[实用新型]制备铜铟镓硒薄膜的等离子体协助硒化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种制备铜铟镓硒薄膜的等离子体协助硒化装置。

背景技术

CIGS薄膜太阳能电池，是由铜、铟、镓、硒四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池，是组成电池板的关键技术。由于该产品具有光吸收能力强、发电稳定性好、转化效率高、白天发电时间长、发电量高、生产成本低以及能源回收周期短等诸多优势，CIGS薄膜太阳能电池具有广阔的应用前景。

CIGS薄膜太阳能电池是以CIGS薄膜为光吸收层的一类薄膜电池。在CIGS薄膜的制备方式及装置中，主要包括以下几类：共蒸发制程、溅射制程、非真空涂布制程或电镀制程。其中，共蒸发制程具有大面积产业化时薄膜均匀性差的缺陷；而溅射制程、非真空涂布制程或电镀制程均需经过硒化处理，因此，这三类装置具有结构复杂且难以大规模工业化生产的缺陷。

工业界较为流行的为等离子体协助硒化装置，该装置可有效提高反应气体活性、降低反应温度并有效缩短反应时间，例如文献Journal of Electronic materials，Vol.37 No.5，2008，755-759及Journal of Electrochemical Society，150(10)，2003，C693-C689中采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)技术均实现了高质量ZnO及AZO薄膜的低温生长，温度在200℃左右。由于CIGS块体材料的熔点接近1000℃，CIGS薄膜材料一般最佳硒化温度都在550℃以上，作为衬底材料使用的普通钠钙玻璃的软化点却在500℃左右，因而实际生产中很多企业线上电池板都发生玻璃翘曲，进而导致良品率偏低。而通过采用PECVD技术，可有效解决上述问题。

专利CN102051603A中公开了一种CIGS薄膜材料的PECVD硒化工艺及装置，该专利中提出一种将前驱体薄膜作为可加热阴极，同时配备可加热并含多孔结构的阳极，通过施加交变高压进而产生等离子体，通过通入硒蒸汽进行等离子体协助的原位硒化反应，得到CIGS薄膜。该专利硒化装置结构设计复杂，原位硒化过程中，最佳起辉气压和硒化气压控制难于趋于一致，样品温度的单一精确控制及薄膜均匀性也难以得到保证，硒化后难免在低温阳极及其他内部产生硒沉积，难于拆卸清洗，交变电压产生的等离子体还会对CIGS薄膜质量产生损伤，因而难以适用于CIGS薄膜电池的大规模工业化生产。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种制备铜铟镓硒薄膜的等离子体协助硒化装置，可以分别精确控制等离子体气源和硒化的参数，实现了高质量CIGS薄膜材料的低温生长，还具有硒化装置结构设计简单、易清洗、安全以及最终得到的CIGS薄膜的均匀性好的优点，因此适用于CIGS薄膜太阳能电池的工业化大规模生产。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种制备铜铟镓硒薄膜的等离子体协助硒化装置，包括：进气系统、热蒸发炉、等离子体发生装置、硒化炉和出气系统；所述热蒸发炉的腔体安装有第一石英管，所述等离子体发生装置的腔体安装有第二石英管，所述硒化炉的腔体安装有第三石英管，所述进气系统、所述第一石英管、所述第二石英管、所述第三石英管和所述出气系统顺次连通。

优选的，所述进气系统为不锈钢进气管；所述出气系统为不锈钢出气管。

优选的，所述进气系统还包括：第一阀门；所述第一阀门安装在所述不锈钢进气管的进气管口处。

优选的，在所述第一石英管的管内放置有石墨坩埚。

优选的，在所述第二石英管和所述第三石英管之间还安装有热丝管；所述热丝管的进口端与所述第二石英管连通，所述热丝管的出口端与所述第三石英管连通。

优选的，在所述第二石英管和所述第三石英管的相接处还安装有第二阀门。

优选的，在所述第三石英管的管内安装有插槽。

优选的，在所述第三石英管的出口端安装有压力表。

优选的，在所述第三石英管的出口端还连通有冷阱。

优选的，所述冷阱包括：内管和外管；所述内管内置在所述外管的内部；所述外管连通有进水口和出水口；所述内管的进管口与所述第三石英管的出口端连通，所述内管的出管口与所述出气系统连通。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供的制备铜铟镓硒薄膜的等离子体协助硒化装置具有以下优点：