[发明专利]一种平面旋转制备硫化物的装置及方法

说明书

技术领域

 本发明是一种平面旋转制备硫化物的装置及方法，属于平面旋转制备硫化物的装置及方法的创新技术。

背景技术

 CIGS薄膜太阳电池具有高效、稳定无衰退以及弱光性好等优势，效率已突破20.9%，是最有前途的太阳电池之一。CIGS薄膜太阳电池是一种由多层薄膜组成的结构，一般由衬底、背电极、CIGS吸收层、缓冲层、透明导电膜层、及金属顶电极栅线组成，其中缓冲层的作用是为了与P型CIGS吸收层形成异质P-N结形成内建电场使光生载流子分离，致密均匀的缓冲层可避免CIGS界面处的漏电。

目前制备缓冲层的方法主要有化学水浴法（CBD）、真空蒸镀法、分子束外延法、近空间升华法、电化学沉积法、喷雾裂解法、溅射法等。迄今为止，基于CBD法制备CdS制备的CIGS太阳电池效率最高，这主要源于CBD法制备的CdS缓冲层致密均匀，其在制备过程中有部分Cd离子渗入CIGS表层形成浅埋结，此外水浴法为非真空工艺，设备要求简单。

传统方法制备CdS往往采用竖直放置衬底，或水平放置单个衬底，制备出硫化镉均匀性较差且溶液利用率低。硫化镉溶液对反应条件要求较为苛刻，反应液内部的物料浓度及温度分布对制备出硫化镉等均匀性及致密性有很大影响，因此保证制备出硫化镉等缓冲层均匀致密且增大反应溶液的利用率，对于大规模制备高效CIGS薄膜太阳电池有巨大的意义。

发明内容

 本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种结构简单，在保证制备薄膜均匀致密的前提下，实现多片衬底同时进行薄膜生长反应的平面旋转制备硫化物的装置。

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种平面旋转制备硫化物的方法。本发明可有效提高生产速率及材料利用率，制备薄膜致密均匀。

本发明的技术方案是：本发明的平面旋转制备硫化物的装置，包括有电机、用于水平放置样品的支架、搅拌装置、水浴反应容器、水浴箱、进出水管道，其中支架与电机的输出轴连接，且支架置于水浴反应容器内，搅拌装置置于水浴反应容器的底部，水浴反应容器置于水浴箱内，水浴箱的侧壁设有进出水管道。

 本发明的平面旋转制备硫化物的方法，包括如下步骤：

a．衬底放置：将衬底水平放置于支架；

b．溶液配制：用于沉积反应的溶液的配制；

c．加热水浴箱内液体：用于水浴反应恒温环境；

d．溶液加热：将水浴反应容器放置于水浴箱内；

e．衬底及支架放置：将衬底及支架放入水浴反应容器内；

f．反应沉积：通过电机驱动使衬底及支架旋转，随水浴反应容器内反应溶液升温，在衬底朝下一侧反应开始生长硫化镉薄膜；

g．衬底清洗：反应结束后，将衬底及支架取出放置于去离子水中超声波清洗；

h．衬底吹干：依次将衬底由去离子水中取出并吹干。

本发明针对现有技术中存在的在制备硫化镉缓冲层薄膜过程中，材料均匀致密性差，以及溶液利用率低等问题，本发明提供一种平面旋转制备硫化物的装置及方法。本发明具有如下优点：1)本发明结构简单，在保证制备薄膜均匀致密的前提下，实现多片衬底同时进行薄膜生长反应，弥补现有技术单片薄膜生长。有效提高生产速率及材料利用率，制备薄膜致密均匀。2)本发明中衬底水平放置可实现薄膜致密生长，通过旋转调节实现薄膜均匀生长，尤其是对于铜铟镓硒太阳电池，致密均匀的硫化镉等缓冲层是实现大面积高效率的关键。3）本发明可实现铜铟镓硒电池规模化模块化批量生产，较高的材料利用率可大大降低此工序的成本，同时减小能耗和污染，对于实现低污染制备高效铜铟镓硒薄膜电池有积极作用。

附图说明

 图1是本发明平面旋转制备硫化物的装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的平面旋转制备硫化物的装置的结构示意图如图1所示，包括有电机1、用于水平放置样品的支架2、搅拌装置3、水浴反应容器4、水浴箱6、进出水管道7，其中支架2与电机1的输出轴连接，且支架2置于水浴反应容器4内，搅拌装置3置于水浴反应容器4的底部，水浴反应容器4置于水浴箱6内，水浴箱6的侧壁设有进出水管道7。

本实施例中，上述水浴箱6内还装设用于使搅拌装置3实现磁致旋转搅拌的磁子5。

本实施例中，上述水浴箱6的底部及侧壁设有若干进出水管道7，不同进出水管道7实现冷水与热水的输出与输入，各进出水管道7的水流速度能调控。通过调节进出水管道7的位置和数量以及其温度可实现水浴箱6内温度的均匀分布。