用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖CVD設(shè)備的制作方法

本發(fā)明涉及一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設(shè)備。

背景技術(shù)：

鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)能電池作為下一代高效薄膜太陽(yáng)能電池，具備高效低成本的特點(diǎn)，但是，目前的高效電池都是使用旋涂方式制備的，很難實(shí)現(xiàn)大面積均勻，這直接導(dǎo)致了大面積鈣鈦礦薄膜太陽(yáng)電池的性能很差，是目前工業(yè)化推進(jìn)的難題。

為了解決這一難題，有部分設(shè)備使用了蒸鍍法，一次性同時(shí)蒸發(fā)兩種反應(yīng)物種，進(jìn)而在襯底上反應(yīng)得到鈣鈦礦薄膜，但是這種一步蒸發(fā)得到的鈣鈦礦薄膜仍然面臨大面積均勻性的問(wèn)題，而且生產(chǎn)效率受限于原料添加的問(wèn)題，工業(yè)化仍然面臨問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設(shè)備。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設(shè)備，包括沉積系統(tǒng)和兩路原料吹送系統(tǒng)，所述的沉積系統(tǒng)包括至少一個(gè)沉積室以及真空泵；

各個(gè)所述沉積室的上端分別連接有第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管，所述第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管上分別設(shè)置有第一脈沖閥和第二脈沖閥，所述第一進(jìn)氣管與第一路原料吹送系統(tǒng)連接，所述第二進(jìn)氣管與第二路原料吹送系統(tǒng)連接；各個(gè)所述沉積室的下端分別連接有排氣管，各個(gè)排氣管分別與真空泵連接，各個(gè)排氣管上設(shè)置有用于控制排氣管通斷的截止閥；各個(gè)所述沉積室內(nèi)設(shè)置有襯底加熱器，待加工襯底放置在襯底加熱器上。

進(jìn)一步的，所述第一路原料吹送系統(tǒng)包括第一載氣管路、第一蒸發(fā)室、第一壓力控制器、第一粉末加料器以及第一輔助載氣管路，所述第一蒸發(fā)室和第一壓力控制器分別設(shè)置在第一載氣管路上，所述第一粉末加料器與第一蒸發(fā)室連接，所述第一壓力控制器位于第一蒸發(fā)室和第一脈沖閥之間，所述第一輔助載氣管路連接在第一壓力控制器和脈沖閥之間第一載氣管路上；所述第一蒸發(fā)室上游的第一載氣管路上設(shè)置有第一氣體預(yù)熱器，所述第一輔助載氣管路上設(shè)置有第二氣體預(yù)熱器；

所述第二路原料吹送系統(tǒng)包括第二載氣管路、第二蒸發(fā)室、第二壓力控制器、第二粉末加料器以及第二輔助載氣管路，所述第二蒸發(fā)室和第二壓力控制器分別設(shè)置在第二載氣管路上，所述第二粉末加料器與第二蒸發(fā)室連接，所述第二壓力控制器位于第二蒸發(fā)室和第二脈沖閥之間，所述第二輔助載氣管路連接在第二壓力控制器和脈沖閥之間第二載氣管路上；所述第二蒸發(fā)室上游的第二載氣管路上設(shè)置有第三氣體預(yù)熱器，所述第二輔助載氣管路上設(shè)置有第四氣體預(yù)熱器。

進(jìn)一步的，所述第一進(jìn)氣管上設(shè)置有第一伴熱器，所述第二進(jìn)氣管上設(shè)置有第二伴熱器。

進(jìn)一步的，所述沉積室內(nèi)水平設(shè)置有噴孔板，所述噴孔板上均布有若干個(gè)噴氣孔，所述噴孔板將沉積室內(nèi)腔分隔成勻氣腔和沉積腔，所述勻氣腔位于沉積腔的上端，所述襯底加熱器位于底部的沉積腔內(nèi)，所述第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管分別與勻腔連通。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的大面積鈣鈦礦薄膜的設(shè)備，通過(guò)逐層生長(zhǎng)的模式，大大提高了鈣鈦礦薄膜大面積均勻性，多腔體的構(gòu)造可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是脈沖cvd設(shè)備中兩路原料吹送系統(tǒng)與單個(gè)沉積室之間的連接結(jié)構(gòu)圖；

圖2是脈沖cvd設(shè)備中兩路原料吹送系統(tǒng)與多個(gè)個(gè)沉積室之間的連接結(jié)構(gòu)圖；

其中，1、沉積室，21、第一載氣管路，22、第一蒸發(fā)室，23、第一粉末加料器，24、第一壓力控制器，25、第一輔助載氣管路，26、第一氣體預(yù)熱器，27、第二氣體預(yù)熱器，31、第二載氣管路，32、第二蒸發(fā)室，33、第二粉末加料器，34、第二壓力控制器，35、第二輔助載氣管路，36、第三氣體預(yù)熱器，37、第四氣體預(yù)熱器，41、第一脈沖閥，42、第二脈沖閥，51、第一伴熱器，52、第二伴熱器，6、噴孔板，7、截止閥，8、襯底加熱器。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1圖2所述，一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設(shè)備，包括沉積系統(tǒng)和兩路原料吹送系統(tǒng)，沉積系統(tǒng)包括至少一個(gè)沉積室1以及真空泵。

各個(gè)沉積室1的上端分別連接有第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管，第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管上分別設(shè)置有第一脈沖閥41和第二脈沖閥42，第一進(jìn)氣管與第一路原料吹送系統(tǒng)連接，第二進(jìn)氣管與第二路原料吹送系統(tǒng)連接；各沉積室1的下端分別連接有排氣管，各個(gè)排氣管分別與真空泵連接，各個(gè)排氣管上設(shè)置有用于控制排氣管通斷的截止閥7；各個(gè)沉積室1內(nèi)設(shè)置有襯底加熱器8，待加工襯底放置在襯底加熱器8上。

第一路原料吹送系統(tǒng)包括第一載氣管路21、第一蒸發(fā)室22、第一壓力控制器24、第一粉末加料器23以及第一輔助載氣管路25，第一蒸發(fā)室22和第一壓力控制器24分別設(shè)置在第一載氣管路21上，第一粉末加料器23與第一蒸發(fā)室22連接，第一壓力控制器24位于第一蒸發(fā)室22和第一脈沖閥41之間，第一輔助載氣管路25連接在第一壓力控制器24和脈沖閥之間第一載氣管路21上；第一蒸發(fā)室22上游的第一載氣管路21上設(shè)置有第一氣體預(yù)熱器26，第一輔助載氣管路25上設(shè)置有第二氣體預(yù)熱器27。

第二路原料吹送系統(tǒng)包括第二載氣管路31、第二蒸發(fā)室32、第二壓力控制器34、第二粉末加料器33以及第二輔助載氣管路35，第二蒸發(fā)室32和第二壓力控制器34分別設(shè)置在第二載氣管路31上，第二粉末加料器33與第二蒸發(fā)室32連接，第二壓力控制器34位于第二蒸發(fā)室32和第二脈沖閥42之間，第二輔助載氣管路35連接在第二壓力控制器34和脈沖閥之間第二載氣管路31上；第二蒸發(fā)室32上游的第二載氣管路31上設(shè)置有第三氣體預(yù)熱器36，第二輔助載氣管路35上設(shè)置有第四氣體預(yù)熱器37。

第一進(jìn)氣管上設(shè)置有第一伴熱器51，第二進(jìn)氣管上設(shè)置有第二伴熱器52。兩個(gè)伴熱器控制兩個(gè)進(jìn)氣管內(nèi)的溫度分別300度和100度左右。第一伴熱器51的工作溫度為300度，第二伴熱器52的工作溫度是100度。伴熱器為保溫套。套接或者纏繞在管子上。

沉積室1內(nèi)水平設(shè)置有噴孔板6，噴孔板6上均布有若干個(gè)噴氣孔，噴孔板6將沉積室1內(nèi)腔分隔成勻氣腔和沉積腔，勻氣腔位于沉積腔的上端，襯底加熱器8位于底部的沉積腔內(nèi)，第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管分別與勻氣腔連通。噴孔板6的設(shè)置可以使氣體在充分均勻之后在進(jìn)入沉積腔內(nèi)，使沉積的薄膜更加均勻。

作業(yè)時(shí)，整個(gè)沉積系統(tǒng)抽真空，同時(shí)襯底加熱器8加熱到80攝氏度。襯底加熱器8豎直設(shè)置，襯底豎直設(shè)置在襯底加熱器8上，襯底上端距離噴孔板6距離控制在0.5-1cm。

兩個(gè)蒸發(fā)室的溫度分別控制在320度和120度左右，第一粉末加料器23往第一蒸發(fā)室22內(nèi)推送適當(dāng)?shù)牡饣U粉末原料，同時(shí)第一載氣管路21往第一蒸發(fā)室22吹入氬氣，控制整個(gè)第一蒸發(fā)室22的壓強(qiáng)為100torr；壓力控制器用于維持出口端的壓強(qiáng)的恒定，設(shè)置出口壓強(qiáng)為80torr.第一輔助載氣管路25通入氬氣用于保證進(jìn)入第一進(jìn)氣管的氣壓，穩(wěn)定后，第一脈沖閥41打開(kāi)5秒，第一進(jìn)氣管攜帶有第一蒸發(fā)室22的碘化鉛蒸汽進(jìn)入勻氣腔混合后進(jìn)入沉積腔沉積在襯底上襯底加熱器8維持5秒，待第一原料碘化鉛基本沉積在襯底上之后，打開(kāi)沉積室1下方的截止閥7，抽走殘余氣體，之后再關(guān)閉截止閥7。

第二粉末加料器33往第二蒸發(fā)室32內(nèi)推送適當(dāng)?shù)募谆返夥勰┰?，同時(shí)第二載氣管路31往第二蒸發(fā)室32吹入氬氣，控制整個(gè)第二蒸發(fā)室32的壓強(qiáng)為100torr；壓力控制器用于維持出口端的壓強(qiáng)的恒定，設(shè)置壓強(qiáng)為80torr.第二輔助載氣管路35通入氬氣用于保證進(jìn)入第二進(jìn)氣管的氣壓，穩(wěn)定后，第二脈沖閥42打開(kāi)5秒，第二進(jìn)氣管攜帶有第二蒸發(fā)室32的甲基胺蒸汽進(jìn)入勻氣腔混合后進(jìn)入沉積腔與襯底加熱器8上的沉積的碘化鉛薄膜接觸反應(yīng)，維持5秒，待第二原料甲基胺基本沉積在襯底上之后，打開(kāi)沉積室1下方的截止閥7，抽走殘余氣體，之后再關(guān)閉截止閥7。

如此往復(fù)，兩個(gè)脈沖閥交替作業(yè)，控制襯底上薄膜交替生產(chǎn)，可通過(guò)調(diào)整脈沖閥開(kāi)啟時(shí)間和循環(huán)次數(shù)，調(diào)控每一次生長(zhǎng)鈣鈦礦薄膜的厚度以及總厚度。此種一層接一層生長(zhǎng)的方式，保證了鈣鈦礦薄膜的大面積均勻性。

兩個(gè)載氣管路以及輔助載氣管路上分別設(shè)置有質(zhì)量流量計(jì)，圖中mfc即為質(zhì)量流量計(jì)。

沉積室1的數(shù)量可以選擇1或2或3或4或5個(gè)甚至幾十個(gè)，各沉積室1之間并列設(shè)置，當(dāng)其中一個(gè)沉積室1內(nèi)的襯底完成薄膜沉積之后打開(kāi)更換，其他的沉積室1可以繼續(xù)進(jìn)行沉積作業(yè)，因此，可以同時(shí)制備幾十片，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。