专利名称：超声喷雾隧道炉及用于制备大面积二氧化锡透明导电膜的方法
技术领域：
本发明涉及超声喷雾隧道炉及大面积二氧化锡透明导电膜的制备方法。该二氧化锡透明 导电膜用于太阳电池的透明电极。属于材料的镀覆类领域。
背景技术：
中国专利申请号02150786. 4，公开了喷涂沉积大面积均匀透明导电膜扫描装置，将 衬底置于衬底托盘上，通过衬底托盘加热，沉积时让喷头进行扫描喷涂。中国专利 200520025374. 5公开了超声快速沉积法制备纳米氧化物透明导电膜的设备。其方法是将衬底 置于紫铜板加热炉上，通过加热炉和衬底的整体移动来实现对整个衬底的沉积。。这两种方法 的原理相似，但如果用于工业流水线生产，其结构较复杂。成本较高；中国专利申请号 200510013358. 9公开了超声快速沉积法制备透明导电膜的专用喷头，其中所述喷头为楔形， 喷嘴上部采用斜面设计且雾气分三路进入喷嘴。中国专利申请号200620028079. X，公开了超 声喷雾法制备透明导电膜的专用喷头，其中的雾气是从进气口进入进气管，这种喷头其狭缝 宽度在1.5mm，沉积薄膜的速度较慢。也没有设冷却水层和保温层，造成喷嘴内温度高，造 成大颗粒雾膜的生成。中国专利申请号为02150785.6公开了大面积均匀透明导电薄膜的喷 嘴，其内部压力不易控制，很容易造成成膜不均匀。发明内容本发明的目的在于提供一种超声喷雾隧道炉及用于制备大面积二氧化锡导电膜的方法。 以实现成膜均匀、获得最佳沉积参数；可降低喷嘴温度、使衬底材料表面成膜的颗粒较小， 减少大颗粒雾膜的生成；有助于废气排出、结构简单，成本低、能适合工业化流水线生产等 目的。本发明的技术方案包括加热区、工作区、退火保温区三个区域，设置在工作区衬底材 料上方的喷嘴，与喷嘴连接的超声起雾器，其特征在于，所述喷嘴上端设有5 30个雾气进气管道，喷嘴靠近隧道炉出口一侧设有废气排出通道，在废气排出通道的上方设有5-30废气 排出管道，废气排出管道与抽气泵连接。在隧道炉内装有辊，在辊上设有用于传送衬底材料的传送网带。所述喷嘴呈楔形，下端出口处设有比上端小的收口。在喷嘴外部设有喷嘴保温层、在喷嘴四周设有喷嘴水冷却层。每个雾气进气管道和废气排出管道均接有流量计。所述喷嘴带有控制与衬底材料表面距离的升降装置。所述超声喷雾隧道炉用于制备大面积二氧化锡透明导电膜的方法，其特征在于包括以 下步骤(1) 按现有技术配制F/Sn摩尔百分比为1% 10%的溶液；装入与喷嘴连接的超声起雾 器起雾；(2) 衬底材料由传送网带携带进入隧道炉，在加热区加热升温；(3) 衬底材料由传送网传送进入工作区，将温度恒定在300°C 500°C，喷嘴将起雾后 的雾气均匀喷洒在衬底材料上形成二氧化锡透明导电膜，反应后的废气由抽气泵从废气排出 管道抽出；(4) 衬底材料由传送网带送入退火保温区退火降温。本发明的优点(1)在喷嘴上设置了若干个位置相对的雾气进气管道和废气排出管道， 配合流量计及带收口设计的喷嘴，可使雾气在喷嘴内均匀混合，在沿喷嘴狭缝方向均匀喷出， 使成膜均匀。(2)喷嘴设有冷却水层和保温层，可降低喷嘴内温度。由于喷嘴内有一定温度， 雾气在喷嘴内就己经开始分解、反应，在空中形成颗粒，然后再到达衬底材料表面继续成膜。 喷嘴内温度降低，使得到达衬底材料表面成膜的颗粒较小，减少大颗粒雾膜的生成。(3)喷 嘴设有废气排气管道和抽气泵，可在喷嘴内形成单向气流，有助于废气排出及制备出均匀、 表面光滑的薄膜并可降低HC1对网带的腐蚀；(4)带有升降装置，有助于调整喷嘴与衬底表 面距离，获得最佳沉积参数。(5)超声喷雾隧道炉采用网带传送，结构简单，适合工业化流 水线生产。
图1为超声喷雾隧道炉整体结构示意图；图2为喷嘴侧视图；图3为喷嘴俯视图。图中1为隧道炉保温层，2为传送网带，3为加热区，4为工作区，5为退火保温区，6为衬 底材料，7为加热管，8为辊，9为喷嘴保温层，10为喷嘴水冷层，11为雾气进气管道，12 为废气排出管道，13为废气排出道，14为流量计，15为超声起雾器，16为反应溶液，17为 抽气泵，18为冷却水进水管道，19为冷却水出水管道。
具体实施方式
实施例l:超声喷雾隧道炉结合附图在隧道炉外设有保温层l，隧道炉包括加热区3、工作区4和退火保温区5。在工 作区4内设有的喷嘴与超声起雾器15连接。在喷雾隧道炉内设有加热管7，炉内装有辊8， 辊8上装有传送网带2，衬底材料6放置于传送网带2上传送。衬底材料6在加热区3进行 加热，在工作区4沉积，在退火保温区5退火降温。升温、工作区温度及退火保温区温度均 由计算机监控。在喷嘴外部设有喷嘴保温层9、在喷嘴四周设有喷嘴水冷却层10。喷嘴水冷却层与冷却水进 水管道18连接，由冷却水出水管道19排出。雾气进气管道ll于喷嘴上端一字排开，每个雾 气进气管道11均设有流量计14。废气排出管道13于喷嘴靠近隧道炉出口一侧。废气排气管 道12于废气排气道13上端， 一个废气排出管道12与一个雾气进气管道11相对应。每个废 气排出管道12与抽气泵17相连。沉积时，打开超声起雾器15起雾，再打开空气压縮机让载 气携带雾气进入喷嘴。调节每个废气排出管道12上的流量计14，使所有从每个雾气进气管 道11进入的雾气流量与从每个废气排出管道12排出的废气流量相等，在喷嘴中形成从雾气 进气管道ll至喷嘴，然后均匀喷洒在衬底材料6表面，再从废气排出管道12排出的单向气 流。实施例2:超声喷雾法制备大面积透明导电薄膜的方法，包括以下步骤(1) 按现有技术配制F/Sn摩尔百分比为1% 10%的溶液；装入与喷嘴连接的超声起雾 器起雾；(2) 衬底材料由传送网带携带进入隧道炉，在加热区加热升温；(3) 衬底材料由传送网传送进入工作区，将温度恒定在300'C 50(TC，喷嘴将起雾后 的雾气均匀喷洒在衬底材料上，整个衬底材料6表面都将沉积透明导电薄膜，反应后的废气 由抽气泵从废气排出管道抽出；(4) 衬底材料由传送网带送入退火保温区退火降温。 采用此设备和方法制备大面积二氧化锡透明导电膜耐酸碱腐蚀、方块电阻小、光透过率好，同时附着力强。
权利要求
1.一种超声喷雾隧道炉，包括加热区、工作区、退火保温区三个区域，设置在工作区衬底材料上方的喷嘴，与喷嘴连接的超声起雾器，其特征在于，所述喷嘴上端设有5～30个雾气进气管道，喷嘴靠近隧道炉出口一侧设有废气排出通道，在废气排出通道的上方设有5-30废气排出管道，废气排出管道与抽气泵连接。
2. 根据权利要求1所述的一种超声喷雾隧道炉，其特征在于，在隧道炉内装有辊，在辊 上设有用于传送衬底材料的传送网带。
3. 根据权利要求1所述的一种超声喷雾隧道炉，其特征在于，所述喷嘴呈楔形，下端出 口处设有比上端小的收口。
4. 根据权利要求1所述的一种超声喷雾隧道炉，其特征在于，所述喷嘴外部设有喷嘴保 温层、喷嘴四周设有喷嘴水冷却层。
5. 根据权利要求1所述的一种超声喷雾隧道炉，其特征在于，每个雾气进气管道和废气 排出管道均接有流量计。
6. 根据权利要求1所述的一种超声喷雾隧道炉，其特征在于，所述喷嘴带有控制与衬底 材料表面距离的升降装置。
7. 一种权利要求l所述超声喷雾隧道炉用于制备大面积透明二氧化锡导电膜的方法，其 特征在于包括以下步骤包括以下步骤(1) 按现有技术配制F/Sn摩尔百分比为1% 10%的溶液；装入与喷嘴连接的超声起雾 器起雾；(2) 衬底材料由传送网带携带进入隧道炉，在加热区加热升温；(3) 衬底材料由传送网传送进入工作区，将温度恒定在30(TC 50(TC，喷嘴将起雾后 的雾气均匀喷洒在衬底材料上形成二氧化锡透明导电膜，反应后的废气由抽气泵从废气排出 管道抽出；(4) 衬底材料由传送网带送入退火保温区退火降温。
全文摘要
本发明公开了一种超声喷雾隧道炉及用于制备大面积二氧化锡透明导电膜的方法。超声喷雾隧道炉包括加热区、工作区、退火保温区三个区域，设置在工作区衬底材料上方的喷嘴，与喷嘴连接的超声起雾器，所述喷嘴上端设有5～30个雾气进气管道，喷嘴靠近隧道炉出口一侧设有废气排出通道，在废气排出通道的上方设有5-30废气排出管道，废气排出管道与抽气泵连接。本发明可使雾气在喷嘴内均匀喷出，成膜均匀；可降低喷嘴内温度，可减少大颗粒雾膜的生成；可有助于废气排出及制备出均匀、表面光滑的薄膜并可降低HCl对网带的腐蚀；其升降装置有助于调整喷嘴与衬底表面距离，获得最佳沉积参数。采用网带传送，结构简单，适合工业化流水线生产。
文档编号F27B9/02GK101566430SQ20091004334
公开日2009年10月28日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者彭星煜, 广 李, 亿 羊 申请人:湖南师范大学