[发明专利]射频离化硒源装置

说明书

技术领域

本发明属于CIGS薄膜太阳电池吸收层制备装置技术领域，特别是涉及一种射频离化硒源装置。

背景技术

CIGS薄膜太阳电池因其具有高转换效率、无光致衰退、抗辐射性能好、低成本、适合卷对卷工艺大规模生产等优点，被认为是最具有发展潜力的薄膜太阳电池。该电池典型结构由衬底、Mo层金属背电极、CIGS层吸收层、CdS缓冲层、窗口层高阻i:ZnO、低阻ZnO:Al、MgF₂减反射膜以及Ni-Al栅电极构成。其中CIGS吸收层的制备是CIGS太阳电池的核心技术。

多元共蒸发法是目前制备CIGS吸收层工艺中被使用最广泛和最成功的方法。多元共蒸发法制备CIGS层，由铜、铟、镓、硒四种元素以Se蒸汽形式在具有一定温度的衬底上反应化合形成Cu(In_xGa_1-x)Se₂的多元合金相。在制备过程中，硒加热蒸发方法产生硒蒸气以供应反应需要，这种方式的优点是简单、易行；但随着硒料的消耗会造成硒源蒸汽压发生变化，进而影响到硒蒸发量的稳定性。而且以这种方式制备的Se蒸汽硒常以Se_n（n≥5）大原子团簇形式存在，过大的n值严重的降低了分子团簇中硒原子的有效接触面积，直接导致了反应活性及原料使用率的降低、薄膜成份均匀性差、局部偏离化学计量比等现象，使得Se气氛分布不均匀而严重影响CIGS层成膜质量，导致CIGS薄膜太阳电池的光电转换效率难以提高。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的技术问题而提供能够将低活性Se_n（n≥5）大原子团裂解为较高活性Se_n（n＜5）小原子团，硒料的利用率高和硒蒸发均匀、稳定，CIGS吸收层的成膜质量好，提高CIGS薄膜太阳电池光电转换效率的一种射频离化硒源装置。

本发明采取的技术方案是：

射频离化硒源装置，包括带有Se源料桶的Se源蒸发区和带有喷嘴的气体输出区，其特点是：所述Se源蒸发区和气体输出区之间输气管路连接气体离化器构成Se源蒸发区和气体输出区的通道；所述气体离化器包括带有法兰的离化器壳体，离化器壳体内壁置有绝缘层，绝缘层内有两个电极，两个电极之间的空隙形成离化腔室；离化腔室与Se蒸汽输入管和Ar气输入管相通，两个电极引出与适配器两端连接的电极接线柱；露在表面的输气管路均包有热保护装置。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述气体离化器下端带有法兰，离化器壳体为圆柱形不锈钢壳体，离化器壳体内壁的绝缘层为热塑性塑料，热塑性塑料的上部分为台阶孔状、下部分为圆柱轴状；一个电极为外壁包于台阶孔状热塑性塑料内壁的环形电极，另一个电极为位于环形电极中心处的柱状电极；绝缘层的下部分为圆柱轴状的热塑性塑料；Se蒸汽输入管、Ar气输入管和电极接线柱通过陶瓷密封穿过所述热塑性塑料的下部分通向离化腔室；所述热保护装置由输气管路上自内至外的热保护层、热屏蔽层和水冷保护层构成；所述热保护层为石棉，热屏蔽层为镍层，所述水冷保护层为空中通水的橡胶套。

所述气体离化器上、下两端均带有法兰，离化器壳体为方形不锈钢壳体，离化器壳体内壁的绝缘层为中心为方形空腔的热塑性塑料，方形空腔相对应的两壁上各置有一个平板状电极，两个电极相互平行，方形空腔形成离化腔室；下端的法兰通向Se蒸汽输入管，上端的法兰通向气体输出区；Ar气输入管和电极接线柱通过陶瓷密封穿过所述热塑性塑料通向离化腔室；所述热保护装置由输气管路上自内至外的热保护层、热屏蔽层和水冷保护层构成；所述热保护层为石棉，热屏蔽层为镍层，所述水冷保护层为空中通水的橡胶套。

所述Se源料桶靠近上边缘的的桶壁上插有两根构成十字形的连接杆，Se源料桶外壁上缠绕有两端连接在PLC加热控制器上的Se源料桶加热丝，Se源料桶置于顶部带有卡槽的蒸发区外壳体中，卡槽卡装在Se源料桶的连接杆上，Se源料桶与蒸发区外壳体之间置有所述热保护装置；蒸发区外壳体上端的卡槽卡装于连接杆上；装有Se源料桶的蒸发区外壳体顶端有高铬含量的铁素体不锈钢材料料筒上沿和料筒盖；圆圈状的料筒上沿上端面制有料筒上沿刀口，料筒盖的中心处制有Se蒸汽输出口、Se蒸汽输出口旁制有填料口，料筒盖的下端面制有料筒盖刀口，料筒上沿刀口和料筒盖刀口经铜垫圈密封咬合成一体，料筒上沿与料桶盖通过禁锢螺栓连接后，料筒上沿与Se源料桶通过氩弧焊连接成一体，经螺钉与蒸发区外壳体密封固装成一体；带有法兰的填料管的法兰一端朝上，填料管另一端与填料口密封亚弧焊接成一体；填料管的法兰端面上有密封盖。