[实用新型]铜铟镓硒太阳能电池氟化钾膜层沉积和扩散装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术，尤其涉及铜铟镓硒太阳能电池氟化钾膜层沉积和扩散装置。

背景技术

铜铟镓硒太阳能电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等显著特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近于晶体硅太阳能电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为新型薄膜太阳能电池，但是其对工艺和制备条件的要求较高。

具体地说，铜铟镓硒薄膜太阳能电池由四层薄膜组成，在基片上的第一层薄膜为底电极，通常使用的是钼。第二层为铜铟镓硒薄膜，称为吸收层。这层是用来转换所吸收的光子为自由电子，它是决定电池转换效率最关键的膜层。第三层为联接层(即硫化隔层)，第四层为顶电极(TCO)。

近期的研究表明，在铜铟镓硒电池的吸收层加入钾元素，会减少硫化镉层与铜铟镓硒交界处的电子复合，极大地改善P-N结的质量，会提高Voc和FF(电压和填充因子)，从而提高电池的转换效率。

目前采用加入氟化钾的方式有两种，第一种采用高温蒸发氟化钾，使氟化钾高温进行蒸发，基片在滚轮的带动下向前运动时吸附在吸收层上面，然后进行后序的热处理，这种方法虽然可行，能使钾元素渗入吸收层上面，但是设备复杂，使用的成本高，且不容易控制氟化钾的挥发量，存在着不足，第二种是采用溅射法，利用带电离子在电磁场的作用下获得足够的能量，轰击靶材，从靶材表面被贱射出来的氟化钾射向吸收层，在吸收层上形成薄膜，但是溅射法存在的问题是靶材容易吸水，不容易保持干燥，同样存在着不足，不能灵活的满足生产的需求。

综上所述，针对现有技术的问题，特别需要铜铟镓硒太阳能电池氟化钾膜层沉积和扩散装置，以解决现有技术的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供铜铟镓硒太阳能电池氟化钾膜层沉积和扩散装置，通过采用液化的氟化钾喷洒在吸收层上，干燥后进行后热处理，较大地简化了装置的设计与制造，同时也简化了氟化钾的膜层沉积工艺。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是，

铜铟镓硒太阳能电池氟化钾膜层沉积和扩散装置，包括有氟化钾喷洒腔，氟化钾喷洒腔连接后热处理腔；

氟化钾喷洒腔的一侧在电池基片移动方向上方安装有将雾状氟化钾液体直接均匀的喷洒在电池基片上的铜铟镓硒吸收层的氟化钾溶液喷嘴，氟化钾溶液喷嘴呈线形分布；

后热处理腔在电池基片移动方向的上下两端安装有高温加热器。

进一步，氟化钾喷洒腔的另一侧上下两端均安装有在电池基片经氟化钾溶液喷嘴均匀喷洒氟化钾后进行干燥的水蒸气挥发加热器，氟化钾液体经水蒸气挥发加热器后在铜铟镓硒吸收层上形成厚度为5纳米-30纳米的氟化钾固体膜层。

进一步，后热处理腔设置有便于在硒气氛中使钾离子扩散进入铜铟镓硒吸收层的硒蒸气喷口，硒蒸气喷口呈线形分布。

进一步，氟化钾膜层沉积装置依次设置的进片腔、高温硒化/硫化腔、硒化/硫化冷却腔，氟化钾喷洒腔、后热处理腔、冷却出片腔内部均安装有便于基片移动的滚轮，进片腔、高温硒化/硫化腔、硒化/硫化冷却腔、氟化钾喷洒腔、后热处理腔、冷却出片腔均安装有隔离阀门。

进一步，硒化/硫化冷却腔、氟化钾喷洒腔、后热处理腔、冷却出片腔的顶部均安装有保护气体进口，硒化/硫化冷却腔、氟化钾喷洒腔、后热处理腔、冷却出片腔的底部均安装有排气口。

本实用新型的优点在于，本产品结构简单，在铜铟镓硒电池的吸收层表层加入钾元素，克服了现有方法中在铜铟镓硒电池的吸收层加入钾元素的缺陷，通过在铜铟镓硒吸收层后立即进入氟化钾喷洒腔内，通过线性液体喷嘴，基片的直接移动，氟化钾液体均匀的沉积在基片上，通过加温干燥，形成固体膜层。腔内有氮气保护气体的进出管道，使腔内的含氧量尽可能降低，基片然后进入后处理腔，加温热处理，腔内也有保护气体保护。待钾元素扩散至铜铟镓硒吸收层内后，基片进入冷却腔，设计新颖，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的线型氟化钾溶液喷嘴的结构示意图。

图3是本实用新型的线形硒蒸气喷口的结构示意图。

图中100-进片腔，110-高温硒化/硫化腔，120-硒化/硫化冷却腔，130-氟化钾喷洒腔，140-后热处理腔，150-冷却出片腔，160-电池基片，170-隔离阀门，180-排气口，190-保护气体进口，200-滚轮，131-氟化钾溶液喷嘴，132-水蒸气挥发加热器，141-硒蒸气喷口，142-高温加热器。

具体实施方式