[发明专利]硒源蒸发活化处理设备

说明书

本发明提供了一种硒源蒸发活化处理设备，用于制备含硒薄膜化合物，该设备包括硒源蒸发装置和硒源活化装置，其中，硒源活化装置包括：硒源活化腔室，硒源活化腔室的一侧设置有活化腔室入口，与硒源蒸发装置出口相连；与硒源活化腔室的一侧相对的另一侧设置有活化腔室出口；硒源活化器，设置于硒源活化腔室内部，用于有效活化硒源装置中硒源蒸发出来的硒蒸气；其中，硒源活化腔室和硒源活化器的制备材料均为非金属材料；硒源活化器的表面设置有n个螺旋状凹槽，其中，n≥3。

技术领域

本发明涉及太阳电池制备领域，尤其涉及一种用于制备含硒薄膜化合物的硒源蒸发活化处理设备。

背景技术

含硒化合物薄膜太阳电池种类丰富，具有稳定性好，带隙可调等优点，而铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池作为典型的一种电池，具有转换效率高、稳定性好以及成本低等优点，得到广泛的研究和发展。其结构为：玻璃基底、背电极金属Mo层、CIGS吸收层、CdS缓冲层、窗口层i-ZnO和ZnO：Al、MgF₂和Ni-Al电极，其中制备高质量的CIGS层是获得高转换效率的关键。

目前制备CIGS薄膜的手段主要分为三种：多元共蒸发法、溅射后硒化法以及电沉积法。无论采用那种方法，制备薄膜过程中硒元素蒸发都是非常重要的一部分，缺Se的薄膜在结构上会出现结晶质量差，晶粒细小，薄膜存在大量孔洞等现象，因此会存在大量的缺陷，严重影响电池的光电性能，尤其是在低温工艺中，低活性的Se扩散不充分，极易产生Se空位，因此提高Se的活性是得到高质量CIGS薄膜的关键。

硒源通常有气态硒化氢(H₂Se)和固态硒颗粒两种，使用H₂Se气体制备CIGS薄膜过程中，H₂Se能有效分解成原子态的Se，其活性大可以与金属层充分接触反应得到高质量的CIGS薄膜，然而其最大的缺点是其有剧毒且易挥发，需要高压容器储存。固态硒源具有无毒、廉价的优点，但蒸发出来的Se原子活性差，易于造成In和Ga元素的损失，降低材料利用率的同时导致CIGS薄膜偏离化学计量比，因此需要对固态硒采用高温活化等措施。

发明内容

有鉴于此，为了能够有效蒸发并活化硒颗粒，保证硒蒸气纯净，本发明提供了一种硒源蒸发活化处理设备，以有效增加硒的活性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种硒源蒸发活化处理设备，用于制备含硒薄膜化合物，该设备包括硒源蒸发装置和硒源活化装置，其中，硒源活化装置包括：硒源活化腔室，硒源活化腔室的一侧设置有活化腔室入口，与硒源蒸发装置出口相连；与硒源活化腔室的一侧相对的另一侧设置有活化腔室出口；硒源活化器，设置于硒源活化腔室内部，用于有效活化硒源装置中硒源蒸发出来的硒蒸气；其中，硒源活化腔室和硒源活化器的制备材料均为非金属材料；硒源活化器的表面设置有n个螺旋状凹槽，其中，n≥3。

根据本发明的实施例，其中，硒源活化装置还包括：加热单元，包裹于硒源活化腔室的外侧，用于对硒源活化腔室进行加热；第一保温单元，包裹于加热单元的外侧，用于维持硒源活化腔室的温度。

根据本发明的实施例，其中，加热单元由钽丝或钼丝上下连续弯曲围成空心圆柱筒状。

根据本发明的实施例，其中，第一保温单元外侧设置有小孔，用于通过外部加热电路对加热单元进行加热；第一保温单元包括k层金属保温材料，其中，k≥5。

根据本发明的实施例，其中，硒源活化器设置于硒源活腔室内部包括：硒源活化器分别与活化腔室入口和活化腔室出口设置有预设距离。

根据本发明的实施例，其中，硒源活化腔室的一侧设置有活化腔室入口，与硒源蒸发装置出口相连包括：硒源活化室入口的内径大于硒源蒸发装置出口的外径，以保证硒源蒸发装置中的硒蒸气进入硒源活化腔室中。根据本发明的实施例，其中，硒源蒸发装置包括：硒源蒸发腔室，与硒源活化装置中活化腔室入口相连的硒源蒸发腔室一侧设置有硒源蒸发装置出口。