大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴的製作方法

2023-06-18 13:11:51

專利名稱：大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種噴塗均勻透明導電薄膜裝置的噴嘴，特別是一種噴塗沉積大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴，屬於半導體電子材料鍍膜領域。
背景技術：
現有的工業化工藝技術沉積大面積(10×10cm2以上)均勻透明導電薄膜方法有射頻濺射和常壓壓縮氣體噴塗(APCVD)。射頻濺射需要高真空系統，設備較複雜且昂貴，不便生產低成本透明導電薄膜，另外射頻濺射工藝生產出透明導電薄膜的方塊電阻最小僅為70～90Ω/□；壓縮氣體噴塗可實現低成本的目標，但成膜的質量、均勻性和電學性等都不能滿足薄膜太陽電池的較高要求。經文獻檢索發現，中國專利號為ZL99116819.4，名稱為透明導電薄膜和減反射薄膜噴塗裝置及其方法，該專利提供了一種噴塗沉積透明導電薄膜的裝置和方法，可克服現有技術中的不足和缺陷，即採用超聲波霧化器，把配製好的溶液進行霧化，噴塗到加熱好的襯底上，形成透明導電薄膜。但ZL99116819.4專利基本屬原理性的發明，並未涉及工業化大面積噴塗裝置，還未能實現大面積均勻噴塗透明導電薄膜的目的。目前普遍採用的噴塗熱解法製備SnO2透明導電薄膜的工藝特徵有兩個，第一種是A.K.Saxena and R.Thangaraj等人在Thin Solid Films 131，1985，P121，以及R.Pommier and C.Grill等人在Thin Solid Films 77，1981，P91～97提到的藉助高壓載氣通過噴槍將源溶液霧化，並攜帶至加熱的襯底，進行熱解反應；第二種是中國專利ZL99105710.4所述的二氧化錫透明導電薄膜的製造方法採用水、油浴加熱錫源溶液(二氯二己基錫)成蒸汽，再由惰性氣體攜帶通過氣體混合器與同時送入的氧氣混合，混合氣體從噴頭的單縫隙噴口噴出。第一種傳統方法的不足之處是蒸汽微粒的大小直接與氣體流量有關，壓縮氣體的流量不能太低，但流量太高，又對加熱好的襯底溫度的均勻性起影響，噴嘴的孔隙太大也會降低霧化的效果。第二種傳統方法是通過加熱熔化的錫源，產生蒸汽，其不足之處是不易形成大量的蒸汽，所以其噴嘴孔隙只能是單狹縫，是一維線型噴嘴，只能通過掃描，才能獲得大面積薄膜，沉積速度低，也不能控制蒸汽微粒的尺寸大小。

發明內容
本發明針對背景技術中噴嘴在工藝控制和規模化生產方面具有明顯缺陷的現狀，提供了一種大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴，在ZL99116819.4專利的基礎上設計出一套配套的噴嘴裝置，使其配以適當掃描系統，即可獲得大面積均勻透明導電薄膜。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明噴嘴為具有一定規律分布的小圓孔(如線性均勻分布)的一維結構噴嘴或為具有一定規律排列的陣列(如線性均勻排列)兩維結構的兩維噴嘴，噴嘴的噴孔有兩種結構，一是小圓孔噴孔，二是狹縫噴孔，一維噴嘴上的小圓孔噴孔，為單行均勻分布排列，兩維結構噴嘴的小圓孔分布在50×50mm2～150×150mm2兩維範圍內，具體的尺寸範圍是根據襯底寬度的尺寸而確定，也可以是一維單狹縫噴嘴和多組長條型狹縫噴嘴平行排列的兩維噴嘴，分布在50×50mm2～150×150mm2兩維範圍內，具體的尺寸範圍也是根據襯底寬度的尺寸而確定。
小圓孔的直徑為0.4～5.0mm，兩個最近的小圓孔孔心之間的距離為1.0～6.0mm，狹縫的寬度為0.3～5.0mm，狹縫的長度為50～150mm，狹縫的長度是根據襯底寬度的尺寸而確定。
噴嘴上部是噴頭，襯底在噴頭的下部，噴嘴的噴口離襯底的距離是由化學汽相沉積的熱解反應工藝特徵所決定，控制噴嘴的噴口到襯底的距離在5～100mm範圍內，噴頭的四側設有阻隔板，以阻擋反應蒸汽逃逸出噴頭區域，所有這些裝置是由防腐(如石英玻璃或陶瓷)材料製成。
本發明與掃描裝置配套使用，掃描裝置的反應蒸汽輸入管將霧化蒸汽均勻送到一維或二維噴嘴所容的空間範圍內，噴嘴兩側分布反應廢氣排出口，也可以僅僅在噴嘴的一側安排反應廢氣排出口以形成同一方向流動的蒸汽霧流，利於形成均勻蒸汽霧流。噴塗掃描時，可以固定噴嘴，讓玻璃襯底在鏈式傳動裝置運載下勻速行進；也可以固定玻璃襯底，讓噴嘴在傳動裝置的帶動下勻速行進，掃描噴塗，即噴嘴可以固定，也可在水平方向移動掃描噴塗，參與反應的霧化蒸汽通過一管道從超聲霧化發生器輸送到以上噴嘴，並均勻大面積地噴灑在加熱好的襯底上。
本發明具有實質性特點和顯著進步，採用本發明的噴嘴得到的大面積透明導電薄膜，其方塊電阻可達4Ω/□，透過率達90％(600nm波長入射光)，薄膜中心和邊緣的膜厚、電學性質不均勻度小於5％，本發明比上述的傳統方法和相應的噴嘴設計更適合工業化大規模生產。


圖1本發明一維小圓孔噴嘴和狹縫噴嘴結構示意2本發明兩維小圓孔噴嘴示意3本發明兩維狹縫噴嘴結構示意4本發明在掃描裝置中的位置結構示意圖具體實施方式
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明為具有一定規律分布的小圓孔1的一維結構噴嘴，如線性均勻分布的小圓孔1的一維結構，或為具有一定規律排列的陣列2兩維結構的兩維噴嘴，如線性均勻排列的陣列2兩維結構，或者是一維單狹縫3噴嘴和多組長條型狹縫3噴嘴平行排列的二維噴嘴，噴嘴的噴孔有兩種結構，一是小圓孔1噴孔，二是狹縫3噴孔，一維噴嘴上的小圓孔1噴孔，為單行均勻分布排列，兩維結構噴嘴的小圓孔1分布在50×50mm2～150×150mm2兩維範圍內，一維單狹縫3噴嘴和多組長條型狹縫3噴嘴平行排列，它們分布在50×50mm2～150×150mm2兩維範圍內。
小圓孔1的直徑為0.4～5.0mm，兩個最近的小圓孔1孔心之間的距離為1.0～6.0mm，狹縫3的寬度為0.3～5.0mm，狹縫3的長度為50～150mm，多組長條型狹縫噴孔中，兩個最近的長條型狹縫3之間的距離為1.0～6.0mm。
噴嘴在噴頭4的下部，襯底5在噴頭4的下部，噴嘴的小圓孔1到襯底5的距離在5～100mm範圍內，噴頭4的四側設有阻隔板6。
權利要求
1.一種噴塗沉積大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴，其特徵在於為具有一定規律分布的小圓孔(1)的一維結構噴嘴，或為具有一定規律排列的陣列(2)兩維結構的兩維噴嘴，或者是一維單狹縫(3)噴嘴和多組長條型狹縫(3)噴嘴平行排列的二維噴嘴，噴嘴的噴孔有兩種結構，一是小圓孔(1)噴孔，二是狹縫(3)噴孔，一維噴嘴上的小圓孔(1)噴孔，為單行均勻分布排列，兩維結構噴嘴的小圓孔(1)分布在50×50mm2～150×150mm2兩維範圍內，一維單狹縫(3)噴嘴和多組長條型狹縫(3)噴嘴平行排列，它們分布在50×50mm2～150×150mm2兩維範圍內。
2.根據權利要求1所述的這種噴塗沉積大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴，其特徵是小圓孔(1)的直徑為0.4～5.0mm，兩個最近的小圓孔(1)孔心之間的距離為1.0～6.0mm，狹縫(3)的寬度為0.3～5.0mm，狹縫(3)的長度為50～150mm，多組長條型狹縫噴孔中，兩個最近的長條型狹縫(3)之間的距離為1.0～6.0mm。
3.根據權利要求1所述的這種噴塗沉積大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴，其特徵是噴嘴上部是噴頭(4)，襯底(5)在噴頭(4)的下部，噴嘴的小圓孔(1)到襯底(5)的距離在5～100mm範圍內，噴頭(4)的四側設有阻隔板6。
全文摘要
噴塗沉積大面積均勻透明導電薄膜的噴嘴屬於半導體電子材料鍍膜領域。為具有一定規律分布的小圓孔的一維結構噴嘴，或為具有一定規律排列的陣列兩維結構的兩維噴嘴，或者是一維單狹縫噴嘴和多組長條型狹縫噴嘴平行排列的二維噴嘴，噴嘴的噴孔有兩種結構，一是小圓孔噴孔，二是狹縫噴孔，一維噴嘴上的小圓孔噴孔，為單行均勻分布排列，兩維結構噴嘴的小圓孔分布在50×50mm
文檔編號B05B1/14GK1411914SQ0215078
公開日2003年4月23日 申請日期2002年11月28日 優先權日2002年11月28日
發明者周之斌, 崔容強, 蔡燕暉, 劉梅蒼 申請人:上海交通大學