[实用新型]一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及CdTe薄膜太阳能电池，具体是指一种专用于CdTe薄膜太阳能电池制备工艺过程中用的热处理装置。

背景技术

薄膜太阳能电池的研究近十年来受到高度重视，其中，n-CdS/p-CdTe异质结多晶薄膜太阳能电池在大面积电池的研制，规模化生产的发展，低的生产成本等方面，显现出其它太阳能电池无法比拟的优势。因此CdTe薄膜太阳电池市场前景被普遍看好，已经成为美、德、日、意等国研究开发的主要对象，在产业化上也取得重要进展，组件生产企业纷纷建立。在应用方面，CdTe/玻璃外形美观，可以用于大面积屋顶材料；CdTe/柔性衬底(如钼箔片、不锈钢和聚酰亚胺等)可以根据不同的安装对象改变衬底的弯曲程度，在光伏与建筑一体化领域应用广泛，近年来CdTe薄膜太阳电池的市场占有份额大幅增长。

CdTe材料是Ⅱ-Ⅵ族化合物直接带隙半导体，能带宽度1.45eV，与太阳光谱匹配较好，CdTe材料的光吸收系数在10⁵cm^-1范围，在紫外到825nm(截至波长)的波长范围，只需要几个毫米厚的薄膜就能吸收99%左右的入射电磁辐射，因此CdTe吸收层可以做的很薄。n-CdS能带宽度2.4eV，n-CdS/p-CdTe异质结薄膜太阳能电池的理论转换效率达28％（V_OC=1050mV，I_SC=30.8mA／cm²，FF=83.7%），在使用中没有光致衰减，稳定性好。

对于上层配置的CdTe薄膜太阳能电池，其中的退火热处理是制备高效CdTe薄膜太阳能电池关键的一道工艺，作用是：①促进CdS/CdTe的界面扩散，形成CdS_1-XTe_X界面层,减少界面的晶格失配程度，降低界面缺陷态的浓度，从而提高效率；②使得CdTe薄膜的再结晶和晶粒长大，减少晶界缺陷；③能够钝化缺陷、热激活和提高吸收层的载流子寿命。实验室中通常的CdTe的热处理方法主要有两类，一种是通过在CdTe薄膜表面沉积或者涂敷一层CdCl₂，然后在380℃-450℃下热处理30～40分钟；另一种是将CdCl₂制备在平板石英玻璃表面作为蒸发源，热处理时将CdCl₂挥发到CdTe薄膜表面，然后在380℃-450℃下热处理30～40分钟。上述工艺过程一般在一个石墨舟中进行，由于CdCl₂易吸收水汽潮解，影响退火后的薄膜质量，通常在热处理前要对样品和CdCl₂源加热去水分。另一方面CdCl₂热处理在碲化镉膜面形成了一高阻氧化层和大量的CdCl₂残留物。上述氧化膜和CdCl₂残留物需要另外的温水浸泡和酸腐蚀才能去除。但是水溶液的引入，很可能导致CdTe薄膜太阳能电池效率的衰减。

发明内容

针对上述CdTe薄膜太阳能电池在热处理中存在的问题，本实用新型提供了一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置。

本实用新型的一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置，包括：石墨舟和石英支架。

所述的石英支架是一个长方形框架，框架长度方向两端横条的两头各超出石英支架宽度1mm，用于防止石英支架在石墨舟内移动过位。框架的长度方向末端横条中间设有一推动石英支架在石墨舟内移动的手柄。

石英支架内置有相互平行的四根内横条，将石英支架从前向后分为三个区域，第一区域为样品除湿区域，第二区域为样品热处理区域，第三区域为样品降温区域。样品热处理区域和样品降温区域各由两条内横条划分组成，样品热处理区域和样品降温区域之间间隔50～100mm，离开样品热处理区域前50～100mm为样品除湿区域。

所述的石墨舟由石墨舟体和石墨盖板组成，石墨舟体为方形盒状，石墨舟体上部内壁四周有一L型的止口，用于搁置待热处理的样品，石墨舟体下部相对二侧壁开有一长方形的窗口，用于石英支架贯通其中移动。

在样品热处理区域和样品降温区域的两横条上各设置有堵块，堵块的大小要与石墨舟体下部的长方形窗口的尺寸相匹配。并使当石英支架在推入样品热处理区域或样品降温区域时，堵块正好堵住长方形窗口。样品热处理区域的两横条上设置的堵块6上还开有几个用于气体流通的小孔。

样品热处理区域的两内横条内侧还用于搁置CdCl₂源片。并使置于石墨舟内的待热处理的样品表面和CdCl₂源片表面的距离保持在2mm～3mm。