专利名称：超声快速沉积法制备透明导电膜的专用喷头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制备大面积纳米透明导电膜的专用喷嘴，用于光电子薄膜材料镀膜领域。
背景技术：
太阳能作为一种新型绿色能源，具有无限性、可与常规电网匹配以及无地域应用限制等特点，已经成为各国政府开发新型能源的首选。太阳电池可以直接将太阳能转换为电能，不会对环境产生任何污染。而非晶硅薄膜太阳电池有良好的半导体光电子学性能和低成本、大规模的生产使之在与其它半导体器件的竞争中具有突出的优势。薄膜电池制造工艺是通过在玻璃、塑料等廉价衬底上，采用低温制备技术，依次沉积薄膜光伏材料而成，工艺技术简单，便于大面积连续化生产。太阳电池实现薄膜化，大大节省了昂贵的半导体材料。因此国际上普遍认为光伏发电能大幅度降低成本的希望在薄膜电池。而透明导电膜是太阳能电池最基础的材料。
太阳电池透明导电膜是一种透明半导体材料，具有优异的光学和电学性能，在其它电子器件、显示器件、建筑材料领域具有广阔的应用前景。现在制备导电膜的主要沉积技术为物理气相沉积(具体以射频和直流磁控溅射为主)和真空条件下的化学气相沉积(以LPCVD和PECVD为主)。化学气相沉积(CVD)，但它们设备复杂、生产成本高。因此目前成本仍然是太阳能电池大规模推广应用的瓶颈。超声喷雾快速沉积技术制备太阳电池透明导电膜的方法采用超声雾化技术，可连续生产。与其它镀膜工艺相比，该工艺具有设备简单、工艺简单、均匀性和重复性好的优点。所制薄膜耐酸碱腐蚀，方块电阻小、光透过率好，同时附着力强。而且制造工艺可达到其它镀膜法相同的效果，见中国专利ZL99116819.4。但该发明仅为实验室小面积试验所用，其中超声喷雾喷嘴并不适合制备大面积透明导电膜。另外，专利ZL02150785.6的二维喷嘴对喷雾的流量、压力、温度均有严格要求。不仅要求喷雾流量大。而且喷嘴内部压力高制成的薄膜才能保证均匀，否则容易形成斑马条和均匀性不好。同时在高温下，多狭缝式喷口容易使喷气均匀性受到破坏，而使所生成的薄膜的厚度和性能呈现不均匀性。
发明内容
本发明根据目前制备太阳电池透明导电膜快速沉积技术现状，结合制备大面积导电膜的实际要求，提出新型专用喷嘴的设计方法。
本发明的技术方案超声快速沉积法制备透明导电膜的专用喷头，它包括进气口、进气管、喷嘴、喷口；雾化气从进气口进入进气管，分成三路进入喷嘴，再从喷口喷出；其特点在于用超声喷雾方法将化学溶液雾化后通过进气口、进气管均匀进入到喷嘴内部后，由喷嘴的设计尺寸决定喷嘴内部雾化气的压力迅速均匀分布，最后通过喷口均匀地喷涂在20×20cm2大面积玻璃衬底上。
本发明的有益效果是1.喷嘴根据流体力学及空气动力学原理设计，结构简单，加工容易。
2.喷嘴上部进气由三根管道组成，保证了喷嘴各点均匀进气和整个喷口压力均匀。
3.喷嘴为狭缝喷口设计，整个喷嘴为流线型，设计喷嘴内部无压力损失。
图1专用喷嘴正视2专用喷嘴俯视3专用喷嘴侧视4专用喷嘴立体图其中1.进气口 2.进气管 3.喷嘴 4.喷口具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明超声快速沉积法制备透明导电膜的专用喷头，它包括进气口、进气管、喷嘴、喷口；雾化气从进气口1进入进气管2，分成三路进入喷嘴3，再从喷口4喷出；其特点在于用超声喷雾方法将化学溶液雾化后通过进气口1、进气管2均匀进入到喷嘴3内部后，最后通过喷口均匀地喷涂在20×20cm2大面积玻璃衬底上。
喷嘴高度150mm，宽度200mm，厚度5mm，喷口为狭缝喷孔，喷口狭缝面积为20×1.5mm2。
喷嘴上部采用斜面设计，喷嘴3的容积和喷口4面积的比值决定了喷口4的压力，雾化气可以按照需要的压力均匀大面积地喷洒在匀速移动并且加热好的玻璃衬底上。
喷嘴工作过程超声振动将所配制好的溶液雾化，经过雾化气进气口1雾化气进气管2，进入喷嘴3由于雾化气经过三根进气管均匀分配后进入喷嘴，并且喷嘴上部采用斜面设计，保证了喷嘴内部压力均匀。而且喷嘴容积和喷口面积的比值决定了喷口4的压力，所以雾化气可以按照需要的压力均匀大面积地喷洒在匀速移动并且加热好的玻璃衬底上。
本发明根据制备大面积导电膜工艺的实际要求，设计了一种大面积均匀透明导电薄膜的专用喷嘴，该喷嘴为单狭缝式，可以制备衬底尺寸为20×20cm2的透明导电膜。喷雾量应与喷口的长度成正比，而喷口的长度决定玻璃衬底的尺寸。在实际生产中可以按照衬底尺寸采用本发明的方法设计合适的喷嘴。
在工艺上喷雾量由携带气体的流量决定，同时必须配备专用的扫描系统后可获得大面积均匀透明导电薄膜。本发明与扫描装置配套使用时，进气管道将雾化后的制备导电膜的溶剂均匀送到喷嘴所容的空间范围内，同时将喷嘴固定。扫描时玻璃衬底在传动装置带动下匀速行进；衬底匀速通过喷口的速度在0.1～0.3mm/S，到达喷口时衬底温度应达450℃左右。参与反应的雾化汽均匀大面积地喷洒在加热好的衬底上。衬底表面处的温度是重要的参数，其温度越离，其可见光透过率越高，电阻越低。但其温度高于600℃时会使衬底变形和降低设备使用寿命。
本发明喷嘴高度150mm，宽度200mm，厚度5mm，喷口为狭缝喷孔，喷口狭缝尺寸为20×1.5mm2。本设计尺寸可制备20×20cm2的透明导电膜，喷嘴也可根据衬底宽度的实际尺寸而改变。喷嘴上部是喷头，衬底在喷头的下部，喷嘴的喷口离衬底的距离是由化学沉积的热解反应工艺特征所决定，控制喷嘴的喷口到衬底的距离一般应该在4-50mm范围内，喷头由防腐石英玻璃材料制成。喷嘴容积和喷口面积的比例将决定喷口的压力，比值越大压力越高，同时喷口的压力也和载气流量、载气压力及雾化量有关。
采用本发明喷嘴制备的大面积透明导电薄膜，其性能指标均达到和超过传统常规方法制备的要求，更适合工业化大规模生产。
权利要求
1.一种超声快速沉积法制备透明导电膜的专用喷头，它包括进气口、进气管、喷嘴、喷口；雾化气从进气口(1)进入进气管(2)，分成三路进入喷嘴(3)，再从喷口(4)喷出；其特征在于用超声喷雾方法将化学溶液雾化后通过进气口(1)、进气管(2)均匀进入到喷嘴(3)内部后，最后通过喷口均匀地喷涂在20×20cm2大面积玻璃衬底上。
2.根据权利要求1所述的超声喷雾法制备透明导电膜的专用喷嘴，其特征在于喷嘴高度150mm，宽度200mm，厚度5mm，喷口为狭缝喷孔，喷口狭缝面积为20×1.5mm2。
3.根据权利要求1所述的超声喷雾法制备透明导电膜的专用喷嘴，其特征在于喷嘴上部采用斜面设计，喷嘴(3)的容积和喷口(4)面积的比值决定了喷口(4)的压力，雾化气可以按照需要的压力均匀大面积地喷洒在匀速移动并且加热好的玻璃衬底上。
全文摘要
本发明涉及一种制备大面积纳米透明导电膜的专用喷嘴，用于光电子薄膜材料镀膜领域。这种专用喷头，雾化气从它的进气口进入进气管，分成三路进入喷嘴，再从喷口喷出，均匀地喷涂在20×20cm
文档编号B05B1/00GK1692987SQ200510013358
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月26日 优先权日2005年4月26日
发明者赵庚申, 王庆章, 许盛之, 王瑜, 耿新华 申请人:南开大学