[发明专利]一种卷对卷等离子体增强化学气相沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学沉积装置，尤其是一种柔性基材，如不锈钢、聚合物及纤维等衬底上进行化学沉积装置，具体地说是一种卷对卷等离子体增强化学气相沉积装置，它也可被用于制备硅基薄膜太阳电池。

背景技术

众所周知，卷对卷装置是广泛应用于工业生产中的新型设备，随着世界进至电子信息及新能源产业快速发展的新时代。它成为这些新兴的高科技产业一种新型的高效生产装备，如在印刷电路板领域，柔性基体太阳电池领域，柔性便型电子器件领域都有应用的报道。以其简便的制备流程可以大大提高这些领域的生产效率，降低这些部件的生产成本。此外它也是最适用于柔性基体生产过程中的工业化生产技术。随着电子器件及太阳电池向轻便化及薄膜化方向发展，其正在逐渐成为一种新的行业技术标准，将得到广泛应用。

等离子体增强化学气相沉积技术作为目前广泛使用的一种有效薄膜制备技术目前在各个领域得到广泛应用，可以在各种衬底上沉积薄膜材料。沉积条件通过为低气压，所以整个系统为高真空设备。目前技术的发展需要越来越多的在柔性基体上镀膜，不同于通常的钢性基材，如玻璃，陶瓷及金属板材，这些材料耐热性、表面平整度及抗变型性都要比柔性基体强。通常期望在所镀基体表面获得均一的薄膜，这就对基体表面平整度提出了较高的要求。而对于柔性基体，由于在受热情况下的热收缩效应及易变型特点，如果没有外力给予一定的衡张力控制，柔性基体如聚合物衬底会发生挠曲，从而导致无法镀膜或者镀膜出现严重的不均匀性。此外对于柔性衬底，由于其柔软易变型，如果采用通常处理刚性基体的技术，在实际中会遇到很多困难和达不到所要求的效果。因此对于工业镀膜中处理柔性基体，通常采用卷对卷工艺，一方面与符合柔性基体的特性，另一方面可以大大提高柔性基体材料的处理效率、降低成本。

硅基薄膜太阳电池是目前发展较为成熟，低成本的光伏技术。目前其主要生产技术是等离子体增化学气相沉积。柔性基体硅基薄膜太阳电池是其重要的研究和发展发向，在轻量化和便携上具有其它种类太阳电池不可替代的优势。由于其生产工艺要求沉积的优化温度在200-220℃，在此温度下，柔性基体如PET、PEN，PI等会发生型变，而高效的硅基薄膜太阳电池要求所沉积的薄膜表面厚度不均匀度＜10％，因此需要对柔性基体在镀膜过程中纵向和横向的张力进行精确恒定控制。此外对于卷绕的柔性基体，其通常会吸附大量的气体，这些气体分子对于硅基薄膜的制备是有害的，因此需要在进入沉积室之前通过加热及低真空去除这些吸附的气体。此外柔性基体沉积卷对卷沉积薄膜过程中是一个连续的过程，需要对于等离子增强化学气相沉积反应器的电极进行特殊设计，以获得均匀厚度的薄膜。

此外对于目前在液晶行业广泛应用的薄膜晶体管，通常也是采用等离子体增强化学气相沉积技术。其制备工艺与硅基薄膜太阳电池沉积过程相似，相关要求也与硅基薄膜太阳电池相似，但是其对于薄膜厚度的均匀性要求更高，要求薄膜厚度的不均性度＜5％。未来对于柔性基体薄膜晶体管发展需要大规模在柔性基体上沉积薄膜晶体管。

本发明正是基于以上考虑，着力于解决目前存在于柔性基体等离子体增强化学气相沉积过程中存在的问题及相关技术要求。发明了用于未来柔性基体薄膜沉积的卷对卷等离子体增强化学气相沉积装置

本发明不仅可以应用于硅基薄膜的沉积，也可以用于其它需要在柔性基体沉积功能薄膜的领域，如建材、电子信息等领域。

发明内容

本发明的目的是设计一种可以在柔性基础上进行稳定的化学沉积的卷对卷等离子体增强化学气相沉积装置。

本发明的技术方案是：

一种卷对卷等离子体增强化学气相沉积装置，其特征是它包括：

一卷出辊2，该卷出辊2上卷绕有等解卷的带状柔性基体材料，所述的卷出辊2安装在真空室1中；

一卷绕辊11，该卷绕辊11将前述卷出辊2解开的柔性基体材料按照卷对卷方式进行重新卷绕成卷，所述的卷绕辊11安装在真空腔22中；

一加热腔15，该加热腔15的一端与真空室1相连，另一端与沉积腔10相连，沉积腔10的一端与真空腔22相连，加热腔15中安装有加热装置5，沉积腔10中安装有等离子增强化学气相沉积装置14；

一垂直传送导轨3，它位于真空室1中，卷出辊2上的柔性基体材料垂直拉出后进入与之相连的水平传送导轨20，水平传送导轨20贯穿真空室1和真空腔22之间的加热腔15和沉积腔10；

一与水平传送导轨20相连的设置在真空腔22中的用于将经过沉积后的柔性基体材料送入卷绕辊11中的导轨16；