[发明专利]制造半导体膜的装置及方法

说明书

领域

本申请涉及材料学领域，更具体地涉及制造半导体膜的装置及方法。

背景

相比于传统的晶体硅太阳能电池，薄膜太阳能电池被公认具有更低的生成成本。在各种类型的可能商业化的薄膜太阳能电池中，黄铜矿(Cu(In_x，Ga_1-x)Se₂)薄膜太阳能电池的能量转换效率最高。其中最佳的Cu(In_x，Ga_1-x)Se₂薄膜太阳能电池已经获得了20.3％的能量转换效率。然而，通过传统地将坩埚加热使化学元素沉淀，其产生的原子簇较大，因此化学活性和使用率均较低。

比如，常规的熔炉中产生的硒簇较大(Se_n n＞5)。较大的簇的化学活性更低，使所得膜的晶体质量更差。

也有文献报道采用等离子法制造薄膜。

概述

本申请的一方面提供了制造半导体膜的装置，包括真空室(5)，在所述真空室(5)上设置有至少一个热裂解部件(10)，所述热裂解部件(10)分为相连通的低温区(8)和高温区(9)，所述高温区(9)还与所述真空室(5)内部相连通且其中还设置有碰撞板。

本申请的另一方面提供了制造半导体膜的方法，包括：(1)提供基板；(2)使至少一种化学元素的原子依次进行蒸发和热裂解两个阶段从而形成自由基；(3)将所述自由基沉淀到所述基板的表面。

附图说明

图1为制备半导体膜的常规装置的示意图，该装置设置有蒸发坩埚。

图2为本申请的某个实施方式中制备半导体膜的装置的示意图，该装置具有双温度区热裂解部件。

图3为本申请的某个实施方式中双温度区热裂解部件的示意图。

其中，1-4、蒸发坩埚；5、真空室；6、排气管；7、基板；8、低温区；9、高温区；10、热裂解部件；11、坩埚；12、第一加热器；13、第一通道；14、第二加热器；15、第二通道；16、第一碰撞板；17、第二碰撞板；18、第一空腔；19、第二空腔；20、加热管；21、孔；22、通路。

详述

本申请的一方面提供了制造半导体膜的装置，包括真空室(5)，在所述真空室(5)上设置有至少一个热裂解部件(10)，所述热裂解部件(10)分为相连通的低温区(8)和高温区(9)，所述高温区(9)还与所述真空室(5)内部相连通且其中还设置有碰撞板。

在本申请的某些实施方式中，其中所述低温区(8)内设置有坩埚(11)、加热所述坩埚(11)的第一加热器(12)和测定所述坩埚(11)温度的第一电热偶，所述低温区(8)和高温区(9)由加热管(20)相连通，所述坩埚(11)的上端与所述加热管(20)的下端连接并连通。

在本申请的某些实施方式中，所述坩埚(11)与第一加热器(12)间设置有防护罩。

在本申请的某些实施方式中，所述高温区(9)内设置有通道、碰撞板、加热所述加热管(20)的第二加热器(14)和测定所述加热管(20)温度的第二电热偶，所述通道与加热管(20)连通，所述碰撞板设置在所述通道的周围。

在本申请的某些实施方式中，所述加热管(20)与第二加热器(14)间设置有防护罩。

在本申请的某些实施方式中，所述通道包括与所述坩埚(11)连通的第一通道(13)和与所述第一通道(13)连接但不相通的第二通道(15)，所述碰撞板包括设置在所述第一通道(13)周围的第一碰撞板(16)和设置在所述第二通道(15)周围的第二碰撞板(17)，所述第一通道(13)与第一碰撞板(16)形成第一空腔(18)，所述第二通道(15)与第二碰撞板(17)形成第二空腔(19)，所述第一通道(13)和第二通道(15)的上端分别设置有孔(21)。

在该实施方式中，将孔设置在通道的上端能够使各元素在高温区停留更长的时间，有助于裂解。

在本申请的某些实施方式中，所述第一空腔(18)的下端宽度大于上端宽度，所述第二空腔(19)的上端宽度大于下端宽度，所述第二通道(15)的下端宽度大于所述第一空腔(18)的上端宽度，所述第二通道(15)的下端与第一碰撞板(16)的上端形成通路(22)。

在本申请的某些实施方式中，将通路(22)设置得比较窄，这是为了使气流的速度减慢，从而让分子在高温区域停留的时间较长，有助裂解。

在本申请的某些实施方式中，所述热裂解部件(10)的两个或更多的高温区(9)串联在一起。