一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置的製作方法
2023-07-14 09:07:01 1
專利名稱：一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，特別涉及製備CIGS太陽能電池吸收層時的高活性可控硒蒸汽的製備裝置。
背景技術：
在太陽能電池中的薄膜電池這一種類，由於在生產製造中所使用的原材料量很少，原材料供給的短缺造成價格暴漲的現象發生的概率較低，因此薄膜電池非常有望實現低價高效的目標。其中，銅銦鎵硒(Cuhl-xGaxSd或者CIGS)薄膜被看作是所有薄膜太陽電池技術中最有希望實現低價、高效、性能穩定的光伏材料。原因主要有以下幾點1)CIGS 的帶隙可以調控，達到與太陽光譜相匹配的數值d)CIGS薄膜太陽電池的性能非常穩定， 具有很強的抗輻射能力，非常適合作為空間衛星的發電部件；:3)CIGS薄膜是一種直接帶隙化合物半導體材料，對太陽光的吸收係數很高；4)更重要的是，在各種材料的薄膜電池和薄膜光伏組件中，CIGS薄膜太陽電池都取得了最高的轉換效率。CIGS太陽能電池的關鍵部分在於吸收層銅銦鎵硒薄膜，吸收層的製備方法稱為 CIGS太陽能電池的技術路線。目前CIGS太陽能電池的主要製備方法有蒸發法、金屬預製層後硒化法。蒸發法對儀器要求高，且技術難度高，不利於大規模的工業生產。金屬預製層後硒化法是通過濺射法、蒸發法、電沉積、印刷法製備有一定化學計量比的Cu、In, Ga金屬預製層，然後在氣氛或％氣氛中熱處理(硒化處理)，形成CIGS太陽能電池的吸收層。 目前國內外採用金屬預製層後硒化法製備CIGS太陽能電池的生產線都是採用的Hje。原因是Hje是氣體，再生產中可通過控制氣壓的方式來調節氣體濃度，且其提供的％元素活性高，製備的電池質量高。但是Hje是一種劇毒氣體，對設備和操作要求極為嚴格，且儲存運輸不方便。固態％源法是將固態的％加熱形成％蒸汽，生產中的尾氣可以通過冷卻凝結的方式實現％的回收，且固態％源安全無毒、方便運輸。固態％源法對設備要求簡單， 是發展前景很好的新技術。現有的硒化處理所用的硒化爐都是基於玻璃襯底的分批式封閉硒化爐，對於此種硒化爐，採用Hk氣體可以很容易實現氣體的通斷和氣體濃度的控制，能夠與電池片的熱處理過程協調一致。採用固態義源，非專利文獻中所描述的獲得義蒸汽的方式主要有兩種，一是在「Growth of CuInSe2 thin films by high vapour Se treatment of co-sputtered Cu-In alloy in agraphite container, Thin Solid Films 338(1999) 13-19」中F. 0. Adurodijaa等人將一定量的固態％和樣品一同放入加熱爐中， 該方法不易控制％蒸汽的濃度，在熱處理後期會出現固態％過早蒸發掉導致％壓不足的問題。另一種方式是在「硒蒸氣硒化法製備CIGS薄膜的影響因子(I)，太陽能學報 30(2009)426-428"中韓東麟等人將固態％源加熱與樣品基片加熱分離，由氬氣將在％源加熱爐中形成％蒸汽載入到高溫基片加熱區進行反應，％蒸汽的濃度通過調節％源加熱爐的溫度和載氣流量來控制。該方法將需要的固態％粉一次性加到％源加熱爐中，利用控溫的方式來調控％蒸汽的蒸發量，在硒化過程中不能與基片的熱處理過程協調。該文中的％源加熱爐既是固態％的儲存容器又是加熱容器，大量的％在密閉的％源加熱爐中， 在較高的溫度下％的蒸發量較難控制，容易因壓力過大出現危險。中國專利CN200810053051中提供了一種製備高活性硒源的方法和裝置。該方法是將固態％源置於密閉罐底部加熱產生％蒸汽與通入的吐氣在等離子體輝光放電的作用下生成氣體或高活性％蒸汽。該方法的問題同樣是大量固態義同時置於加熱爐中，義蒸汽的蒸發量難以控制，容器中壓力過大容易出現危險。在吸收層製備過程中，該裝置不能及時地對Hje或％蒸汽實現靈活的通斷控制及氣壓控制。
實用新型內容為了解決現有固態％源的加熱裝置和方法對％蒸汽量的控制較困難和將大量的 Se 一次裝載到加熱爐中而導致因壓力過大會產生危險的問題，本實用新型提供一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置。本實用新型的目的通過以下技術方案實現，一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，包括設有儲料室進料口和儲料室出料口的儲料室、設有送料裝置進料口和送料裝置出料口的連續送料裝置、設有氣化室進料口和氣體出口的高溫氣化室， 所述儲料室出料口與送料裝置進料口相連，送料裝置出料口與氣化室進料口相連。所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，所述的儲料室進料口可開啟和密閉。所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，在儲料室的上部設有儲料室惰性氣體進氣口。所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，所述的連續送料裝置的送料方式為推桿送料或螺杆送料，送料杆與一用於驅動送料杆的電動傳動裝置連接。所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，送料裝置與高溫氣化室的連接處設有水冷裝置。所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，所述的高溫氣化室外側包覆有加熱控溫裝置。所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，所述的高溫氣化室上部設有氣化室惰性氣體進氣口。本實用新型的技術效果在於，1、將固態％源加熱爐的％源儲存和加熱氣化功能分開，較大的固態％源儲料室好較小的加熱氣化室，既可以儲存滿足連續生產所需的大量固態％源又不會對所有固態％加熱，減少了生產能耗、增加了生產的安全性。2、連續送料裝置將固態％連續地送到氣化室產生％蒸汽，然後由惰性氣體載入到硒化反應爐中，通過對送料速率的調節實現了對％蒸汽的可控性，即對％濃度和％蒸汽通斷的控制。3、氣化室的高溫保證了通入的固態％能很快的氣化，同時高溫使％的活性提高。本實用新型不僅適用於CIGS太陽能電池真空硒化工藝，更適用於連續化硒化生產。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1為本實用新型裝置的結構示意圖；其中1為固態硒源或硫源，2為儲料室，3為連續送料裝置，4為送料通道腔，5為送料杆，6為電動傳動裝置，7為氣化室，8為加熱裝置，9為氣化室惰性氣體進氣口，10為儲料室惰性氣體進氣口，11為水冷裝置，12為氣體出口。
具體實施方式
如圖1所示，將固態硒源或硫源1通過可開啟和密閉的儲料室進料口加入儲料室 2中，固態硒源或硫源1為粉狀或顆粒狀，儲料室2下端的儲料室出料口與連續送料裝置3 的送料通道腔4的送料裝置進料口相連，送料通道腔4內為送料杆5，送料方式可以為推桿送料或螺旋杆送料，優選螺旋杆送料方式，並且可以通過控制與送料杆5相連的電動傳動裝置6的轉速實現送料的快慢，繼而實現對硒蒸汽的控制。送料裝置出料口與氣化室7的氣化室進料口相連，送料裝置將儲料室中的固態硒連續的送入到氣化室7中，氣化室底部有可控溫的加熱裝置8。在儲料室上部有儲料室惰性氣體進氣口 10，在送料裝置外側與氣化室相連處配有水冷裝置11，水冷裝置保證送料裝置不會因熱傳遞而升溫，否則固態硫或硒會在送料通道腔中融化而發生堵塞。氣化室的上方有氣化室惰性氣體進氣口 9。氣化室的氣體出口 12與硒化爐反應腔相通。製備硒蒸汽的方法，針對開放式連續硒化爐1、將惰性氣體入口 10打開，通入惰性氣體，使連通腔體內的空氣排淨。2、將氣體入口 9打開，同時將水冷裝置11打開。3、打開控溫加熱裝置8，使氣化室溫度升到800 1000°C。4、啟動送料裝置，將固態硒由儲料室連續送到氣化室。5、固態硒在高溫下產生硒蒸汽，由惰性氣體通過出氣口 12載入到硒化反應腔。通過調節送料速率實現對硒蒸汽供應量的控制。針對封閉分批式硒化爐1、由硒化爐的真空泵抽真空，以達到排空目的。2、打開水冷裝置11。3、打開控溫加熱裝置8，使氣化室7升到800 1000°C。4、打開氣體入口 10，通入惰性氣體。5、啟動送料裝置，將固態硒源由儲料室送入到氣化室。通過控制送入氣化室固態硒源的量，來調節硒化反應腔的硒壓。實施例3 針對連續硫化爐1、將儲料室惰性氣體入口 10打開，通入惰性氣體，使連通腔體內的空氣排淨。2、將氣化室氣體入口 9打開，同時將水冷裝置11打開。3、打開控溫加熱裝置8，使氣化室溫度升到800 1000°C。4、啟動送料裝置，將固態硫由儲料室連續送到氣化室。5、固態硫在高溫下產生硫蒸汽，由惰性氣體通過氣體出口 12載入到硫化反應腔。[0041] 通過調節送料速率實現對硫蒸汽供應量的控制。
權利要求1.一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，其特徵在於，包括設有儲料室進料口和儲料室出料口的儲料室、設有送料裝置進料口和送料裝置出料口的連續送料裝置、設有氣化室進料口和氣體出口的高溫氣化室，所述儲料室出料口與送料裝置進料口相連，送料裝置出料口與氣化室進料口相連。
2.根據權利要求1所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，其特徵在於，所述的儲料室進料口可開啟和密閉。
3.根據權利要求1所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，其特徵在於，在儲料室的上部設有儲料室惰性氣體進氣口。
4.根據權利要求1所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，其特徵在於，所述的連續送料裝置的送料方式為推桿送料或螺杆送料，送料杆與一用於驅動送料杆的電動傳動裝置連接。
5.根據權利要求1所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，其特徵在於，送料裝置與高溫氣化室的連接處設有水冷裝置。
6.根據權利要求1所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，其特徵在於，所述的高溫氣化室外側包覆有加熱控溫裝置。
7.根據權利要求1所述的一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，其特徵在於，所述的高溫氣化室上部設有氣化室惰性氣體進氣口。
專利摘要本實用新型涉及一種用於硒化或硫化處理的可控硒蒸汽或硫蒸汽的產生裝置，包括設有儲料室進料口和儲料室出料口的儲料室、設有送料裝置進料口和送料裝置出料口的連續送料裝置、設有氣化室進料口和氣體出口的高溫氣化室，所述儲料室出料口與送料裝置進料口相連，送料裝置出料口與氣化室進料口相連。本實用新型將Se蒸汽產生裝置的存儲功能和加熱功能分開，較大的固態Se源儲料室可一次加足連續生產所需用量；較小的高溫氣化室保證了固態Se的快速氣化和Se的活性，同時降低了加熱能耗；連續送料裝置將儲料室的固態Se送入到高溫氣化室產生硒蒸汽，通過控制送料速度實現了對Se蒸汽的通斷和濃度的控制。
文檔編號F22B33/00GK202092090SQ20112009391
公開日2011年12月28日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者周兆峰, 周杰, 李凱, 潘勇, 範清喜, 陳浩 申請人:湘潭大學