[发明专利]一种CdS薄膜化学水浴沉积装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CdS薄膜化学水浴沉积装置及其制备方法，包括：沉积炉，其一端设置有药剂溢流槽，另一端设置有废液收集系统，所述沉积炉底部设置有沉积床，其上连接有多组可转动的阻液滚轮，所述沉积床上设置有带真空吸附的加热板；柔性不锈钢衬底，其连接在设置于沉积炉两端的收卷机构和放卷机构上并紧贴加热板；所述药剂溢流槽和多组可转动的阻液滚轮均位于柔性不锈钢衬底的上方；溶液储存罐，所述溶液储存罐通过输液管道与药剂溢流槽连接；所述输液管道上依次连接有输出计量泵、高精度流量计、螺旋混药器和快速加热器。本发明的一种CdS薄膜化学水浴沉积装置具有降低薄膜针孔数量，提高膜层均匀性和致密性的优点。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种制备均匀致密CdS薄膜的化学水浴沉积装置及其制备方法。

背景技术

CdS薄膜作为CdTe或CIGS太阳能电池的缓冲层，运用广泛，其制造技术也受到了广泛关注。在现代大规模的工业制造中，通常采用化学水浴沉积法制备CdS薄膜，因为该方法高效、设备成本低、原材料要求低，适合大面积连续商业化量产。然而传统的化学水浴设备，在沉积过程中，液面较深，需要较多的反应溶液，不仅溶液升温速率低，而且在固体与液体界面即衬底的表面，原料中挥发的氨气会产生气泡，这些气泡如果没有实时地离开衬底或膜层表面，挥发于大气中，会使制造的薄膜上有气孔。另外，化学水浴沉积时，CdS的成核过程包含同质成核和异质成核两种，异质成核会在衬底或膜层表面发生络合——分解反应形成CdS薄膜，而同质成核在反应溶液中形成CdS颗粒，而如果以同质成核形成的CdS颗粒沉淀于膜层表面，会被包覆于薄膜内形成缺陷，如果溶液中CdS颗粒浓度较高，还会使膜层疏松、结合力差。由此可见降低反应溶液中的气泡和CdS颗粒质浓度，对制备均匀、致密、针孔少的高质量CdS缓冲层十分重要，所以，必须采用特定的方法或增加特定装置去除反应液中的气泡和同质生成的CdS颗粒。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种CdS薄膜化学水浴沉积装置，包括：

沉积炉，其入口端内壁上设置有第一药剂溢流槽和第二药剂溢流槽，出口端设置有废液收集系统，所述沉积炉内壁上连接有多组可转动的阻液滚轮，所述沉积炉底部设置有沉积床，所述沉积床上设置有带真空吸附的加热板；

柔性不锈钢衬底，其紧贴在带真空吸附的加热板上，且所述柔性不锈钢衬底的一端连接在沉积炉出口端的收卷机构上，另一端连接在沉积炉入口端的放卷机构上；所述第一药剂溢流槽、第二药剂溢流槽和多组可转动的阻液滚轮均位于柔性不锈钢衬底的上方，且与柔性不锈钢衬底保持一定间距；

溶液储存罐，其包括CdSO₄溶液储存罐，NH₃·H₂O溶液储存罐、DI水溶液储存罐、SC(NH₂)₂溶液储存罐；所述CdSO₄溶液储存罐、NH₃·H₂O溶液储存罐、DI水溶液储存罐的输液管道均分别与第一输液管道连接，且第一输液管道与第一溢流槽相连，所述第一输液管道上设置有螺旋混药器和第一快速加热器；所述SC(NH₂)₂溶液储存罐，通过第二输液管道与第二溢流槽连接；所述第二输液管道上连接有第二快速加热器；所述CdSO₄溶液储存罐，NH₃·H₂O溶液储存罐、DI水溶液储存罐、SC(NH₂)₂溶液储存罐的输液管道上均连接有输出计量泵和高精度流量计。

优选的是，所述沉积炉出口端设置有第一导向辊；沉积炉入口端设置有第二导向辊。

优选的是，所述沉积炉沿柔性不锈钢衬底移动方向略微倾斜放置。