[发明专利]硒蒸气快速结晶退火炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种硒蒸气快速结晶退火炉，尤其涉及一种利用喷洒头均匀喷洒硒蒸气至铜铟镓硒层上以实现快速结晶退火处理而改善的结晶性的退火炉。

背景技术

一般铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池的结构包括依序堆栈在玻璃基板上的钼层、CIGS层、硫化镉(CDS)层、氧化锌(ZnO)层以及铝锌氧化物(AZO)层，其中CIGS层一般称为吸收层，是主要的光吸收及光电转换中心，因此，CIGS层的结晶状态会大幅影响到整体CIGS太阳能电池的光电转换效率。

在CIGS层的现有技术中，一般包括真空制程与非真空制程，其中真空制程包括溅镀法或蒸镀法，具有较佳质量，但材料利用率较低，设备昂贵且制造成本高，因此，具有较低制造成本的非真空制程已逐渐成为另一主要技术。

非真空制程主要是使用油墨制程(Ink Process)的湿式制程，是以湿式涂布及高温烘干烧结处理而形成CIGS层。不过，CIGS层的结晶均一性不佳，影响整体CIGS太阳电池的光电转换效率，而解决方案是额外加入硫化氢(H₂S)及/或硒化氢(H₂Se)，以改善结晶反应，因为部分材料会在高温烧结中挥发而耗损，比如硫，使得CIGS层的结晶性变差，所以H₂S可补充耗损掉的硫，而H₂Se可实现硒化法，让CIGS层中所包含的铜、铟、镓、硒形成高质量的结晶。

然而，加入H₂S及/或H₂Se的现有技术的缺点在于，不仅设备成本高，且处理时间长，一般约需10小时，尤其是H₂Se及H₂S具有很强的毒性，一旦处理设备发生漏气而外泄，会对操作人员的安全造成很大的危险性。因此，需要一种更具安全性的硒蒸气快速结晶退火炉，利用硒蒸气取代高危险性的H₂Se及H₂S，以解决上述现有技术的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种硒蒸气快速结晶退火炉，包括硒蒸气输送管路单元、硒蒸气喷洒头单元以及真空腔体，其中具有铜铟镓硒层的基板安置于真空腔体中，且真空腔体具有由透明材料所构成的透明窗口，而硒蒸气输送管路单元将外部输入的硒蒸气输送到硒蒸气喷洒头单元，让硒蒸气均匀喷洒至基板上以添加硒源，同时真空腔体的透明窗口让外部快速加热单元所产生的热辐射穿透并对基板进行加热，增加基板的温度，减少机板及高温硒蒸气之间的温差，藉以实现快速结晶退火处理，并改善基板上铜铟镓硒层的结晶性。

因此，本发明的硒蒸气快速结晶退火炉非常适合应用于铜铟镓硒太阳能电池中铜铟镓硒层的制作，进而改善整体的光电转换效率。

附图说明

图1为本发明硒蒸气快速结晶退火炉的示意图。

图2为本发明硒蒸气喷洒头单元的示意图。

具体实施方式

以下配合说明书附图及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本技术领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1，为本发明硒蒸气快速结晶退火炉的示意图。如图1所示，本发明的硒蒸气快速结晶退火炉1包括硒蒸气输送管路单元20、硒蒸气喷洒头单元30以及真空腔体40，用以提供对安置于真空腔体40中具有铜铟镓硒层的基板60进行快速结晶退火(Aneal)处理。

硒蒸气输送管路单元20连结硒蒸气喷洒头单元30，其中硒蒸气输送管路单元20用以将外部输入的高温硒蒸气输送至硒蒸气喷洒头单元30。硒蒸气可由外部的至少一硒蒸气储存单元80而提供。

硒蒸气喷洒头单元30位于真空腔体40内，而硒蒸气喷洒头单元30的结构如图2所示，其中硒蒸气喷洒头单元30包括多个均匀配置的硒蒸气喷洒头32，且硒蒸气喷洒头32具有朝向基板60的多个雾化孔34，因此硒蒸气VP可经由雾化孔34朝向基板60均匀喷洒，如方向D1所示。

要注意的是，图2中硒蒸气喷洒头32为二侧等间隔配置，且只是用以说明本发明特点的实例而已，并非用以限定本发明的范围，也就是硒蒸气喷洒头32也可为阵列状排列、放射线状排列或同心圆排列。