反应性热处理设备的制作方法

一种反应性热处理设备，特别是一种用于处理薄膜装置，并且具有一凹陷部可防止含硒气体冷凝的液态硒回流的反应性热处理设备。

背景技术：

太阳能发电是一种可再生且环保的发电方式，在太阳能发电的过程中不会产生二氧化碳或其他温室气体。也因此，太阳能发电在逐渐重视环保的现代，开始被广泛使用，现在于住宅建筑、公共设施、装置艺术或交通工具上，都能够看到太阳能发电装置。

要将阳光转换为电力，则需要太阳能电池，以储存太阳能转换的电力。太阳能电池的种类较多，其中cigs(铜铟镓硒)太阳能电池拥有较佳的转换效率、稳定性佳、弱光特性良好的优点，因此cigs太阳能电池是目前市场主流的太阳能电池的一。

传统的cigs太阳能电池，其常用的制造方法是溅镀法，将ga/cu/in等元素溅镀在mo金属基板后，再使用硒化炉在以高温450～550℃进行硒化反应。然而，请参阅图1，图1所示为习知硒化过程的示意图。在硒化炉10中，靠近炉口的低温部12温度须维持在250℃以下，避免o形环劣化导致漏气。然

而，当炉中的硒气体14靠近低温部12时，硒气体14会冷凝成液态硒且顺着低温部的炉壁向下流，并顺着炉壁下方回流到高温部11中。回到高温部11的冷凝液态硒又会产生气化作用，并与原本在高温区的气体混合，导致硒气体14浓度变化，进而影响制造过程的稳定性。因此，本发明的有益效果是可避免冷凝的液态硒回流高温区，维持硒反应的稳定性，提高薄膜装置加工的良率。

技术实现要素：

本发明的有益效果是提供一种反应性热处理设备，可避免冷凝的液态硒回流高温区，维持硒反应的稳定性，提高薄膜装置加工的良率。

本发明提供一种反应性热处理设备，适于处理一薄膜装置，该反应性热处理设备包括一炉管。炉管沿着一方向延伸，具有一第一端与一第二端，该炉管还包括一高温部、一低温部及一阀门。高温部靠近该第二端，用以摆放薄膜装置。低温部靠近该第一端，具有一气密结构。阀门设置于该第一端。其中，该低温部的一内侧壁具有一凹陷部，此凹陷部与该高温部的一内侧壁形成一段差。

上述的反应性热处理设备，其中，低温部的凹陷部以外的内侧壁，是与高温部的内侧壁切齐。

上述的反应性热处理设备，其中，凹陷部是延伸通过整个低温部。

上述的反应性热处理设备，其中，高温部与低温部是以相同材料制成。

上述的反应性热处理设备，其中，高温部与该低温部是以石英制成。

上述的反应性热处理设备，其中，高温部与该低温部是一整体结构。

上述的反应性热处理设备，其中，高温部与该低温部是以不同材料制成。

上述的反应性热处理设备，其中，低温部是以不锈钢制成。

上述的反应性热处理设备，还包括一容器，该容器与该凹陷部嵌合。

上述的反应性热处理设备，其中，高温部的长度大于该低温部的长度。

本发明还提供一种反应性热处理设备的制造方法，包括：

提供一炉管，该炉管沿着一方向而设置，该炉管还包括一第一端与一第二端，该炉管包括一高温部与一低温部，该高温部是靠近该第二端并用以放置一薄膜装置，该低温部靠近该第一端且还具有一气密结构；及

在该低温部的内侧壁上形成一凹陷部，该凹陷部与该高温部的内侧壁形成一段差。

上述的反应性热处理设备的制造方法，还包括：形成一容器与该凹陷部嵌合。

上述的反应性热处理设备的制造方法，其中，该高温部的长度大于该低温部的长度。

上述的反应性热处理设备的制造方法，其中，该高温部与该低温部是以相同材料形成。

上述的反应性热处理设备的制造方法，其中，该高温部与该低温部是以不同材料制成。

上述的反应性热处理设备的制造方法，其中，该低温部是以不锈钢形成。

本发明还提供另一种反应性热处理设备的制造方法，包括：

提供一第一炉管；

提供一第二炉管，该第二炉管具有一气密结构，其中该第一炉管的长度大于该第二炉管的长度，该第二炉管的截面积大于该第一炉管的截面积；

接合该第一炉管与该第二炉管，使该第一炉管与该第二炉管的交界处形成一段差。

上述的反应性热处理设备的制造方法，其中，该第一炉管与该第二炉管为不锈钢材质。

上述的反应性热处理设备的制造方法，其中，该第一炉管与该第二炉管为石英材质。

上述的反应性热处理设备的制造方法，其中，该第一炉管为石英，该第二炉管为不锈钢。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1所示为习知硒化过程的示意图。

图2a所示为第一实施例的反应性热处理设备。

图2b所示为另一实施例的反应性热处理设备。

图3a与图3b所示为另一实施例的反应性热处理设备。

图4所示为又一实施例的反应性热处理设备。

图5所示为反应性热处理设备的制作方法。

图6所示为另一实施例的反应性热处理设备的制作方法。

具体实施方式

请参阅图2a，图2a所示为第一实施例的反应性热处理设备200。本发明的反应性热处理设备200适于处理一薄膜装置211。薄膜装置211在本实施例中为cigs薄膜太阳能电池，且膜薄装置211是放置在反应性热处理设备200中以溅镀法进行加工，在高温中将硒沉积于薄膜装置211的表面并进行硒反应。

反应性热处理设备包括一炉管201，炉管201是沿着一方向延伸，且炉管201具有一第一端202与一第二端203。第二端203是相对于第一端202，且第二端203与第一端202分别是设置于炉管201的两端。炉管201还包括一高温部210与一低温部220。在本实施例中，高温部210的长度是大于低温部220的长度。

高温部210靠近第二端203，高温部210是主要处理薄膜装置211的区域，故薄膜装置211是放置在高温部210中。高温部210中温度可达摄氏450～550度，让薄膜装置211可在高温部210中进行硒化反应，而在硒化反应进行期间，炉管201中的含硒气体14会往低温部220流动。含硒气体14可为例如氮气或氩气等钝气混入一定比例气态硒或硒化合物的流体。

低温部220是靠近第一端202，低温部220包括一凹陷部221、一气密结构222与一阀门223。在本实施例中，气密结构222为o形环。低温部220可将炉管201中的含硒气体14降温至约摄氏250度或更低的温度，避免过高的温度使气密结构222劣化而漏气，因此低温部220还适于保护气密结构222。低温部220的管壁中或管壁外侧可设置冷却装置如冷却管以容纳冷却流体，协助降低及/或维持低温部的温度。凹陷部221是设置于低温部220的内侧壁，且凹陷部221使低温部220的凹陷部221处的内侧壁与高温部210的内侧壁形成一段差d。当含硒气体14因温度差而自高温部210进入低温部220后，含硒气体14的硒会因为温度下降而冷凝，冷凝硒会沿着低温部220的管壁向下流，并且累积在低温部220的管壁底部，进入凹陷部221中。而在另一实施例中，请参阅图2b，图2b所示为另一实施例的反应性热处理设备200。在此实施例中，凹陷部221还设有一容器224与该凹陷部嵌合，该容器224例如为坩锅，可用于储存经自含硒气体14冷凝的液态硒。在硒化反应结束后可定期清理容器224累积的冷凝硒，必要时该容器可自该凹陷部取下，以方便清除堆积的冷凝硒。

在本实施例中，低温部220中凹陷部221的外的内侧壁是与高温部210的内侧壁切齐。并且，高温部210与低温部220是一整体的结构，故高温部210与低温部220采用相同的材料以一体成形的方式制成，例如为高温部210与低温部220的炉管203为一体成形的石英管；高温部210与低温部220亦可为不同材料套接的方式，例如高温部210为石英管，低温部220为不锈钢材质。此外，凹陷部221是形成于低温部220的内侧壁上，因此并未使炉管201的外径改变。请参阅图3a与图3b，图3a与图3b所示为另一实施例的反应性热处理设备200。在图3a的实施例中，凹陷部221是凸出炉管201而形成。而在图3b的实施例中，容器224则设置于凹陷部221下方，并与该凹陷部嵌合。凹陷部221可为一封闭部件如图3a所示，或者凹陷部221可具有一开口如图3b所示以与容器224嵌合。

当含硒气体14因温度差而自高温部210进入低温部220后，含硒气体14的硒会因为温度下降而冷凝，冷凝硒会沿着低温部220的管壁向下流，并且累积在低温部220的管壁底部，进入凹陷部221中。换言的，含硒气体14因冷却而冷凝的液态硒会被储存在凹陷部221中，避免冷凝液态硒顺着炉管201底部回流至高温部210，再次气化而改变炉管201内的含硒气体14的硒浓度。如此一来，高温部不再因为含硒气体14的冷凝液态硒回流而导致高温部210中的气体浓度不稳定，进而影响处理薄膜装置211的稳定性。

请参阅图4，图4所示为又一实施例的反应性热处理设备300。本实施例的反应性热处理设备300是由第一炉管312与第二炉管324连接而成，其中第二炉管324的截面积是大于第一炉管312的截面积。第二炉管324内形成低温部320，第一炉管312内部则形成高温部310，高温部310与低温部320的功效与前述实施例相似，故在此不再赘述。由于第一炉管312的管径大于第二炉管324的管径，因此在第一炉管312与第二炉管324接合的后，第一炉管312与第二炉管324的管径差会在第一炉管312与第二炉管324的交界处形成一凹陷部321，且凹陷部321是延伸通过整个低温部320。凹陷部321能够储存进入低温部320而顺着管壁向下流动的冷凝液态硒，避免冷凝液态硒回流至高温部310。在本实施例中，第一炉管312与第二炉管324可以是相同材料，例如石英管或不锈钢管套接形成；也可以不同材料所形成，例如第一炉管312是以石英形成，第二炉管324则是以不锈钢形成。在某些实施例中，第一炉管312是以不锈钢形成，第二炉管324是以石英形成。

请参阅图5及图2a与图2b，图5所示为图2a与图2b中的反应性热处理设备200的制作方法。首先，提供一炉管201(步骤a10)，且炉管是沿着一方向而设置，该炉管201具有一第一端202与一第二端203，炉管201中包括了一高温部210与低温部220。其中，高温部210是靠近第二端203，且高温部210中放置了一薄膜装置211；而低温部220靠近第一端202，低温部220中还具有一气密结构222。在某些实施例中，高温部210的长度是大于低温部220的长度。接下来，在低温部220中的内侧壁形成一凹陷部221(步骤a20)，且该凹陷部221与高温部210的内侧壁形成一段差。在某些实施例中，还形成一容器224与该凹陷部221嵌合，该容器224例如为坩锅，可用于装盛低温部220中沉降的冷凝硒。此外，在本实施例中，低温部220是以不锈钢形成。但在不同的实施例中，低温部220与高温部210可采用相同的材料形成，也能够采用不同的材料形成。

请参阅图6及图4，图6所示为另一实施例的图4中的反应性热处理设备300的制作方法。首先，提供一第一炉管312(步骤b10)，第一炉管312是形成高温部310，并且适于处理该薄膜装置311。再来，提供一第二炉管324(步骤b20)，第二炉管234还具有一气密结构322，且第二炉管324能够形成低温部320，该低温部320能够保护气密结构322。其中，第一炉管312的长度是大于第二炉管324的长度，且第二炉管324的截面积是大于第一炉管312的截面积。步骤b10与步骤b20的顺序可互换。

接下来，将第一炉管312与第二炉管324接合(步骤b30)，接合方式例如为烧结。由于二炉管324的截面积是大于第一炉管312的截面积，使得第一炉管312与第二炉管324的交界处形成一段差d(如图4所示)。段差d则形成了凹陷部321，凹陷部321能够储存在低温部320冷凝的液态硒。而段差d的存在能够阻挡冷凝液态硒回流高温部310，让高温部310硒化反应的气体浓度保持稳定，进一步维持整个硒化反应过程稳定进行。

在本实施例中，反应性热处理设备300是由第一炉管312与第二炉管324接合而成，第一炉管312与第二炉管324可采用相同材质，也能够采用不同的材质。例如，第一炉管312采用石英材质，第二炉管324采用不锈钢材质；在另一实施例中，第一炉管312与第二炉管324均采用不锈钢材质；又在另一实施例中，第一炉管312与第二炉管324均采用石英材质。本领域具通常知识者应可得知，第一炉管312与第二炉管324的材质可根据反应性热处理设备300的设计需求而更变。

本发明的反应性热处理设备200、300在低温部220、320中设置至有一凹陷部221、321，当含硒气体14因温度差从高温部210、310流往低温部220、320时，含硒气体14的温度降低便会让硒冷凝成液态硒，冷凝液态硒会沿着低温部220的管壁向下流，并且累积在低温部220的管壁底部，再流入凹陷部221、321中，而不会顺着炉管203、303回流至高温部210、310，保持高温部210、310中硒气体浓度的稳定。因此，凹陷部221、321的设置能够大幅度的提高薄膜装置制成的稳定性。上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。