、明細書の図面を参照しながら本願を更に説明する。
以下は本願の好適な実施例であるが、本願の保護範囲はこれに限らず、当業者が本願に開示された技術的範囲内に容易に想到し得る変更又は置換は、いずれも本願の保護範囲内に含まれるべきである。従って、本願の保護範囲は実用新案登録請求の保護範囲に準じる。
実施例１
本実施例は多元合金化合物の製造装置を提供し、前記装置は反応器１、低温蒸発領域２、高温合成領域３、封止装置４及び加熱装置５を備え、前記高温合成領域３及び前記低温蒸発領域２はそれぞれ前記反応器１の両端に設置され、前記加熱装置５は前記反応器１の周囲に間隔を置いて設置され、前記反応器１を加熱して、温度勾配を形成するように配置され、前記反応器１は開口部を有し、前記封止装置４は前記開口部をシールできるように配置される。
前記高温合成領域３は石英ボート、るつぼ又は前記反応器１内に形成される凹みであってもよい。
前記低温蒸発領域２は石英ボート、るつぼ又は前記反応器１内に形成される凹みであってもよい。
前記反応器１はＬ型反応管であってもよく、前記反応器１は石英管、セラミック管又はほかの耐熱材質で製造された一定の剛性を持つ管であってもよい。
前記高温合成領域３は前記Ｌ型反応管の長辺の一端に位置してもよく、前記低温蒸発領域２は前記Ｌ型反応管の短辺の一端に位置してもよい。
高温合成領域３及び低温蒸発領域２はそれぞれ前記反応器１の両端に設置され、高温合成領域３及び低温蒸発領域２を設定された距離で隔て、それにより異なる温度まで加熱できる。距離要件を満たす場合、必要に応じて高温合成領域３及び低温蒸発領域２の位置を調整できる。
前記Ｌ型反応管は、長辺の長さが１１００ｍｍ〜１６００ｍｍであってもよく、短辺の長さが４００ｍｍ〜７００ｍｍであってもよく、前記Ｌ型反応管の直径が６０ｍｍ〜８０ｍｍであってもよい。
前記加熱装置５は、前記反応器１を領域毎に加熱でき、各領域の温度を独立して制御して温度勾配を形成できるように配置されてもよい。
前記加熱装置５は電気加熱コイルであってもよく、それはＬ型石英管の外表面に取り巻かれてもよいし、図示のように、Ｌ型石英管の外表面寄り位置に設置されてもよい。
前記低温蒸発領域２及び前記高温合成領域３に対応する電気加熱コイルの長さは３００ｍｍであってもよく、前記低温蒸発領域２及び前記高温合成領域３に対応する電気加熱コイルの間に位置する電気加熱コイルの長さは２００ｍｍであってもよく、且つ１００ｍｍの間隔を置いて設置されてもよい。前記Ｌ型反応管は、一端が密閉され、他端が開口されて、開口部を有するように設置されてもよいし、両端にいずれも開口部を有するように設置されてもよい。
前記開口部は前記Ｌ型反応管の長辺の一端に位置してもよい。
前記開口部は収縮口であってもよく、前記封止装置４は封止フォームであってもよく、前記封止フォームは前記収縮口の形状にマッチングしてもよく、それにより前記収縮口をシールできる。
前記封止フォームは、長さが１５０ｍｍ〜２５０ｍｍであり、直径が４０ｍｍ〜６０ｍｍであってもよく、例えば、長さが２００ｍｍであり、直径が５０ｍｍであってもよい。
前記石英ボートは、直径が５０ｍｍ〜７０ｍｍで、長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍである半管、例えば直径が６６ｍｍで、長さが３００ｍｍである半管であってもよい。
本実施例は更に多元合金化合物の製造方法を提供し、銅インジウムガリウムセレン化合物の製造を例として、前記方法は、
間隔を置いて設置される高温合成領域３及び低温蒸発領域２を含む真空容器を提供するＳ１と、
銅、インジウム、ガリウム単体を高温合成領域３に置き、セレン単体を低温蒸発領域２に置くＳ２と、
高温合成領域３の銅、インジウム、ガリウムを溶融状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンを気体状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンが気体状態に遷移し始める時間は、銅・インジウム・ガリウムの溶融時間より早くないＳ３と、
高温合成領域３及び低温蒸発領域２を保温することにより、銅・インジウム・ガリウム・セレンを反応させるＳ４と、
高温合成領域３の温度を銅インジウムガリウムセレン合金の溶融温度以上に降下して保温し、次に高温合成領域３及び低温蒸発領域２を１００℃以下まで降温するＳ５と、を含んでもよい。
上記ステップにおいて、常に低温蒸発領域２と高温合成領域３との間に正の温度勾配があり、つまり、真空容器の温度が低温蒸発領域２から高温合成領域３まで勾配状に上昇するように維持してもよい。
間隔を置いて設置される高温合成領域３及び低温蒸発領域２を含む真空容器を提供するＳ１と、
銅、インジウム、ガリウム単体を高温合成領域３に置き、セレン単体を低温蒸発領域２に置くＳ２と、
高温合成領域３の銅、インジウム、ガリウムを溶融状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンを気体状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンが気体状態に遷移し始める時間は、銅・インジウム・ガリウムの溶融時間より早くないＳ３と、
高温合成領域３及び低温蒸発領域２を保温することにより、銅・インジウム・ガリウム・セレンを反応させるＳ４と、
高温合成領域３の温度を銅インジウムガリウムセレン合金の溶融温度以上に降下して保温し、次に高温合成領域３及び低温蒸発領域２を１００℃以下まで降温するＳ５と、を含んでもよい。
上記ステップにおいて、常に低温蒸発領域２と高温合成領域３との間に正の温度勾配があり、つまり、真空容器の温度が低温蒸発領域２から高温合成領域３まで勾配状に上昇するように維持してもよい。
ステップＳ１において、真空容器を提供し、該真空容器は石英管、セラミック管等の耐熱材質で製造された一定の剛性を持つ容器、例えば、本実施例を用いた反応器であってもよい。真空容器内の一定の間隔のある部分をそれぞれ高温合成領域３及び低温蒸発領域２とする。材料を上記容器に入れてから、容器内の空気圧を１０−１Ｐａ又はそれ以下に排気して真空容器にする。
ステップＳ２において、純度が９９．９９９％より大きいＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ単体を原料として使用してもよく、各単体の質量をＣｕＩｎ０．７Ｇａ０．３Ｓｅ２．０５の組成で秤量、配合してもよく、Ｓｅ単体をＬ型石英管の短辺の一端の石英ボート内に入れ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ単体をＬ型石英管の長辺の一端の石英ボート内に入れ、Ｌ型石英管を１０−２Ｐａ以下まで真空排気してから、Ｌ型石英管をシールして電気炉に入れてもよい。Ｓｅ単体を収容する石英ボートは電気炉において低温蒸発領域２に対応する低温領域に対応し、ＣｕＩｎＧａ単体を収容する石英ボートは電気炉において高温合成領域３に対応する高温領域に対応する。Ｌ型石英管のほか、本実施例の多元合金化合物の製造装置の反応器を用いて真空容器を形成してもよく、反応器を１０−１Ｐａ又はそれ以下のほかの圧力、例えば、１０−１Ｐａ、１０−２Ｐａ、１０−３Ｐａ又は１０−４Ｐａまで真空排気してもよい。石英ボートではなく、ほかの耐熱容器、例えばるつぼを用いて材料を収容する。容器の高温合成領域３及び低温蒸発領域２に凹みを有する場合、ほかの容器を用いて材料を収容せず、材料を凹み内に直接入れてもよい。ほかの加熱装置、例えば本実施例による多元合金化合物の製造装置の加熱装置５を用いてＬ型石英管を加熱してもよい。
上記銅インジウムガリウムセレン化合物の組成は、本実施例における製造された銅インジウムガリウムセレン化合物の組成を制限するためのものではなく、例えば、更に、ＣｕＩｎ０．８５Ｇａ０．１５Ｓｅ２．０５、ＣｕＩｎ０．９Ｇａ０．１Ｓｅ２、ＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２、ＣｕＩｎ０．７５Ｇａ０．２５Ｓｅ２の組成の銅インジウムガリウムセレン化合物を製造してもよい。上記銅インジウムガリウムセレン化合物の製造プロセスにおいて、秤量する時に、インジウム及びガリウムのモル部の和を銅のモル部とほぼ等しくすることで、単体銅、インジウム及びガリウムの質量を計算してもよい。例えば、銅、インジウム及びガリウムのモル部の比を所望の化合物における銅、インジウム及びガリウムの原子個数の比とほぼ等しくしてもよいが、セレンのモル部を銅のモル部の二倍より大きくすることで計算してもよい。例えば、セレンと銅とのモル部の比を所望の化合物におけるセレンと銅との原子個数の比より少々大きくしてもよい。例えば、セレンのモル部は銅の２．１倍、２．２倍、２．３倍、２．４倍又は２．５倍であってもよい。過剰のセレンを低温蒸発領域２に置き、このように、反応プロセス全体に、セレンが過剰であるため、常にセレン蒸気雰囲気において反応するように維持することができる。
ステップＳ３において、高温合成領域３と低温蒸発領域２との間の温度制御電力を調整することにより、低温から高温までの線形温度勾配区間を形成することができる。高温合成領域３を８５ｍｉｎ〜９０ｍｉｎで１１００℃〜１１５０℃まで昇温するように設定してもよい。高温合成領域３が５５ｍｉｎ〜６０ｍｉｎの昇温を開始する時、高温合成領域３の温度を７００℃〜７５０℃まで上昇することができ、この時、低温蒸発領域２に対する昇温を開始し、低温蒸発領域２を５５ｍｉｎ〜６０ｍｉｎで５５０℃〜６００℃まで昇温するように設定してもよい。
例えば、高温合成領域３と低温蒸発領域２との間の各領域に対応する加熱装置の加熱電力を独立して調整することにより、低温蒸発領域２から高温合成領域３までの領域を、低温から高温までの温度勾配区間に形成させ、例えば、線形温度勾配区間を形成することができる。高温合成領域３の温度を８５ｍｉｎ〜９０ｍｉｎ内で１１００℃〜１１５０℃まで昇温させるように加熱装置の電力を設定してもよい。低温蒸発領域２の温度を５５ｍｉｎ〜６０ｍｉｎ内で５５０℃〜６００℃まで昇温させるように加熱装置の電力を設定してもよい。ステップＳ４において、低温蒸発領域２が最高温度に達してから６ｈ維持する。保温時間を材料の数量、反応タイプ等の条件によって計算してもよく、銅・インジウム・ガリウム・セレンを十分に反応するようにできる限り確保する。例えば、低温蒸発領域２が最高温度に達してから高温合成領域３及び低温蒸発領域２をいずれも６ｈ保温してもよい。
低温蒸発領域２のセレンの気体状態に遷移し始める時間が、銅・インジウム・ガリウムの溶融時間より早くないことは、低温蒸発領域２のセレンの気体状態に遷移し始める時間が銅・インジウム・ガリウムの完全に溶融した時間より早くなくてもよい。
ステップＳ５において、高温合成領域３の温度を銅インジウムガリウムセレン合金の溶融温度以上に降下して保温し、その目的は、合金元素が正の飽和状態にあることを確保し、ＣＩＧＳの逆反応に影響を与えないことである。高温合成領域３を１５ｍｉｎ内で９５０℃〜１０００℃まで降温するように設定してもよく、次に１．５ｈ〜２ｈ保温し、その後、すべての加熱装置を停止して高温合成領域３及び低温蒸発領域２を１００℃以下まで冷却する。高温合成領域３の石英ボート内からＣＩＧＳ四元化合物を得る。合成されたＣＩＧＳ化合物の組成はＣｕＩｎ０．７Ｇａ０．３Ｓｅ２である。本実施例では、ステップＳ２において、ＣｕＩｎ０．７Ｇａ０．３Ｓｅ２．０５の組成で各単体の質量を秤量、配合し、得たＣＩＧＳ化合物の組成はＣｕＩｎ０．７Ｇａ０．３Ｓｅ２であり、つまり、ＣｕＩｎ０．７Ｇａ０．３Ｓｅ２化合物を得るために、ＣｕＩｎ０．７Ｇａ０．３Ｓｅ２．０５における各元素の原子比で秤量対象の各単体のモル比を計算してもよい。
セレン蒸気が搬送中に石英管の内壁に凝結しないことを確保するために、低温蒸発領域２から高温合成領域３までの間に正の温度勾配があるようにしてもよく、セレン蒸気の搬送速度の安定性を確保するために、石英管全体の低温蒸発領域２から高温合成領域３までの間に線形温度勾配があるように制御してもよい。
本実施例の銅インジウムガリウムセレン化合物の製造方法において、まず銅・インジウム・ガリウムを溶融状態まで加熱し、銅・インジウム・ガリウムを先に反応させ、次にセレンを気体状態に加熱昇華し、真空容器内にセレン雰囲気を形成させ、それにより銅・インジウム・ガリウムをセレン化する。銅・インジウム・ガリウムを均一にセレン化できるために、本願は銅・インジウム・ガリウムが完全に溶融する時間をセレンの昇華開始時間より遅くなくてもよい。また、セレン蒸気を安定している速度で高温合成領域３へ搬送することを確保するために、低温蒸発領域２から高温合成領域３まで常に正の温度勾配があるようにしてもよい。
実施例２
銅インジウムガリウムセレン化合物の製造方法であって、
間隔を置いて設置される高温合成領域３及び低温蒸発領域２を含む真空容器を提供するＳ１と、
銅、インジウム、ガリウム単体を高温合成領域３に置き、セレン単体を低温蒸発領域２に置くＳ２と、
高温合成領域３の銅、インジウム、ガリウムを溶融状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンを気体状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンが気体状態に遷移し始める時間は、銅・インジウム・ガリウムの溶融時間より早くないＳ３と、
高温合成領域３及び低温蒸発領域２を保温することにより、銅・インジウム・ガリウム・セレンを反応させるＳ４と、
高温合成領域３の温度を銅インジウムガリウムセレン合金の溶融温度以上に降下して保温し、次に高温合成領域３及び低温蒸発領域２を１００℃以下まで降温するＳ５と、を含んでもよい。
上記ステップにおいて、常に低温蒸発領域２と高温合成領域３との間に正の温度勾配があるように維持してもよい。
間隔を置いて設置される高温合成領域３及び低温蒸発領域２を含む真空容器を提供するＳ１と、
銅、インジウム、ガリウム単体を高温合成領域３に置き、セレン単体を低温蒸発領域２に置くＳ２と、
高温合成領域３の銅、インジウム、ガリウムを溶融状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンを気体状態まで加熱し、低温蒸発領域２のセレンが気体状態に遷移し始める時間は、銅・インジウム・ガリウムの溶融時間より早くないＳ３と、
高温合成領域３及び低温蒸発領域２を保温することにより、銅・インジウム・ガリウム・セレンを反応させるＳ４と、
高温合成領域３の温度を銅インジウムガリウムセレン合金の溶融温度以上に降下して保温し、次に高温合成領域３及び低温蒸発領域２を１００℃以下まで降温するＳ５と、を含んでもよい。
上記ステップにおいて、常に低温蒸発領域２と高温合成領域３との間に正の温度勾配があるように維持してもよい。
ステップＳ１において、真空容器を提供し、前記真空容器はＬ型石英管であってもよく、真空容器は高温合成領域３及び低温蒸発領域２を含み、真空容器内の一定の間隔のある部分をそれぞれ高温合成領域３及び低温蒸発領域２とし、前記Ｌ型石英管の両端はそれぞれ高温合成領域３及び低温蒸発領域２であり、高温合成領域３に銅インジウムセレン単体を収容する石英ボートを置き、低温蒸発領域２にセレン単体を収容する石英ボートを置く。
ステップＳ２において、純度が９９．９９９％より大きいＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ単体を原料として使用してもよく、各単体質量をＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２．０５の組成で秤量、配合してもよく、Ｓｅ単体をＬ型石英管の短辺の一端の石英ボート内に入れ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ単体をＬ型石英管の長辺の一端の石英ボート内に入れ、石英管を１０−３Ｐａ以下まで真空排気してから、Ｌ型石英管をシールして、電気炉に入れてもよい。Ｓｅ単体を収容する石英ボートは電気炉において低温蒸発領域２に対応する低温領域に対応してもよく、ＣｕＩｎＧａ単体を収容する石英ボートは電気炉において高温合成領域３に対応する高温領域に対応してもよい。
ステップＳ２において、純度が９９．９９９％より大きいＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ及びＳｅ単体を原料として使用してもよく、各単体質量をＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２．０５の組成で秤量、配合してもよく、Ｓｅ単体をＬ型石英管の短辺の一端の石英ボート内に入れ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｇａ単体をＬ型石英管の長辺の一端の石英ボート内に入れ、石英管を１０−３Ｐａ以下まで真空排気してから、Ｌ型石英管をシールして、電気炉に入れてもよい。Ｓｅ単体を収容する石英ボートは電気炉において低温蒸発領域２に対応する低温領域に対応してもよく、ＣｕＩｎＧａ単体を収容する石英ボートは電気炉において高温合成領域３に対応する高温領域に対応してもよい。
ステップＳ３において、高温合成領域と低温合成領域との間の温度制御電力を調整することにより、低温から高温までの線形温度勾配区間を形成することができる。高温合成領域３を８８ｍｉｎで１１２５℃まで昇温するように設定してもよい。高温合成領域３が５５ｍｉｎの昇温を開始する時、高温合成領域３の温度を７２５℃まで上昇してもよく、この時、低温蒸発領域２に対する昇温を開始し、低温蒸発領域２を５６ｍｉｎで５７５℃まで昇温するように設定してもよい。
ステップＳ４において、低温蒸発領域２が５７５℃に達してから、高温合成領域の温度及び低温蒸発領域の温度を６ｈ維持してもよい。
ステップＳ５において、高温合成領域を１５ｍｉｎで９６０℃まで降温するように設定してもよく、次に２ｈ保温し、その後、すべての加熱装置を停止して高温合成領域及び低温蒸発領域を１００℃以下まで冷却し、高温合成領域の石英ボート内からＣＩＧＳ四元化合物を得る。合成されたＣＩＧＳ化合物の組成はＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２である。本実施例では、ステップＳ２においてＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２．０５の組成で各単体の質量を秤量、配合し、得たＣＩＧＳ化合物の組成はＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２であり、つまり、ＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２化合物を得るために、ＣｕＩｎ０．８Ｇａ０．２Ｓｅ２．０５における各元素の原子比で秤量対象の各単体のモル比を計算してもよい。
セレン蒸気が搬送中に石英管の内壁に凝結しないことを確保するために、低温蒸発領域２から高温合成領域３までの間に正の温度勾配があるようにしてもよく、セレン蒸気の搬送速度の安定性を確保するために、石英管全体の低温蒸発領域２から高温合成領域３までの間に線形温度勾配があるように制御してもよい。
本願の銅インジウムガリウムセレン合金の製造方法は、製造プロセスにおいて銅インジウムガリウムセレン合金の組成を正確に制御できるため、漸進するバンドギャップを持つ光吸収層を製造する時、各吸収層の銅・インジウム・ガリウム・セレン組成を制御することができ、各吸収層のバンドギャップの幅を制御することもでき、それにより、印刷方法で漸進するバンドギャップを持つ光吸収層を製造することを可能にする。
本開示内容は本願の実施例の原則の例であって、本願を任意の形式又は実質的に制限し、又は本願を具体的な実施案に制限するためのものではない。当業者は、当然ながら、以上の本願の実施例、技術案、例えば実用新案登録請求に定義された原理、趣旨及び範囲を逸脱せずに、本願の実施例の技術案の要素、方法及びシステム等に対して、置換、変更、修正、変化を行うことができる。これらの置換、変更、修正、変化された実施案はいずれも本願の等価実施例内に含まれ、これらの等価実施例はいずれも本願の実用新案登録請求に制限された範囲内に含まれる。多くの異なる形式で本願の実施例を具体化することができるが、ここで詳しく説明したのは本願の実施案の一部である。また、本願の実施例はここに記載の種々の実施案の任意の可能な組み合わせの一部又は全部を含み、本願の実用新案登録請求に制限された範囲内にも含まれる。本願又はいずれの援用された実用新案登録、援用された実用新案登録出願又はほかの援用された資料における任意の箇所に言及されたすべての実用新案登録、実用新案登録出願及びほかの援用された資料の全体が援用によってここに組み込まれている。
以上の開示内容は網羅的ではなく説明的なものであると規定される。当業者にとって、本明細書に多くの変化及び代替案が示唆される。すべてのこれらの代替案及び変化が本実用新案登録請求の範囲内に含まれることを目的とし、用語「含む」の意味は「○○を含むが、それらに限らない」である。ここで本願の代替実施案の説明を完了する。当業者はここに記載の実施案のほかの等価置換を理解することができ、これらの等価置換も本明細書に添付された実用新案登録請求に含まれる。
Claims (15)
- 反応器（１）、低温蒸発領域（２）、高温合成領域（３）、封止装置（４）及び加熱装置（５）を備え、
前記高温合成領域（３）及び前記低温蒸発領域（２）はそれぞれ前記反応器（１）の両端に設置され、
前記加熱装置（５）は前記反応器（１）の周囲に間隔を置いて設置され、前記反応器（１）を加熱して、温度勾配を形成するように配置され、
前記反応器（１）は開口部を有し、前記封止装置（４）は前記開口部をシールできるように配置される多元合金化合物の製造装置。 - 前記低温蒸発領域（２）は石英ボート、るつぼ又は前記反応器（１）内に形成される凹みである請求項１に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記高温合成領域（３）は石英ボート、るつぼ又は前記反応器（１）内に形成される凹みである請求項１に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記反応器（１）はＬ型反応管である請求項１に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記高温合成領域（３）は前記Ｌ型反応管の長辺の一端に位置し、前記低温蒸発領域（２）は前記Ｌ型反応管の短辺の一端に位置する請求項４に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記Ｌ型反応管の長辺の長さは１１００ｍｍ〜１６００ｍｍであり、短辺の長さは４００ｍｍ〜７００ｍｍであり、前記Ｌ型反応管の直径は６０ｍｍ〜８０ｍｍである請求項５に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記反応器（１）は石英管又はセラミック管である請求項１〜６のいずれか一項に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記加熱装置（５）は、前記反応器（１）の外表面に取り巻かれ、且つ間隔を置いて設置される電気加熱コイルである請求項１〜６のいずれか一項に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記Ｌ型反応管の一端は密閉され、他端は開口されて、前記開口部が設置される請求項４に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記開口部は前記Ｌ型反応管の長辺の一端に位置する請求項９に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記開口部は収縮口である請求項１〜６、９、１０のいずれか一項に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記封止装置（４）は封止フォームである請求項１〜６、９、１０のいずれか一項に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記封止フォームは、長さが１５０ｍｍ〜２５０ｍｍであり、直径が４０ｍｍ〜６０ｍｍである請求項１２に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記石英ボートは直径が５０ｍｍ〜７０ｍｍで、長さが２００ｍｍ〜４００ｍｍである半管である請求項２又は３に記載の多元合金化合物の製造装置。
- 前記多元合金化合物は銅インジウムガリウムセレン化合物である請求項１〜６、９、１０のいずれか一項に記載の多元合金化合物の製造装置。
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