CN201655826U - 铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置 - Google Patents

铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，由两端带有放卷架和收卷架的传送带、位于传送带上方的镀液喷淋装置、清洗装置及干燥箱构成；镀液喷淋装置由相互垂直并内路相通的镀液出泵管道和导液管构成，镀液出泵管道通过增压计量泵连接镀液进泵管道，导液管上固装有镀液喷嘴；清洗装置由带有清洗喷嘴的去离子水出泵管道，通过水泵与去离子水进泵管道连接为一体。本实用新型采用喷淋法制备铜铟镓硒太阳电池缓冲层，利用动态结晶原理，采用喷嘴对传送带上的衬底进行立体状态喷淋镀液，极大提高了生产效率；采用增压计量泵，镀液喷淋量得以控制，使喷淋后得到的II-VI族化合物薄膜厚度、均匀度、致密度得到保障，并且成本低，重复性好。

Description

铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置 
技术领域
本实用新型属于喷淋装置技术领域，尤其是一种铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置。 
背景技术
随着全球不可再生能源的逐渐减少，太阳能作为洁净、可再生能源得到世界各国高度重视。作为第三代太阳能电池的铜铟镓硒(CIGS)等化合物薄膜太阳电池已成学学术界和产业界研究发展的主攻方向。 
硫化镉CdS、硫化锌ZnS或碲化镉CdTe等II-VI族化合物薄膜广泛用作薄膜太阳电池缓冲层。目前II-VI族化合物薄膜制备分为两大类：气象法和溶液化学法。气象法主要包括：真空蒸发、分子束外延、溅射、化学气相沉积等。尽管气相法是目前II-VI族化合物薄膜的主要制备技术，但由于材料合成设备昂贵、制备过程复杂，得到的光伏电池成本很高，不能得到大面积的推广应用。溶液化学法主要包括化学浴沉积和电化学沉积，其中化学浴沉积是目前制备薄膜太阳电池缓冲层最常用的方法，该方法成本低，操作简单，可以严格控制缓冲层的厚度、薄膜形貌、晶体结构等，但该方法产能低，重复性差，不适宜连续化规模制备铜铟镓硒太阳电池缓冲层。 
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供成本低、产能高，薄膜制备重复性强，适宜连续化规模生产的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置。 
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的： 
一种铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，由两端带有放卷架和收卷架的传送带、位于传送带上方的镀液喷淋装置、清洗装置及干燥箱构成；镀液喷淋装置由相互垂直并内路相通的两根以上镀液出泵管道和导液管构成，镀液出泵管道通过增压计量泵连接镀液进泵管道，导液管上固装有镀液喷嘴；清洗装置由带有清洗喷嘴的去离子水出泵管 道，通过水泵与去离子水进泵管道连接为一体。 
而且，所述传送带下面与镀液喷嘴对应处固装有衬底加热器和衬底加热器下面的废液槽。 
而且，所述盛有镀液的容器下面有镀液加热器。 
而且，衬底加热器和镀液加热器均串联有热偶单元。 
而且，传送带的下面与清洗喷嘴对应处固装有废水槽。 
而且，所述镀液进泵管道和镀液出泵管道表面包有电加热套，电加热套上串联有热偶单元。 
而且，所述镀液喷嘴为扁口喷嘴、锥口喷嘴、柱状喷嘴或高压喷嘴中的一种。 
本实用新型的优点和有益效果为： 
1、本实用新型采用喷淋法制备铜铟镓硒太阳电池缓冲层，利用动态结晶原理，采用喷嘴对传送带上的衬底进行水幕状喷淋镀液，极大提高了生产效率；采用增压计量泵，镀液喷淋量得以控制，使喷淋后得到的II-VI族化合物薄膜厚度、均匀度、致密度得到保障，并且成本低，重复性好。 
2、本实用新型采用动态结晶原理，使镀液与衬底接触产生结晶，衬底的表面不断与新鲜的镀液相接触，在接触面不断有新结晶的晶体生长出，实现纳米厚度II-VI族化合物薄膜的镀制。 
附图说明
图1为本实用新型结构示意图； 
图2为图1中镀液矩阵喷嘴装置结构示意图； 
图3a为图2中镀液喷嘴为瀑布状喷嘴示意图； 
图3b为图2中镀液喷嘴为圆锥状喷嘴示意图。 
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。 
一种铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，创新点如图1所示：由两端带有放卷架4和收卷架15的传送带5、位于传送带上方的镀液喷淋装置10、清洗装置及干燥箱14构成；图2所示，镀液喷淋装置由相互垂直并内路相通的两根以上镀液出泵管道9和导液管20构成矩阵式镀液喷淋装置；镀液出泵管道通过增压计量泵6连接镀液进泵 管道3，导液管上固装有镀液喷嘴19；清洗装置由带有清洗喷嘴12的去离子水出泵管道13，通过水泵16与去离子水容器18中的去离子水进泵管道17连接为一体；所述传送带下面与镀液喷嘴对应处固装有衬底加热器8和衬底加热器下面的废液槽7；所述盛有镀液的容器2下面有镀液加热器1；衬底加热器和镀液加热器均串联有热偶单元(图中未标注)；传送带的下面与清洗喷嘴对应处固装有废水槽11；所述镀液进泵管道和镀液出泵管道表面包有电加热套(图中未标注)，电加热套上串联有热偶单元(图中未标注)；所述镀液喷嘴为扁口喷嘴、图3a所示的瀑布状喷嘴或图3b所示的圆锥状喷嘴。 
本实用新型的操作过程： 
(1)配置镀液：将含量0.005M醋酸镉、5倍于醋酸镉浓度的硫脲、0.005M铵盐、0.005M氨水的混合溶液置于镀液容器中搅拌后作为镀液，接通电加热板作为镀液加热器为镀液加热，热偶单元(图中未标注)控制镀液温度为60℃； 
(2)衬底选择：选择卷状铜箔作为衬底装在放卷架上，衬底平铺在生产线传送带上，衬底端部绕在收卷架上，接通电加热板作为衬底加热器为衬底加热，热偶单元(图中未标注)控制衬底温度为60℃； 
(3)喷淋：接通计量泵电源，将(1)中加热后的镀液由镀液进泵管道流向镀液出泵管道，镀液进泵管道和镀液出泵管道表面包有加热套，热偶单元(图中未标注)控制管道中镀液的温度为60℃；连接在镀液出泵管道终端的镀液喷嘴将镀液喷淋在衬底上，由生产线传送带的传送速度控制衬底移动的速度，使衬底的喷淋时间为5min，喷淋后的废液流入衬底下面的废液槽中，喷淋后的衬底移至去离子水清洗喷嘴下面，启动水泵，去离子水容器中的去离子水经去离子水进泵管道流向去离子水出泵管道清洗镀液后的衬底，清洗的废水流入废水槽；清洗后的衬底移至生产线传送带上的干燥箱内，干燥后在衬底上形成一层厚度10nm的CdS薄膜，即铜铟镓硒太阳电池缓冲层。 
本实用新型的工作原理在于，利用动态结晶的方法，使镀液在衬底接触处结晶。控制镀液的温度，浓度，使镀液在衬底接触面不断形成纳米厚度的II VI族化合物结晶薄膜。衬底的表面不断与新鲜的镀液相接触，因此在接触面不断有新结晶的晶体生长出，从而实现晶 状纳米厚度薄膜的镀制。利用喷淋法，将镀液均匀喷淋在衬底表面，镀液与衬底表面接触的过程中伴随着沉积反应的发生，控制镀液和衬底的界面反应，并且在镀膜期间一直保持湿润。可实现卷对卷连续化工艺的生产条件，而不必局限在传统的单片衬底镀制薄膜的情况，从而极大的提高了生产效率及产量。 

Claims (8)

1.一种铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：该装置由两端带有放卷架和收卷架的传送带、位于传送带上方的镀液喷淋装置、清洗装置及干燥箱构成；镀液喷淋装置由相互垂直并内路相通的两根以上镀液出泵管道和导液管构成，镀液出泵管道通过增压计量泵连接镀液进泵管道，导液管上固装有镀液喷嘴；清洗装置由带有清洗喷嘴的去离子水出泵管道，通过水泵与去离子水进泵管道连接为一体。
2.根据权利要求1所述的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：所述传送带下面与镀液喷嘴对应处固装有衬底加热器和衬底加热器下面的废液槽。
3.根据权利要求1所述的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：所述盛有镀液的容器下面有镀液加热器。
4.根据权利要求2所述的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：所述衬底加热器串联有热偶单元。
5.根据权利要求3所述的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：所述镀液加热器串联有热偶单元。
6.根据权利要求1所述的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：传送带的下面与清洗喷嘴对应处固装有废水槽。
7.根据权利要求1所述的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：所述镀液进泵管道和镀液出泵管道表面包有电加热套，电加热套上串联有热偶单元。
8.根据权利要求1所述的铜铟镓硒太阳电池缓冲层制备装置，其特征在于：所述镀液喷嘴为扁口喷嘴、锥口喷嘴、柱状喷嘴或高压喷嘴中的一种。 
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