[发明专利]一种超声喷雾沉积薄膜装置和方法

说明书

本发明公开了一种超声喷雾沉积薄膜装置和方法，装置包括支架上设置的第一导轨支架；第一导轨支架上设置第一步进电机及Y轴方向设置的第一导轨，第一步进电机可驱动第一滑块在第一导轨上进行Y轴方向位移；第一滑块上固定有第二导轨支架，第二导轨支架上设有第二步进电机和X轴方向设置的第二导轨，第二步进电机可驱动第二滑块进行X轴方向位移；第二滑块上设有伸缩杆；伸缩杆上设有储液瓶，储液瓶的瓶口设置超声波雾化片；各单元通过线路与设置于支架上的控制器连接。方法为通过在玻璃衬底上覆盖相应的钛金属掩膜板，再将前驱液雾化至已加热的玻璃衬底上得到纳米薄膜。本发明提供的装置成本低廉，适应不同薄膜前驱体，沉积薄膜形貌可控。

技术领域

本发明属于化学气相沉积技术领域，具体涉及一种超声喷雾沉积薄膜装置和方法。

背景技术

薄膜材料在太阳能利用、半导体加工、微纳制造等方面有非常重要的作用。太阳能电池作为可再生能源的一种，具有非常广阔诱人的应用前景。薄膜材料在太阳能电池中充当着各种角色，如阻挡层、电子传输层、光吸附层、空穴传输层等。薄膜材料的形貌尺寸、晶体结构与缺陷、界面调节与控制成为影响太阳能电池性能的关键因素。在太阳能电池制备过程中，如何制备高性能的薄膜，对提高器件的光电转能效率和提升电池的性能显得尤为重要。

目前，在太阳能电池的薄膜层的制备过程中常采用的方法常有的物理方法有磁控溅射技术、真空蒸发沉积技术、旋涂法，化学方法通常有热生长技术和化学气相沉积技术。但由于太阳能电池中各层薄膜材料所使用材料的不同，薄膜对温度、厚度等要求的不同，通常会采用不同的成膜方式来制备太阳能电池的各个薄膜材料。

喷雾沉积法是化学气相沉积中比较常用的一种方法。目前，喷雾热分解主要是利用高压气体通过喷嘴将前驱物溶液雾化并形成喷雾，随后在高温或中低温的基底上发生化学反应（包括热分解和合成）形成功能性薄膜的过程。在喷雾的过程中，喷雾量的大小、雾化颗粒均一性、喷雾的形状很难进行精确地调节，因而会对薄膜的性能产生影响。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题而提供一种超声喷雾沉积薄膜的装置和方法，通过对喷雾量大小、雾化颗粒均一性、喷雾形状的控制，从而获得高性能的薄膜材料。

本发明采用以下技术方案：

一种超声喷雾沉积薄膜装置，包括支架，支架上设有第一导轨支架；所述第一导轨支架上设置有第一步进电机及Y轴方向设置的第一导轨，第一导轨上设置有第一滑块，第一步进电机驱动第一滑块在第一导轨上进行Y轴方向位移；所述第一滑块上固定有第二导轨支架，第二导轨支架上设置有第二步进电机和X轴方向设置的第二导轨，第二导轨上设置有第二滑块，第二步进电机驱动第二滑块进行X轴方向位移；所述第二滑块上设置有伸缩杆；所述伸缩杆上设置有储液瓶，储液瓶的瓶口设置有超声波雾化片；第一步进电机、第二步进电机和超声波雾化片均通过线路与设置于支架上的控制器连接。

进一步地，所述超声波雾化片设置于储液瓶的瓶口，通过瓶盖旋于瓶口上将超声波雾化片固定，瓶盖上开有雾化出口。

进一步地，瓶盖和超声波雾化片之间设置垫圈。

进一步地，所述超声波雾化片包括压电陶瓷振子和与振动板，振动板上设置有微孔。

进一步地，所述储液瓶竖直向下设置，超声波雾化片竖直朝下，超声波雾化片下方设置有加热台。

以上所述的超声喷雾沉积薄膜装置进行超声喷雾沉积薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1，依次用清洁剂、去离子水、乙醇、丙酮清洗玻璃衬底，并分别超声清洗；

步骤2，配置纳米材料前驱液，并装入储液瓶中；

步骤3，将玻璃衬底放在加热热台上，在玻璃衬底上覆盖相应的钛金属掩膜板，加热玻璃衬底至一定温度；