一種鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備制造技術

本實用新型專利技術涉及一種鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，包括主腔體，在主腔體內分別設置有兩個前驅物加熱臺以及基底固定槽，在前驅物加熱臺上分別設置有前驅物儲存盒，在基底固定槽上放置有若干組待沉積薄膜的基底，每組基底背靠背緊貼地放置有兩片基底，兩片基底的待沉積薄膜的表面各自朝向主腔體的一端；在主腔體的左右兩端分別連通帶有載氣進氣控制閥的載氣管道，在主腔體上還連通有抽真空裝置，在主腔體上還設置有給基底加熱的主腔體加熱裝置；在兩端的載氣管道上分別連通有溶劑蒸發裝置。本實用新型專利技術采用從主腔室的兩端同時進氣以及基底“背靠背”的排布方式使得使用該方法制備鈣鈦礦薄膜的速率提高至了現有方法的兩倍。

Low pressure chemical deposition equipment for perovskite film

Low pressure chemical deposition of the utility model relates to a perovskite film device comprises a main cavity, in the main cavity body are respectively provided with two precursor heating station and substrate fixing groove in the precursor heating station are respectively arranged on the precursor storage box, provided with several groups to be deposited thin film substrate placed on a substrate fixed slot, each base tightly placed back-to-back two substrates, the surface to be deposited thin film two substrates respectively towards the end of the main body; the left and the right ends of the main chamber are respectively communicated with carrying gas pipeline gas inlet control valve, the main cavity is communicated with a vacuum pumping device in the main cavity. The main chamber is also provided with a heating device for heating the substrate; a solvent evaporation device is respectively communicated with the carrier gas at both ends of the pipeline. The utility model adopts the mode that the two ends of the main chamber are simultaneously filled with air and the substrate is arranged in a back to back mode, so that the rate of preparing the perovskite film by the method is raised to two times of the existing method.

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于半導體
，特別涉及一種鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備。
技術介紹
太陽能電池是一種利用半導體的光伏效應將太陽能轉化為電能的能量轉換器件。發展至今，太陽能發電已經成為除水力發電之外最重要的可再生能源。現用于商業化的太陽能電池組件材料包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒等等，但大多能耗大、成本高。近年來，一種鈣鈦礦太陽能電池受到廣泛關注，這種鈣鈦礦太陽能電池以有機金屬鹵化物為光吸收層。以此種材料制備薄膜太陽能電池的工藝簡便、生產成本低、穩定且轉化率高，自2009年至今，光電轉換效率從3.8%提升至22%以上，已高于商業化的晶硅太陽能電池且具有較大的成本優勢。現有鈣鈦礦太陽能電池制備中的核心部分，鈣鈦礦層的制備，可以通過兩種途徑實現：溶液途徑和氣相途徑。其中溶液途徑對生產環境和設備要求低，操作簡便，在常溫常壓下就可制備成膜，但所形成的鈣鈦礦薄均一性差，在膜微觀結構中孔洞太多，漏電流大，嚴重影響太陽能電池的效率，且重復性差。因此此途徑不適合大規模、大尺寸生產。氣相途徑通過對環境和生產過程參數更精確的控制，可以克服上述困難，并且可以通過簡單的設備擴張實現大規模生產。氣相途徑的一種方法涉及用類似化學氣相沉積（CVD）的方法和設備制備鈣鈦礦層。在現有技術中，使用的CVD設備中的反應物蒸氣均是隨著載氣（carriergas）單向流通到基底一側的表面再沉積、擴散并反應，基底的另一側為了確保透明，使用擋板遮掩，這樣就降低了鈣鈦礦層的制備效率，因為基底有擋板的那側完全沒有利用到，而更為重要的一點在于在光伏組件的實際生產應用中，組件的最終成本與產量密切相關，產量越高，組件成本越低。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題在于，提供一種鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，將現有的基底有擋板的那側換成另一片基底，兩片基底按照“背靠背”的模式直立在工位上時，同時改進了載氣和反應物蒸氣的流通形式，使得載氣和反應物蒸氣從CVD管的兩端同時向中間區域流動，中間區域為基底存放和反應區域，從而使得背靠背的兩片基底可以同時均勻地接受反應物蒸氣發生反應，則在同一個工位上可以同時對兩片基底進行制備，從而使制備鈣鈦礦層的效率加倍，也極大提升大規模生產時的產量。本技術是這樣實現的，提供一種鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，包括主腔體，在主腔體內分別設置有兩個前驅物加熱臺以及基底固定槽，兩個前驅物加熱臺分別靠近主腔體的左右兩端部，基底固定槽設置在兩個前驅物加熱臺之間，在前驅物加熱臺上分別設置有前驅物儲存盒，在基底固定槽上放置有若干組待沉積薄膜的基底，每組基底背靠背緊貼地放置有兩片基底，兩片基底的待沉積薄膜的表面各自朝向主腔體的一端；在主腔體的左右兩端分別連通帶有載氣進氣控制閥的載氣管道，在主腔體上還連通有抽真空裝置，在主腔體上還設置有給基底加熱的主腔體加熱裝置；在兩端的載氣管道上分別連通有溶劑蒸發裝置。主腔體加熱裝置用于對放置在基底固定槽上的若干組基底進行加熱，在前驅物加熱臺分別對放置其上的前驅物儲存盒進行加熱。把兩片待沉積薄膜的基底背靠背做為一組緊貼地放置在基底固定槽上，其待沉積薄膜的表面各自朝向主腔體的一端，同時從主腔體的兩端通過載氣管道通入反應氣體，反應氣體與溶劑蒸發裝置產生的溶劑蒸汽作用，然后一起沉積在基底的待沉積薄膜的表面，在主腔體內真空和加熱的環境條件下發生化學反應。采用該設計結構使得每組基底的兩側面同時進行沉積，提高鈣鈦礦層的制備效率。進一步地，在主腔體內還設置有分流隔板，分流隔板分別設置在前驅物儲存盒與主腔體兩端部的載氣管道口之間，分流隔板分別通過分流隔板固定槽可拆卸地設置在主腔體的內壁上；在分流隔板上設置有多個通孔。由載氣管道通入主腔體經過分流隔板的分流后可以有序且均勻地進入到后部的分流隔板固定槽區域，載氣攜帶的溶劑蒸汽的有機小分子均勻地沉積到基底表面上，提高基底表面沉積物資的化學反應效果得到更大粒徑晶體的鈣鈦礦層。通孔的形狀可以多種多樣，可以是圓形、三角形及其他多邊形中的至少任意一種。進一步地，抽真空裝置包括真空泵和真空控制閥，抽真空裝置通過真空管路與主腔體相連通，真空泵和真空控制閥依次設置在真空管路上，真空控制閥更靠近主腔體。抽真空裝置保證給主腔體提供適合的真空環境，便于沉積物質的化學反應。進一步地，溶劑蒸發裝置通過溶劑管路與載氣管道相連通，溶劑蒸發裝置包括溶劑容器、溶劑加熱臺以及溶劑蒸汽控制閥，溶劑加熱臺分別給溶劑容器加熱，溶劑的蒸汽分別通過溶劑蒸汽控制閥和溶劑管路進入載氣管道。溶劑蒸發裝置設置在主腔體的外側，更準確地控制溶劑蒸發溫度和蒸汽流量，提高基底薄膜的沉積效果。進一步地，在載氣管道上還分別連通有預留功能氣裝置，預留功能氣裝置包括預留功能氣管路和預留功能氣進氣閥。功能氣的進氣種類包括但不限于氫氣、氧氣、甲烷等，用以在反應中調整最終反應物的元素比例與電學性質。與現有技術相比，本技術的鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，采用從主腔室的兩端同時進氣以及基底“背靠背”的排布方式使得使用該方法制備鈣鈦礦薄膜的速率提高至了現有方法的兩倍。此外，通過引入溶劑蒸氣和調整氣壓至恰當值，得到的鈣鈦礦薄膜的晶粒粒徑也增大到了1微米以上，較原有方法的200nm~300nm有大幅提升。附圖說明圖1為本技術的鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備一較佳實施例的平面示意圖；圖2為圖1中A部放大示意圖；圖3為應用本技術的設備和方法制備的鈣鈦礦薄膜層薄膜的示意圖；圖4為圖3的鈣鈦礦薄膜層薄膜的X光衍射示意圖；圖5為應用本技術設備和方法制備的鈣鈦礦太陽能電池的J-V測試曲線示意圖。具體實施方式為了使本技術所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。請參照圖1所示，本技術的鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，包括主腔體26、載氣管道、抽真空裝置、主腔體加熱裝置以及溶劑蒸發裝置。載氣管道設置在主腔體26的左右兩端并分別通過載氣進氣控制閥1和22與主腔體26連通。2和21的箭頭標明載氣流動方向。抽真空裝置與主腔體26連通。主腔體加熱裝置設置在主腔體26并給其加熱。溶劑蒸發裝置設置在兩端的載氣管道上并分別與載氣管道連通。在主腔體26內分別設置有兩個前驅物加熱臺9和13以及基底固定槽10，兩個前驅物加熱臺9和13分別靠近主腔體26的左右兩端部，基底固定槽10設置在兩個前驅物加熱臺9和13之間。在前驅物加熱臺9和13上分別設置有前驅物儲存盒8和12，在基底固定槽10上放置有若干組待沉積薄膜的基底11。每組基底11背靠背緊貼地放置有兩片基底11，兩片基底11的待沉積薄膜的表面各自朝向主腔體26的一端。主腔體加熱裝置給基底11加熱的。在主腔體26內還設置有分流隔板27和28，分流隔板27和28分別設置在前驅物儲存盒8和12與主腔體26兩端部的載氣管道口之間。分流隔板27和28分別通過分流隔板固定槽29和30設置在主腔體26的內壁上。如圖2所示，分流隔板27和28分別可拆卸地設置在分流隔板固定槽29和30上，根據需要拆除或安裝分流隔板27和28。在分流隔板27和28上設置有多個通孔。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，包括主腔體（26），其特征在于，在所述主腔體（26）內分別設置有兩個前驅物加熱臺（9）和（13）以及基底固定槽（10），所述兩個前驅物加熱臺（9）和（13）分別靠近主腔體（26）的左右兩端部，所述基底固定槽（10）設置在兩個前驅物加熱臺（9）和（13）之間，在所述前驅物加熱臺（9）和（13）上分別設置有前驅物儲存盒（8）和（12），在所述基底固定槽（10）上放置有若干組待沉積薄膜的基底（11），每組基底（11）背靠背緊貼地放置有兩片基底（11），所述兩片基底（11）的待沉積薄膜的表面各自朝向主腔體（26）的一端；在所述主腔體（26）的左右兩端分別連通帶有載氣進氣控制閥（1）和?（22）的載氣管道，在所述主腔體（26）上還連通有抽真空裝置，在所述主腔體（26）上還設置有給基底（11）加熱的主腔體加熱裝置；在兩端的載氣管道上分別連通有溶劑蒸發裝置。

【技術特征摘要】
1.一種鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，包括主腔體（26），其特征在于，在所述主腔體（26）內分別設置有兩個前驅物加熱臺（9）和（13）以及基底固定槽（10），所述兩個前驅物加熱臺（9）和（13）分別靠近主腔體（26）的左右兩端部，所述基底固定槽（10）設置在兩個前驅物加熱臺（9）和（13）之間，在所述前驅物加熱臺（9）和（13）上分別設置有前驅物儲存盒（8）和（12），在所述基底固定槽（10）上放置有若干組待沉積薄膜的基底（11），每組基底（11）背靠背緊貼地放置有兩片基底（11），所述兩片基底（11）的待沉積薄膜的表面各自朝向主腔體（26）的一端；在所述主腔體（26）的左右兩端分別連通帶有載氣進氣控制閥（1）和（22）的載氣管道，在所述主腔體（26）上還連通有抽真空裝置，在所述主腔體（26）上還設置有給基底（11）加熱的主腔體加熱裝置；在兩端的載氣管道上分別連通有溶劑蒸發裝置。2.如權利要求1所述的鈣鈦礦薄膜的低壓化學沉積的設備，其特征在于，在所述主腔體（26）內還設置有分流隔板（27）和（28），所述分流隔板（27）和（28）分別設置在前驅物儲存盒（8）和（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚冀眾，顏步一，
申請(專利權)人：杭州纖納光電科技有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33