一种CIGS共蒸法的硒源外置式结构

摘要

本发明涉及一种CIGS共蒸法的硒源外置式结构，解决CIGS共蒸法的各元素蒸发源蒸发温度高低差异大，铜源、铟镓合金源的高温辐射对硒源相邻侧的温度产生影响，会导致硒源蒸发不稳定，影响产品质量的问题。本装置包括真空腔，真空腔内设有待镀膜的基底，其特征在于：所述基底下方设置有硒源、铜源、铟源、镓源，所述硒源为设置在真空腔下方外侧的外置硒源，真空腔下壁通过硒蒸气导向管连接外置硒源，所述硒蒸气导向管沿输送方向设置若干加热电极，硒蒸气导向管的外侧包绕隔热层。本发明外置硒源不会受到铜源、铟源、镓源的辐射热影响，可以精准控温，蒸汽羽流稳定，同时，外置硒源方便硒源的添加和用量控制，也方便未用完的硒源回收。

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池片生产领域，涉及一种柔性太阳能电池片的CIGS共蒸法镀膜设备，特别涉及一种CIGS共蒸法的硒源外置式结构。

背景技术

柔性太阳能电池片是在柔性可卷绕的基底上形成太阳能光伏材料镀层。铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池是一种质量功率比高、稳定性好的太阳能光伏材料，被普遍认为是最具发展前景的柔性太阳能电池材料。多元共蒸法是最广泛应用的CIGS镀膜方法，在真空环境下完成镀膜，利用铜、铟、镓、硒各元素共蒸，在基底表面反应形成多晶镀层。上述CIGS共蒸法在真空、高温、高腐蚀的环境下完成，无法直接充值，镀膜过程中需要保持蒸汽羽流的稳定、均匀，才能间接控制镀膜层的均匀性。

然而铜、铟、镓、硒各元素在系统中的蒸发温度各不相同，由于真空腔内的空间限制，各元素的蒸发源相互临近，蒸发温度高的蒸发源产生的辐射热极易影响蒸发温度低的蒸发源的局部温度，导致蒸汽流紊乱，影响蒸汽羽流的均匀性，导致镀层不匀。以本申请人申请的2019年11月5日公开的中国专利为例，公开号为CN110416367A，记载了一种利用In-Ga合金蒸发源制备大面积均匀性CIGS薄膜太阳能电池的方法，该方法通过铟镓混合金属蒸发源替代常规的单质铟和单质镓金属源，减少了蒸发源数量，利用镓元素的混合源提升了均匀性和稳定性，减少了蒸发源数量。该方法中公布了各元素蒸发源的蒸发温度，铟镓合金源的蒸发温度控制为800-1200℃、硒源的蒸发温度控制在300-650℃；铜源的蒸发温度控制为1000-1500℃。可见，硒源的蒸发温度远低于铟、镓、铜各元素的蒸发温度，而且，镀膜过程中，硒蒸气需要充斥整个腔体形成富硒镀膜环境，因此，硒蒸气的羽流稳定性是影响对魔稳定性的重中之重。传统的硒源、铜源、铟镓合金源共同布置在真空腔的结构，由于蒸发温度的巨大差异，完全隔热的成本极高，铜源、铟镓合金源的高温辐射不可避免的对硒源相邻侧的温度产生影响，会导致硒源蒸发不稳定，影响产品质量。而且，在各个元素源中，硒源消耗量最大，内置在真空腔内的硒源难以不停机补充，也不利于二次回收，不能精确控制硒源的使用量。

发明内容

本发明的目的在于解决CIGS共蒸法的各元素蒸发源蒸发温度高低差异大，铜源、铟镓合金源的高温辐射对硒源相邻侧的温度产生影响，会导致硒源蒸发不稳定，影响产品质量的问题，提供一种CIGS共蒸法的硒源外置式结构，可以将硒源独立于真空腔之外，避免铜源、铟镓合金源的高蒸发温度产生的辐射热影响硒源蒸发的稳定性，同时解决了硒源消耗大，难以快速补充的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种CIGS共蒸法的硒源外置式结构，包括真空腔，真空腔内设有待镀膜的基底，其特征在于：所述基底下方设置有硒源、铜源、铟源、镓源，所述硒源为设置在真空腔下方外侧的外置硒源，真空腔下壁通过硒蒸气导向管连接外置硒源，所述硒蒸气导向管沿输送方向设置若干加热电极，硒蒸气导向管的外侧包绕隔热层。硒源加热温度为300摄氏度左右，铜源、铟源、镓源加热温度高达上千摄氏度，当铜源、铟源、镓源设置在硒源附近时，产生的辐射热会对硒源蒸发造成影响，使硒源蒸发不均匀，影响蒸汽羽流的稳定性。本装置将硒源设置在真空腔下方的外侧，将硒源和铜源、铟源、镓源分离，外置硒源不会受到铜源、铟源、镓源的辐射热影响，可以精准控温，各侧保持均匀稳定的蒸发速率，保障羽流稳定，同时，外置硒源方便硒源的添加和用量控制，也方便未用完的硒源回收。硒源通过硒蒸气导向管将硒蒸气输入真空腔内，在真空腔内形成富硒蒸汽环境。通过沿输送方向设置若干加热电极可以对硒蒸气导向管进行保温输送，避免硒蒸气在输送过程中沉积。

作为优选，所述硒蒸气导向管的顶部设有用于蒸气压测量的真空离子计，真空离子计下方的硒蒸气导向管上设有流量控制阀。根据真空离子计监控硒蒸气导向管上端的蒸气压，根据蒸气压测量结果控制流量控制阀的流量，从而控制蒸气压。

作为优选，所述加热电极为环绕在硒蒸气导向管外壁的环形电极。

作为优选，所述硒蒸气导向管沿输送方向竖直设置或倾斜向上设置，硒蒸气导向管与水平面的夹角不小于60度。

作为优选，所述硒蒸气导向管上每隔一段距离设置获取温度信号的热电偶。

作为优选，所述热电偶和加热电极一一对应设置。

作为优选，所述硒源设置在盒体内，盒体为上加热结构，盒体外侧包绕隔热材料，盒体上部设有上加热器，盒体顶面设有连通硒蒸气导向管的蒸发口。

作为优选，所述盒体底部设有重力传感器，硒源放置在重力传感器上，所述盒体的一侧设有可开合的硒源补充口。

作为优选，所述硒蒸气导向管的顶部的一侧还设置有安全阀。安全阀可以用于导向管的泄压。

作为优选，所述铜源、铟源、镓源均设置在真空腔内侧。

本发明外置硒源不会受到铜源、铟源、镓源的辐射热影响，可以精准控温，硒源各侧保持均匀稳定的蒸发速率，保障蒸汽羽流稳定，同时，外置硒源方便硒源的添加和用量控制，也方便未用完的硒源回收。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的一种结构示意图。

图中：1、真空腔，2、基底，3、硒源，4、盒体，5、重力传感器，6、上加热器，7、硒蒸气导向管，8、加热电极，9、热电偶，10、流量控制阀，11、真空离子计，12、安全阀，13、铜源，14、铟源，15、镓源。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例：一种CIGS共蒸法的硒源外置式结构，如图1所示。本装置包括真空腔，真空腔内设有待镀膜的基底2，基底水平输送。基底2下方设置有硒源3、铜源13、铟源14、镓源15。铟源14、镓源15也可以采用背景技术中所述的公开号为CN110416367A的专利中所记载的铟镓合金源替换。硒源3为设置在真空腔1下方外侧的外置硒源，真空腔下壁通过硒蒸气导向管7连接外置硒源。硒源3设置在盒体4内，盒体4为上加热结构，盒体4外侧包绕隔热材料，盒体上部设有上加热器6，盒体顶面设有连通硒蒸气导向管7的蒸发口。盒体4底部设有重力传感器5，硒源3放置在重力传感器5上，所述盒体的一侧设有可开合的硒源补充口。

硒蒸气导向管7沿输送方向设置若干加热电极8，加热电极8为环绕在硒蒸气导向管外壁的环形电极；硒蒸气导向管7上每隔一段距离设置获取温度信号的热电偶9，热电偶和加热电极一一对应设置。硒蒸气导向管7的外侧包绕隔热层。硒蒸气导向管7沿输送方向倾斜向上设置，硒蒸气导向管与水平面的夹角为75度。硒蒸气导向管7的顶部伸入真空腔内，硒蒸气导向管7顶部位于真空腔内的扩散口处设有用于蒸气压测量的真空离子计11。硒蒸气导向管7位于真空腔内的一侧侧壁上还设有安全阀12。真空离子计下方的硒蒸气导向管上设有流量控制阀10，流量控制阀10设置在硒蒸气导向管7位于真空腔外的位置方便调节控制。

铜源13、铟源14、镓源15设置在真空腔1内，在硒蒸气导向管7顶部的扩散口侧方设置，方便混合蒸镀。

本方案将硒源设置在真空腔下方的外侧，将硒源和铜源、铟源、镓源分离，外置硒源不会受到铜源、铟源、镓源的辐射热影响，可以精准控温，各侧保持均匀稳定的蒸发速率，保障羽流稳定，同时，外置硒源方便硒源的添加和用量控制，也方便未用完的硒源回收。外置硒源通过保温加热的硒蒸气导向管保温并输送到真空腔内。