一种紫外光化学水浴沉积法制备薄膜的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体光电材料与器件技术领域，具体地，涉及一种紫外光化学水浴沉积法制备薄膜的装置。
【背景技术】
[0002]近年来，由于能源的过度消耗和环境污染的逐渐加重，可再生能源的利用与开发显得越来越紧迫，这是人类正面临着一项重大的挑战，也为各种新能源技术带来了巨大的机遇。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭、清洁高效的可再生能源并且太阳能光伏发电将取之不尽的辐射到地面上的太阳能通过太阳电池等光伏器件的光电转换而源源不断地转变成为电能，已经成为可再生能源中最安全、最环保和最具潜力的竞争者。目前，薄膜太阳能电池已经成为了发展趋势的主流，而直接带隙材料组成的多元化合物薄膜太阳能电池(碲化镉CdTe、铜铟砸CuInSe2和铜铟镓砸CuIn !￡6&1_!^62等)具有较高的转换效率、易于大规模生产等优点，成为了目前最具有发展潜力的太阳能电池材料，吸引了业界的广泛关注。
[0003]目前，工业化生产的太阳能电池实际转换效率受窗口层材料一一硫化镉薄膜的质量影响很大。硫化镉的禁带宽度约为2.42eV，作为一种重要的半导体材料，由于其能允许绝大部分的可见光透过而被广泛用作薄膜太阳能电池的窗口材料。因此，硫化镉薄膜质量的好坏直接影响太阳能电池的转换效率。
[0004]现有的制备硫化镉等薄膜多采用光化学水浴法制备的装置，存在反应溶液浓度、PH值等不能随时调控，反应溶液不能循环利用，产生废液较多等缺陷，不利于工业化生产中对材料利用率和生产成本的控制。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型配合紫外光水浴沉积法制备薄膜，提供一种新的装置，该装置结构简单，能根据反应的需要在反应过程中及时调整反应溶液的浓度、PH值等参数，通过控制紫外光源光斑的位置和形状即可控制薄膜形状，通过光照时间控制薄膜厚度，反应溶液可以循环利用，材料利用率高，减少产生的废液，控制生产成本，非常适合用于紫外光化学水浴法制备薄膜，利于制备得到无针孔、均匀一致的高质量薄膜，适合于规模化工业生产。
[0006]本实用新型的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
[0007]—种紫外光化学水浴沉积法制备薄膜的装置，包括源溶液供应装置、溶液混合装置、紫外光化学反应装置和紫外光光源系统，所述源溶液供应装置通过管道与溶液混合装置连通，所述溶液混合装置的出液口通过管道与紫外光化学反应装置的进液口连通，所述紫外光化学反应装置的出液口再通过回流管道与溶液混合装置的进液口连通，所述紫外光光源系统在紫外光化学反应装置上方。
[0008]本实用新型装置使用时，将反应溶液装入源溶液供应装置，通过管道将反应溶液输入溶液混合装置混合均匀后，再输入紫外光化学反应装置中，将衬底浸入紫外光化学反应装置中的溶液中，通过控制紫外光化学反应装置的进液口和出液口流速使装置内溶液的液面保持稳定，打开紫外光光源系统，使紫外光照射在紫外光化学反应装置内的衬底上，控制紫外光源光斑的位置和形状即可控制薄膜形状，通过光照时间控制薄膜厚度，材料利用率高，产生的废液也少很多，利于制备得到无针孔、均匀一致的高质量薄膜。
[0009]优选地，所述源溶液供应装置设有若干个相互独立的容器，各个容器和溶液混合装置之间均通过管道连通。
[0010]优选地，所述若干个容器与溶液混合装置之间连通的每个管道上均设有泵。将不同的反应溶液分别盛装在源溶液供应装置的相互独立的各容器中，通过控制输液管道上的泵来控制不同容器中反应溶液的流量。
[0011]为使反应溶液混合均匀，优选地，所述溶液混合装置内设有搅拌装置。
[0012]为便于监控混合溶液的理化性质，优选地，所述溶液混合装置中设有温度传感器和pH传感器。
[0013]优选地，所述与紫外光化学反应装置进液口和出液口连接的管道上均设有泵。利于控制紫外光化学反应装置的进液流速和出液流速，使得紫外光化学反应装置内的溶液液面保持稳定。
[0014]优选地，所述回流管道上设有过滤器，过滤循环液中的颗粒杂质。
[0015]优选地，所述紫外光化学反应装置内设有放置衬底的支架。
[0016]优选地，所述紫外光光源系统包括一组相互平行且功率可调的紫外灯和电源控制
目.0
[0017]优选地，所述紫外灯为功率50~500 mW/cm2，波长185nm或254nm的低压汞灯。
[0018]本实用新型装置可用于紫外光化学水浴沉积法制备薄膜，更优选地，用于制备硫化镉或硫化锌薄膜。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0020]本实用新型装置结构简单，能根据反应的需要在反应过程中及时调整反应溶液的浓度、PH值等参数，通过控制紫外光源光斑的位置和形状即可控制薄膜形状，通过光照时间控制薄膜厚度，反应溶液可以循环利用，材料利用率高，减少产生的废液，控制生产成本，非常适合用于紫外光化学水浴法制备薄膜，利于制备得到无针孔、均匀一致的高质量薄膜，适合于规模化工业生产。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型紫外光化学水浴法制备薄膜的装置示意图。
[0022]图注:111~114为源溶液供应装置的四个相互独立的容器；121-泵；122_溶液混合装置；123_搅拌装置；124-温度传感器；125-pH传感器；131-泵；133-衬底；134_支架；135-紫外光化学反应装置；141_紫外光光源系统；141a-电源控制装置；141b_紫外灯；151-过滤器;152_泵。
【具体实施方式】
[0023]下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0024]实施例1
[0025]本实施例提供一种紫外光化学水浴法制备薄膜的装置，见图1，包括源溶液供应装置、溶液混合装置122、紫外光化学反应装置135和紫外光光源系统141，所述源溶液供应装置包括四个相互独立的容器111、112、113、114，分别通过管道与溶液混合装置122连通，所述溶液混合装置122的出液口通过管道与紫外光化学反应装置135的进液口连通，所述紫外光化学反应装置135的出液口再通过回流管道与溶液混合装置122的进液口连通，所述紫外光化学反应装置135内设有放置衬底133的支架134，所述紫外光光源系统141在紫外光化学反应装置135上方。
[0026]更具体地，所述源溶液供应装置的四个容器111~114和溶液混合装置122之间均通过管道连通，每个管道上均设有蠕动泵121。所述溶液混合装置122内设有搅拌装置123，将源溶液供应装置输入的四种溶液充分混匀。所述溶液混合装置122中还设有温度传感器124和pH传感器125，用于监控溶液混合装置122中的溶液性质。所述与紫外光化学反应装置135进液口连接的管道上设有蠕动131，与出液口连接的回流管道上设有蠕动泵153和过滤器151。所述紫外光光源系统141由电源控制装置141a和一组相互平行且功率可调的紫外灯141b组成，所述紫外灯141b为波长254nm的低压汞灯。
[0027]将上述装置用于制备硫化镉薄膜时，使用方法为:将反应溶液CdSO4溶液、EDTA溶液、Na2S2O3溶液和稀H2SO4溶液分别盛装至源溶液供应装置的四个相互独立的容器111~114，通过控制泵121控制反应溶液输入溶液混合装置122的流量，待反应溶液输入溶液混合装置122后，打开搅拌装置123，使四种溶液充分混合；同时，观察pH传感器125的示数，及时调节稀H2SO4溶液(5%)的流量，使溶液混合装置122中混合溶液的pH值保持在一定范围内。将混合溶液通过蠕动泵121缓慢输入紫外光化学反应装置135中，将干净的玻璃衬底133浸渍于该溶液中，调节紫外光化学反应装置135进液管上的蠕动泵131和出液管上的蠕动泵153，确保液面与衬底之间的距离保持在2~5mm范围内。打开紫外灯汞灯组141b的电源控制装置141a，用紫外灯141b产生的均匀的平行光照射玻璃衬底133，照射一段时间后，获得均匀一致的硫化镉薄膜。
【主权项】
1.一种紫外光化学水浴沉积法制备薄膜的装置，其特征在于，包括源溶液供应装置、溶液混合装置、紫外光化学反应装置和紫外光光源系统，所述源溶液供应装置通过管道与溶液混合装置连通，所述溶液混合装置的出液口通过管道与紫外光化学反应装置的进液口连通，所述紫外光化学反应装置的出液口再通过回流管道与溶液混合装置的进液口连通，所述紫外光光源系统在紫外光化学反应装置上方。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述源溶液供应装置设有若干个相互独立的容器，各个容器和溶液混合装置之间均通过管道连通。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述若干个容器与溶液混合装置之间连通的每个管道上均设有泵。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述溶液混合装置内设有搅拌装置。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述溶液混合装置中设有温度传感器和pH传感器。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述与紫外光化学反应装置进液口和出液口连接的管道上均设有泵。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述回流管道上设有过滤器。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述紫外光化学反应装置内设有放置衬底的支架。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述紫外光光源系统包括一组相互平行且功率可调的紫外灯和电源控制装置。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述紫外灯为功率50~500mff/cm2，波长185nm或254nm的低压未灯。
【专利摘要】本实用新型涉及一种紫外光化学水浴沉积法制备薄膜的装置。该装置包括源溶液供应装置、溶液混合装置、紫外光化学反应装置和紫外光光源系统，所述源溶液供应装置通过管道与溶液混合装置连通，所述溶液混合装置的出液口通过管道与紫外光化学反应装置的进液口连通，所述紫外光化学反应装置的出液口再通过回流管道与溶液混合装置的进液口连通，所述紫外光光源系统在紫外光化学反应装置上方。本实用新型装置结构简单，通过控制紫外光源光斑的位置和形状即可控制薄膜形状，通过光照时间控制薄膜厚度，反应溶液可以循环利用，材料利用率高，非常适合用于紫外光化学水浴法制备薄膜，利于制备得到无针孔、均匀一致的高质量薄膜，适合于规模化工业生产。
【IPC分类】C23C18/14
【公开号】CN204676152
【申请号】CN201520237801
【发明人】张军, 邵乐喜, 廖峻
【申请人】岭南师范学院
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月20日