一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池的制备装置领域，具体涉及一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置。

背景技术：

太阳能电池是获得绿色能源、解决能源危机和环境污染的重要工具，成为了全球各国在可再生能源领域的主要研究方向。铜锌锡硫化合物作为一种直接带隙半导体，可用于薄膜太阳能电池的吸收层，吸收系数大于10⁴ cm^-1，仅需1~2μm厚度的薄膜就可以将大部分太阳光谱吸收掉，而且其组成均为地壳丰产和无毒元素，使得其成本可以极大地降低。铜锌锡硫（Cu2ZnSnS4）太阳能电池是一种理想的太阳能电池，其理论计算的光电转换效率高达33%，这使得铜锌锡硫成为太阳能电池中的研究热点。

但铜锌锡硫基薄膜太阳能电池的实验室最高转换效率仅为12.7％，其主要原因在于铜锌锡硫薄膜非常的粗糙、不平整。面对传统铜锌锡硫薄膜的弊端，需要对铜锌锡硫薄膜进行表面处理，常采用浸泡、刻蚀的处理方法以消除铜锌锡硫薄膜表面的大颗粒、杂质等，但是常规方法的处理过程涉及多道工序和设备，造成处理耗时长、效率低、成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的为消除铜锌锡硫薄膜表面的粗糙、不平整，提供一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置，样品架高度调节方便、固定牢靠，在本装置内能够完成浸泡、刻蚀、吹干、紫外线与等离子的处理工序。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置，包括箱体、箱门、样品架、洗液槽和紫外线等离子体发生器，所述箱体与箱门铰接，箱体内放置所述洗液槽，洗液槽的上方设置样品架；

所述样品架的两侧分别设置有滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠和滚珠螺母座，所述滚珠丝杠下端设置滚珠螺母座，所述滚珠螺母座的一侧固定连接有L形的支撑板，所述支撑板的下端卡接样品架，所述样品架为沿长度方向阵列开设有矩形通孔的板体，样品架下端面的两侧分别均匀设置有若干凸块；滚珠丝杠上端固定连接有齿轮，所述齿轮啮合有齿条，所述齿条的另一端啮合有齿轮轴，所述齿轮轴与箱体转动连接，箱体上端面设置有多个紫外线等离子体发生器。

进一步地，所述箱体内的左右端面均固定设置有支撑座，所述支撑座位于洗液槽的上方，支撑座通过轴承转动连接滚珠丝杠。

进一步地，所述支撑板的竖直段固定连接滚珠螺母座，支撑板水平段均匀开设有若干凹槽。

进一步地，所述凹槽为矩形槽，在凹槽内以凹槽中心为对称中心对称设置有弹簧，所述弹簧上端连接L形架，所述L形架的折弯处铰接支撑板。

进一步地，所述箱体的上端面左右两侧均设置有固定架，所述固定架的竖截面为u形，所述齿条的一端穿过固定架与齿轮轴啮合。

进一步地，所述箱体上端面中部固定有U形架，所述U形架中部通过轴承转动连接齿轮轴。

进一步地，所述齿轮轴上端穿过箱体的上端面并套合有防滑套，所述防滑套为橡胶制成的套体结构，防滑套位于箱体的外部。

进一步地，所述箱体一侧设置喷气枪，所述喷气枪的喷气口位于样品架的上方。

进一步地，所述洗液槽内设置有鼓泡器，所述鼓泡器连接有进气管，所述进气管的另一端位于箱体外部。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型设置有滚珠丝杠机构，将滚珠丝杠周向的旋转运动转化为滚珠螺母座的上下直线运动，在本实用新型外部通过旋转运动调节样品架的高度，可实现在本实用新型内部进行多个不同步骤的作业，简单易操作；通过齿条与齿轮的啮合转动滚珠丝杠机构，实现样品架的左右两侧同时升降，防止样品架的左右倾斜，L形架的弯折处铰接支撑板、水平段连接弹簧，使凸块放置在L形架上时，L形架的倾斜段能够压紧凸块，使样品架固定牢靠，可放心作业；本实用新型内设置有洗液槽、喷气枪、紫外等离子发生器，在本装置内能够完成浸泡、刻蚀、吹干、紫外线与等离子的处理工序。

附图说明

图1为本实用新型一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置的内部结构示意图。

图2为本实用新型一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置的支撑板的示意图。

图3为本实用新型一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置的图1中A处的剖视结构示意图。

图4为本实用新型一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置的样品架的结构示意图。

附图中的标号：1为箱体，2为鼓泡器，3为样品架，4为洗液槽，5为滚珠丝杠机构，501为滚珠丝杠，502为滚珠螺母座，6为紫外线等离子体发生器，7为支撑板，8为齿轮，9为齿条，10为齿轮轴，11为支撑座，12为进气管，13为凹槽，14为弹簧，15为L形架，16为固定架，17为U形架，18为防滑套，19为喷气枪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明：

如图1～图4所示，一种提高铜锌锡硫太阳能电池光电转换效率的装置，包括箱体1、箱门、样品架3、洗液槽4和紫外线等离子体发生器6，本实施例中箱体1为聚四氟乙烯材料制成的箱体，所述箱门为聚四氟乙烯材料制成的板状结构，箱体1与箱门铰接，箱体1内放置所述洗液槽4，洗液槽4为聚四氟乙烯材料制成的不封顶的矩形槽，箱体1内对应洗液槽4的上方设置样品架3，所述样品架3为沿长度方向陈列开设有矩形通孔的板体，样品架3下端面的两侧分别均匀设置有若干个凸块301，所述凸块301为正方体，本实施例中样品架3一侧的凸块301的数量为两个，箱体1内部上端面设置多个紫外线等离子体发生器6，本实施例中所述紫外线等离子体发生器6的数量为四个；

箱体1内部左、右端面均固定连接有支撑座11，本实施例中支撑座11为板状结构，支撑座11位于洗液槽4的上方，支撑座11上端面通过轴承转动连接滚珠丝杠机构5；

所述滚珠丝杠机构5包括滚珠丝杠501和滚珠螺母座502，所述滚珠丝杠501下端传动连接所述滚珠螺母座502，所述滚珠螺母座502朝向箱体1中心的一侧固定连接有L形的支撑板7，所述支撑板7的水平段均匀开设有凹槽13，本实施例中一个支撑板7上开设的凹槽13数为两个，所述凹槽13为矩形槽，凹槽13内以凹槽13中心为对称中心对称设置有弹簧14，本实施例中一个凹槽13内有两个弹簧14，弹簧14上端连接L形架15，所述L形架15包括水平段和倾斜段，L形架15的折弯处铰接支撑板7水平段的上端面，弹簧14处于平衡状态时，L形架15的水平段相对支撑板7的上端面是倾斜的，样品架3通过凸块301卡接L形架15，当凸块301放到L形架15的水平段时，由于重力作用，使L形架15的水平段紧贴支撑板7的上端面、倾斜段朝向凸块301倾斜并压紧凸块301，每个凸块301对应两个L形架15，起到卡紧固定凸块301的作用；

滚珠丝杠501上端固定连接有齿轮8，作为一种可实施方式，齿轮8距滚珠丝杠501的上端面留有距离形成光滑的插接段，箱体1的上表面对应滚珠丝杠501的位置处开设有圆形槽，滚珠丝杠501的插接段通过轴承与圆形槽转动连接，保证滚珠丝杠501的垂直度，所述齿轮8啮合有齿条9，箱体1上端面的中部焊接有U形架17、左右两侧设置有固定架16，所述固定架16的竖截面为u形，所述齿条9的一端穿过固定架16与齿轮轴10啮合，齿轮轴10的下端通过轴承设置在U形架17上，齿轮轴10的上端穿过箱体1上端面并套合有防滑套18，所述防滑套18为橡胶制成的套体结构，防滑套18位于箱体1的外部，通过旋转防滑套18带动齿轮轴10旋转、齿条9水平移动，继而带动滚珠丝杠501转动，滚珠螺母座502上下移动，实现样品架3的上下调节。

为进一步优化产品结构，所述箱体1一侧设置喷气机19、进气管12，所述喷气机19的喷气口位于样品架3的上方，所述进气管12一端位于箱体1外部、另一端穿过箱体1的一侧位于洗液槽4内并连接有鼓泡器2，所述鼓泡器2置于洗液槽4内。

本实施例的鼓泡器2采用上海禾汽玻璃仪器有限公司生产的型号为A-019201的U型鼓泡器，喷气枪19采用北京亚欧德鹏科技有限公司生产的型号为DP-BGZ-100喷气枪。在本实施例中紫外线等离子体发生器6采用等离子臭氧灯管，等离子臭氧灯管采用的是佛山市君睿光电科技有限公司生产的型号为LZ-2-J60W的直管形离子臭氧灯管。

使用本装置时，洗液槽4内放入样品浸泡液（弱酸溶液或弱碱溶液），将洗液槽4放入箱体1内部，将进气管12的一端连通鼓泡器2，将鼓泡器2放入洗液槽4内，将所需处理的附有薄膜的铜锌锡硫太阳能电池板置于样品架3上，将样品架3放在支撑板7上，使凸块301置于L形架15的水平段上，受重力作用L形架15的水平段紧贴支撑板7的上端面、倾斜段朝向凸块301倾斜并压紧凸块301，以固定样品架3，防止倾斜滑动，关闭箱门；正向旋转防滑套18，带动齿轮轴10旋转、齿条9水平移动，继而带动滚珠丝杠501转动，滚珠螺母座502、支撑板7向下移动，使样品架3下降至洗液槽4内，当铜锌锡硫太阳能电池板的上平面位于样品浸泡液内后停止旋转防滑套18；铜锌锡硫太阳能电池板开始进行浸泡、刻蚀；向进气管12通入气体，气体经鼓泡器2进入溶液内形成气泡，使样品浸泡液处于震荡状态，利于样品浸泡液与铜锌锡硫太阳能电池板表面的薄膜的接触、反应，以达到清除薄膜表面的灰尘、杂质及粗糙的大颗粒和去除薄膜内的二次相的目的；反应完成后，反向旋转防滑套18，带动齿轮轴10旋转、齿条9水平移动，继而带动滚珠丝杠501转动，滚珠螺母座502、支撑板7向上移动，样品架3升高，使铜锌锡硫太阳能电池板上升脱离洗液槽4；喷气枪19连接市电220V，开启喷气枪19对铜锌锡硫太阳能电池板进行吹干；紫外线等离子体发生器6连接市电220V，开启紫外线等离子体发生器6，对薄膜表面进行紫外线处理和等离子处理，使薄膜表面更加的干净、平整。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。