一种化学水浴沉积CIGS太阳能电池缓冲层制备装置的制作方法

一种化学水浴沉积cigs太阳能电池缓冲层制备装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种薄膜制备装置，尤其涉及cigs太阳能电池缓冲层薄膜的化学水浴沉积法制备。


背景技术：

2.铜铟镓硒（cigs）太阳能电池作为第二代光伏技术，其基本结构中的缓冲层结构对太阳能电池器件的整体效率和性能举足轻重，由于传统cds为主要成分的缓冲层材料含有有害重金属元素，目前实验室和生产领域都逐渐使用zn(o,s) 材料作为代替；在cigs表面制备缓冲层zn(o,s) 薄膜时，其光滑度和平整性一直无法得到保证，薄膜的形貌由于生产环境和条件的差别而参差不齐，申请号为cn201811489431.3的发明专利提出一种改善cigs薄膜太阳能电池的缓冲层zn(o,s) 质量的方法，通过溶液静置和基板倾斜对成膜性有一定的改善，但由于仍在传统圆柱形烧杯容器中进行，热交换的效率和由此带来的缓冲层薄膜的光滑性和粗糙度仍有待提高。


技术实现要素：

3.为了使cigs太阳能电池zn(o,s) 缓冲层薄膜的化学水浴沉积制备法具有更强的可重复性，改善其薄膜的光滑度和平整性，最终提高太阳能电池器件的效率和性能，本发明充分考虑水浴过程中热辐射传递的效率，通过缩短热传递路径，减少热传递时间，增大热辐射接收面积，使得化学水浴沉积过程中的玻璃基板在相同外界加热环境下，比传统装置更快速升温，且均匀完整受热。该装置结构简单，清洗方便，且能够匹配不同尺寸的玻璃基板，也使得实验室大面积沉积光滑平整zn(o,s) 缓冲层薄膜成为可能。
4.一种化学水浴沉积cigs太阳能电池缓冲层制备装置，包括：双面化学水浴沉积容器（1）、玻璃基板架（11）；所述的双面化学水浴沉积容器（1）为扁长方体薄壁容器，双面化学水浴沉积容器（1）第一侧壁（1
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1）和双面化学水浴沉积容器（1）第三侧壁（1
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3）平行于双面化学水浴沉积容器（1）底面的宽度尺寸不超过35 mm，双面化学水浴沉积容器（1）第一侧壁（1
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1）和双面化学水浴沉积容器（1）第三侧壁（1
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3）垂直于双面化学水浴沉积容器（1）底面的长度尺寸不小于120 mm，双面化学水浴沉积容器（1）第一侧壁（1
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1）和双面化学水浴沉积容器（1）第三侧壁（1
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3）开有滑槽（10），滑槽（10）不与双面化学水浴沉积容器（1）底面相接触；玻璃基板架（11）的组成包括：第一玻璃基板承载模板（2）、第二玻璃基板承载模板（3）和模板固定盖（4）；所述的第一玻璃基板承载模板（2）为带把手的长方板，第一玻璃基板承载模板（2）第一面（2
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1）挖有正方形沉积窗（7），第一玻璃基板承载模板（2）第三面（2
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3）上于沉积窗（7）对应位置具有浅下潜阶的定位正方形卡孔（8），用于放置玻璃基板，每个定位正方形卡孔（8）边配有两个供镊子伸入夹持的半径不小于1 mm的凹台（6），同时在第一玻璃基板承载模板（2）第三面（2
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3）上，平行于第一玻璃基板承载模板（2）第二面（2
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2）和第一玻璃基板承载模板（2）第四面（2
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4）距离4 mm处设置有横截面为t型的细长突起滑轨（5），滑轨（5）的宽度不小于2 mm，滑轨（5）高度不小于2 mm；第二玻璃基板承
载模板（3）与第一玻璃基板承载模板（2）完全相同；所述的模板固定盖（4）为一长方板，在模板固定盖（4）第一面（4
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1）和模板固定盖（4）第三面（4
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3）上，平行于模板固定盖（4）第二面（4
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2）和模板固定盖（4）第四面（4
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4）距离4 mm处位置均开有凹t型滑槽（9）；第一玻璃基板承载模板（2）和第二玻璃基板承载模板（3）分别通过滑槽（9）和滑轨（5）共同和一块模板固定盖（4）相连接，组成为玻璃基板架（11），再通过双面化学水浴沉积容器（1）的滑槽（10）使得玻璃基板架（11）与双面化学水浴沉积容器（1）固定在一起。拆卸顺序和固定顺序相反。
5.本实用新型的有益效果是：
6.1. 扁长方体的等宽结构，减小化学水浴沉积过程的热传递路径，增大热辐射面积，使装置内的反应液快速达到指定温度，提高水热利用效率，同时增强水热的均匀性，从而提高缓冲层薄膜的光滑性和平整度。
7.2. 采用的滑槽与滑轨连接的设计方便装置的拆卸清洗和风干，避免由于长时间使用四角旧沉积物质影响新薄膜的反应过程和晶体生长。
附图说明
8.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
9.图1为本实用新型整体装置装配图。
10.图2为本实用新型玻璃基板架装配图。
11.图3、4为本实用新型双面化学水浴沉积容器结构。
12.图5、图6、图7、图8为本实用新型玻璃基板承载模板结构。
13.图9、图10、图11为本实用新型模板固定盖结构。
14.图中：1为双面化学水浴沉积容器；1
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1为双面化学水浴沉积容器第一侧壁；1
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2为双面化学水浴沉积容器第二侧壁；1
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3为双面化学水浴沉积容器第三侧壁；1
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4为双面化学水浴沉积容器第四侧壁；2为第一玻璃基板承载模板；2
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1为第一玻璃基板承载模板第一面；2
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2为第一玻璃基板承载模板第二面；2
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3为第一玻璃基板承载模板第三面；2
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4为第一玻璃基板承载模板第四面；3为第二玻璃基板承载模板；4为模板固定盖；4
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1为模板固定盖第一面；4
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2为模板固定盖第二面；4
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3为模板固定盖第三面；4
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4为模板固定盖第四面；5为t型滑轨；6为半圆形凹台；7为正方形沉积窗；8为具有浅下潜阶的定位正方形卡孔；9为t型滑槽；10为双面化学水浴沉积容器的大滑槽；11为玻璃基板架。
具体实施方式
15.一种化学水浴沉积cigs太阳能电池缓冲层制备装置，包括：双面化学水浴沉积容器1、玻璃基板架11；所述的双面化学水浴沉积容器1为扁长方体薄壁容器，双面化学水浴沉积容器1第一侧壁1
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1和双面化学水浴沉积容器1第三侧壁1
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3平行于双面化学水浴沉积容器1底面的宽度尺寸不超过35 mm，双面化学水浴沉积容器1第一侧壁1
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1和双面化学水浴沉积容器1第三侧壁1
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3垂直于双面化学水浴沉积容器1底面的长度尺寸不小于120 mm，双面化学水浴沉积容器1第一侧壁1
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1和双面化学水浴沉积容器1第三侧壁1
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3开有滑槽10，滑槽10不与双面化学水浴沉积容器1底面相接触；所述的玻璃基板架11包括：第一玻璃基板承载模板2、第二玻璃基板承载模板3和模板固定盖4；所述的第一玻璃基板承载模
板2为带把手的长方板，第一玻璃基板承载模板2第一面2
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1挖有正方形沉积窗7，第一玻璃基板承载模板2第三面2
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3上于沉积窗对应位置具有浅下潜阶的定位正方形卡孔8，用于放置玻璃基板，每个定位正方形卡孔8边配有两个供镊子伸入夹持的半径不小于1 mm的凹台6，同时在第一玻璃基板承载模板2第三面2
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3上，平行于第一玻璃基板承载模板2第二面2
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2和第一玻璃基板承载模板2第四面2
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4距离4 mm处设置有横截面为t型的细长突起滑轨5，滑轨5的宽度不小于2 mm，滑轨5高度不小于2 mm；第二玻璃基板承载模板3与第一玻璃基板承载模板2完全相同；所述的模板固定盖4为一长方板，在模板固定盖4第一面4
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1和模板固定盖4第三面4
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3上，平行于模板固定盖4第二面4
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2和模板固定盖4第四面4
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4距离4 mm处位置均开有凹t型滑槽9；第一玻璃基板承载模板2和第二玻璃基板承载模板3分别通过滑槽9和滑轨5共同和一块模板固定盖4相连接，构成玻璃基板架11，再将玻璃基板架11通过双面化学水浴沉积容器1的滑槽10固定在一起。
实施例
16.一种化学水浴沉积cigs太阳能电池缓冲层制备装置，包括：双面化学水浴沉积容器1、玻璃基板架11。所述的双面化学水浴沉积容器1为一面开口的扁长方体容器，其内部尺寸为135 mm * 70 mm * 35 mm，容器壁厚2.5 mm，双面化学水浴沉积容器1第一侧壁1
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1和双面化学水浴沉积容器1第三侧壁1
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3均开有滑槽10，滑槽10末距离双面化学水浴沉积容器1底面有15 mm的余量；所述的玻璃基板架11包括：第一玻璃基板承载模板2、第二玻璃基板承载模板3和模板固定盖4；所述的第一玻璃基板承载模板2厚度5 mm，宽度75 mm，包含把手的长度为120 mm，第一玻璃基板承载模板2第一面2
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1挖有6个正方形沉积窗7，尺寸均21 mm * 21 mm，提供与沉积反应液接触的区域；第一玻璃基板承载模板2第三面2
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3具有下潜阶形的定位正方形卡孔8，尺寸为25 mm * 25 mm，阶的深度为1.5 mm，用于放置玻璃基板，在第一玻璃基板承载模板2第三面2
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3上，平行于第一玻璃基板承载模板2第二面2
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2和第一玻璃基板承载模板2第四面2
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4距离4 mm处设置有宽度2 mm，厚度1 mm的横截面为t型的突起滑轨5，为方便玻璃基板的取用方便，第一玻璃基板承载模板第三面2
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3的每个卡孔还配有两个半径1 mm的半圆形凹台6，供镊子伸入夹持；第二玻璃基板承载模板3与第一玻璃基板承载模板2完全相同；所述的模板固定盖4厚度5mm，宽度75 mm，长度为105 mm，在模板固定盖4第一面4
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1和模板固定盖4第三面4
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3上，平行于模板固定盖4第二面4
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2和模板固定盖4第四面4
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4距离4 mm处设置有凹t型滑槽9，共4条，与第一玻璃基板承载模板2和第二玻璃基板承载模板3相连接。t型滑轨5的宽度为2 mm，滑轨5高度为2 mm。第一玻璃基板承载模板2和第二玻璃基板承载模板3分别通过滑槽9和滑轨5共同和一块模板固定盖4相连接，构成玻璃基板架11，然后再将玻璃基板架11插入双面化学水浴沉积容器1内并通过后者的滑槽10固定。所有结构均由聚四氟乙烯塑料制作。
17.玻璃基板放置在第一玻璃基板承载模板2第一面2
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1的定位正方形卡孔8中，由于定位正方形卡孔8具有的下潜阶结构，当第一玻璃基板承载模板2通过滑轨5和滑槽9的连接与模板固定盖4第一面4
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1相贴合时，玻璃基板只在第一玻璃基板承载模板2第三面2
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3的正方形沉积窗7处露出待沉积面接触盛于双面化学水浴沉积容器1中的反应液，并在整个装置置于外部水浴加热环境的情况下完成化学水浴沉积过程；第二玻璃基板承载模板3以同样的方式与模板固定盖4第三面4
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3相连接，使得一次可沉积的玻璃片翻倍。双面化
学水浴沉积容器1的滑槽10与双面化学水浴沉积容器1底部留有余量的设计，使得装置能够适用于需要磁子搅拌反应液的化学水浴沉积情形。本装置的高热传递效率正是通过双面化学水浴沉积容器1的薄壁和双面化学水浴沉积容器1第一侧壁1
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1和双面化学水浴沉积容器1第三侧壁1
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3的短尺寸实现的。
18.下面以已经完成钼背电极和cigs吸收层制备的玻璃衬底片为例，说明装置的具体组装过程：首先取第一玻璃基板承载模板，依次夹取6片待沉积片放入定位卡孔中，接着取模板固定盖，使模板固定盖第一面的滑槽和第一玻璃基板承载模板的滑轨对准，将模板固定盖划入到使其把手与第一玻璃基板承载模板的把手相平齐；然后将其翻转，使第一块玻璃基板承载模板第一面朝上，另外取第二玻璃基板承载模板，同样夹取6片待沉积玻璃基片放入其定位卡孔中，将模板固定盖第三面与第二玻璃基板承载模板按照相同方法划入到恰好把手相平齐，三者构成玻璃基板架，将玻璃基板架对准双面化学水浴沉积容器的滑槽，缓慢推至底部，使得把手刚好露出容器上开口面，将反应前驱体溶液倒入容器中，没过双面共12块待沉积片，将整个装置放入外部水浴锅中加热到设定温度进行反应。