专利名称：一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及CdTe薄膜太阳能电池，具体是指一种专用于CdTe薄膜太阳能电池制备工艺过程中用的热处理装置。
背景技术：
薄膜太阳能电池的研究近十年来受到高度重视，其中，n-CdS/p-CdTe异质结多晶薄膜太阳能电池在大面积电池的研制，规模化生产的发展，低的生产成本等方面，显现出其它太阳能电池无法比拟的优势。因此CdTe薄膜太阳电池市场前景被普遍看好，已经成为美、德、日、意等国研究开发的主要对象，在产业化上也取得重要进展，组件生产企业纷纷建立。在应用方面，CdTe/玻璃外形美观，可以用于大面积屋顶材料；CdTe/柔性衬底(如钥箔片、不锈钢和聚酰亚胺等)可以根据不同的安装对象改变衬底的弯曲程度，在光伏与建筑一体化领域应用广泛，近年来CdTe薄膜太阳电池的市场占有份额大幅增长。CdTe材料是I1- VI族化合物直接带隙半导体，能带宽度1. 45eV,与太阳光谱匹配较好，CdTe材料的光吸收系数在IO5CnT1范围，在紫外到825nm(截至波长)的波长范围，只需要几个毫米厚的薄膜就能吸收99%左右的入射电磁辐射，因此CdTe吸收层可以做的很薄。n-CdS能带宽度2. 4eV, n-CdS/p-CdTe异质结薄膜太阳能电池的理论转换效率达28%(Voc=1050mV, Isc=30. 8mA / cm2，FF=83. 7%)，在使用中没有光致衰减，稳定性好。
对于上层配置的CdTe薄膜太阳能电池，其中的退火热处理是制备高效CdTe薄膜太阳能电池关键的一道工艺，作用是①促进CdS/CdTe的界面扩散，形成CdSgTex界面层，减少界面的晶格失配程度，降低界面缺陷态的浓度，从而提高效率；②使得CdTe薄膜的再结晶和晶粒长大，减少晶界缺陷能够钝化缺陷、热激活和提高吸收层的载流子寿命。实验室中通常的CdTe的热处理方法主要有两类，一种是通过在CdTe薄膜表面沉积或者涂敷一层CdCl2，然后在380°C -450°C下热处理30 40分钟；另一种是将CdCl2制备在平板石英玻璃表面作为蒸发源，热处理时将CdCl2挥发到CdTe薄膜表面，然后在380°C _450°C下热处理30 40分钟。上述工艺过程一般在一个石墨舟中进行，由于CdCl2易吸收水汽潮解，影响退火后的薄膜质量，通常在热处理前要对样品和CdCl2源加热去水分。另一方面CdCl2热处理在碲化镉膜面形成了一高阻氧化层和大量的CdCl2残留物。上述氧化膜和CdCl2残留物需要另外的温水浸泡和酸腐蚀才能去除。但是水溶液的引入，很可能导致CdTe薄膜太阳能电池效率的衰减。
发明内容针对上述CdTe薄膜太阳能电池在热处理中存在的问题，本实用新型提供了一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置。本实用新型的一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置，包括石墨舟和石英支架。所述的石英支架是一个长方形框架，框架长度方向两端横条的两头各超出石英支架宽度1mm，用于防止石英支架在石墨舟内移动过位。框架的长度方向末端横条中间设有一推动石英支架在石墨舟内移动的手柄。石英支架内置有相互平行的四根内横条，将石英支架从前向后分为三个区域，第一区域为样品除湿区域，第二区域为样品热处理区域，第三区域为样品降温区域。样品热处理区域和样品降温区域各由两条内横条划分组成，样品热处理区域和样品降温区域之间间隔50 100mm,离开样品热处理区域前50 IOOmm为样品除湿区域。所述的石墨舟由石墨舟体和石墨盖板组成，石墨舟体为方形盒状，石墨舟体上部内壁四周有一 L型的止口，用于搁置待热处理的样品，石墨舟体下部相对二侧壁开有一长方形的窗口，用于石英支架贯通其中移动。在样品热处理区域和样品降温区域的两横条上各设置有堵块，堵块的大小要与石墨舟体下部的长方形窗口的尺寸相匹配。并使当石英支架在推入样品热处理区域或样品降温区域时，堵块正好堵住长方形窗口。样品热处理区域的两横条上设置的堵块6上还开有几个用于气体流通的小孔。样品热处理区域的两内横条内侧还用于搁置CdCl2源片。并使置于石墨舟内的待热处理的样品表面和CdCl2源片表面的距离保持在2mm 3mm。本实用新型的显著特点在于1.本热处理装置可以一次完成中温去除水分，高温退火和降温过程，避免了 CdCl2残留物污染及CdTe薄膜表面氧化。2.由于CdTe薄膜表面在退火后没有CdCl2残留物污染和氧化，在随后的电池工艺中省去了清洁CdTe薄膜表面的工序，同时由于避免了水溶液的引入，从而降低了由此引起的CdTe薄膜太阳能电池转换效率的衰减。
图1为本实用新型的一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置的结构示意图。图2为本实用新型的石墨舟的侧面结构示意图。图3为本实用新型的石英支架的平面图，图中的虚线为样品除湿区域和样品热处理区域之间的间隔划分线。图4为本实用新型的石英支架上安装好堵块和CdCl2源片的平面图。图5为本实用新型的堵块平面图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式
作详细说明一种专用于CdTe薄膜太阳能电池的热处理装置，包括石墨舟I和石英支架2。所述的石英支架2是一个长方形框架，框架长度方向两端横条201的两头各超出石英支架宽度1mm，用于防止石英支架在石墨舟内移动过位。框架的长度方向末端横条中间设有一推动石英支架在石墨舟内移动的手柄202。石英支架2内置有四根内横条203，样品热处理区域4和样品降温区域5各由两条内横条203划分组成，样品热处理区域和样品降温区域之间间隔50 100mm，目的是要保证样品热处理时工作气体能在石墨舟内流通。样品除湿区域3和样品热处理区域4之间也间隔50 100mm，目的是要保证样品除湿时，湿气能充分跑出挥发。所述的石墨舟由石墨舟体101和石墨盖板102组成，石墨舟体为方形盒状，石墨舟体上部内壁四周有一 L型的止口 103，用于搁置待热处理的样品，石墨舟体下部相对二侧壁开有一长方形的窗口 104，用于石英支架贯通其中移动。在样品热处理区域4和样品降温区域5的两内横条203上各设置有堵块6，堵块的大小要与石墨舟体下部的长方形窗口 104的尺寸相匹配。并使当石英支架在推入样品热处理区域4或样品降温区域5时，堵块正好堵住长方形窗口 104。样品热处理区域4的两内横条上设置的堵块6上还开有几个用于流通气体的小孔601。样品热处理区域4的两内横条203内侧还用于搁置CdCl2源片。并且使置于石墨舟内的待热处理的样品表面和CdCl2源片表面的距离保持在2mm 3mm。利用上述热处理装置热处理CdTe薄膜太阳能电池时，只需将待热处理样品7表面朝下搁置在石墨舟体的L型的止口 103上，将CdCl2源片8表面朝上放在石英支架的样品热处理区域4的两内横条203内侧上，然后将石英支架2推入石墨舟体的长方形窗口 104内，并使石英支架的样品除湿区域在石墨舟体的热处理样品下面，石墨舟两侧面的长方形窗口畅开，保持畅通，安装好后将其放入热处理炉内，即可对样品中温除湿。除湿结束后将石英支架的样品热处理区域4推入石墨舟体的热处理样品下面，并使堵块6正好分别堵住石墨舟体左右两侧面的长方形窗口 104，进行高温热处理。高温热处理结束后将石英支架的样品降温区域5推入石墨舟体的热处理样品下面，并使堵块正好分别堵住石墨舟体左右两侧面的长方形窗口，在低真空下完成降温过程，降到室温，取出样品。
权利要求1.一种专用于CdTe薄膜电池的热处理装置，包括石墨舟(I)和石英支架(2)； 所述的石英支架(2)是一个长方形框架，框架长度方向两端横条(201)的两头各超出石英支架宽度Imm ;框架的长度方向末端横条中间设有一推动石英支架在石墨舟内移动的手柄(202)； 长方形框架内置有相互平行的四根内横条(203)，将长方形框架从前向后分为三个区域，第一区域为样品除湿区域(3)，第二区域为样品热处理区域(4)，第三区域为样品降温区域(5);样品热处理区域和样品降温区域各由两条内横条划分组成，样品热处理区域和样品降温区域之间间隔50 100mm，离开样品热处理区域前50 IOOmm为样品除湿区域；所述的石墨舟由石墨舟体(101)和石墨盖板(102)组成，石墨舟体为方形盒状，石墨舟体上部内壁四周有一 L型的止口(103)，用于搁置待热处理的样品(7)，石墨舟体下部相对二侧壁开有一长方形的窗口( 104)，用于石英支架贯通其中移动； 在样品热处理区域(4)和样品降温区域(5)的两内横条(203)上各设置有堵块(6)，堵块的大小要与石墨舟体下部的长方形窗口(104)的尺寸相匹配，并使当石英支架在推入样品热处理区域(4)或样品降温区域(5)时，堵块正好堵住长方形窗口(104);样品热处理区域(4)的两内横条上设置的堵块(6)上还开有几个用于通气体的小孔(601)； CdC12源片(8)源面朝上搁置在样品热处理区域(4)的两内横条(203)内侧，并且使置于石墨舟内的待热处理的样品表面和CdC12源片表面的距离保持在2mm 3mm。
专利摘要本实用新型公开了一种专用于CdTe薄膜电池的热处理装置，该热处理装置包括石墨舟和石英支架。所述的石英支架是一个长方形框架，长方形框架从前向后分为三个区域，第一区域为样品除湿区域，第二区域为样品热处理区域，第三区域为样品降温区域。石英支架贯通石墨舟中移动，使样品分别在三个区域中完成除湿，热处理，降温。免除了CdTe薄膜和CdCl2源片吸附水分对退火薄膜质量的影响，避免CdCl2残留物污染及CdTe薄膜表面氧化，省去了随后的清洗工序及由此引起的CdTe薄膜太阳能电池转换效率的衰减。
文档编号H01L31/18GK202871841SQ20122053046
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者张传军, 邬云华, 曹鸿, 赵守仁, 王善力, 褚君浩 申请人:上海太阳能电池研究与发展中心