專利名稱：一種Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體薄膜的退火爐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬領(lǐng)域?yàn)樾履茉床牧吓c器件。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代世界能源的日益緊張，許多國(guó)家都在致力于研究太陽(yáng)能的開發(fā)和利用技 術(shù)。在全球銷售太陽(yáng)電池組件中，70%以上是晶硅電池。盡管晶硅太陽(yáng)電池具有轉(zhuǎn)換效率 高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，但晶硅太陽(yáng)電池存在如下缺點(diǎn)(1)硅材料的熔煉、提純均采用高耗能 工藝，因此硅太陽(yáng)電池組件的成本降低空間有限；(2)晶硅太陽(yáng)電池只能做成剛性襯底組 件，質(zhì)量比功率小于100瓦/公斤，不能充分滿足建筑物集成和便攜式電源的需求。在美國(guó) 太陽(yáng)電池發(fā)1度電的成本大約是22美分，遠(yuǎn)比燒煤的火力發(fā)電廠4美分1度電的成本要高。 為了解決太陽(yáng)電池的高成本問(wèn)題，積極開展新一代太陽(yáng)電池研究。新一代太陽(yáng)能電池包括 新型化合物薄膜電池、納米敏化太陽(yáng)電池、量子點(diǎn)太陽(yáng)電池等，新型太陽(yáng)電池具有更強(qiáng)的成 本競(jìng)爭(zhēng)力。II-VI族化合物中有多種化合物的帶隙在1. OeV以上，并且為直接帶隙，材料的光 電換轉(zhuǎn)效率高。如鋅和磷等原料來(lái)源廣泛，在薄膜生產(chǎn)和使用過(guò)程中對(duì)人體和環(huán)境無(wú)危害 性，同時(shí)還具有材料成本低廉等優(yōu)勢(shì)。這些II-VI族化合物可以在柔性襯底上制備成薄膜， 進(jìn)一步降低制作成本和材料成本，因此，II-VI化合物薄膜將是最具工業(yè)化應(yīng)用前景的新型 太陽(yáng)電池材料，受到極大關(guān)注。II-VI族化合物薄膜必須進(jìn)行進(jìn)一步退火，才能夠減少薄膜微孔、促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大及 減少制備過(guò)程引入的缺陷。為了適應(yīng)未來(lái)太陽(yáng)電池發(fā)展需要，如果將II-VI族化合物薄膜 沉積在柔性襯底材料上，則對(duì)退火設(shè)備提出了更高要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種能夠滿足柔性襯底上沉積II-VI族化合物薄膜的退火 爐結(jié)構(gòu)。發(fā)明的內(nèi)容為選用移動(dòng)式近空間退火方式為主，輔以熱氣流進(jìn)行對(duì)流加熱。在一 個(gè)相對(duì)封閉的容器內(nèi)，安裝一個(gè)可以快速升降的平面加熱板。容器壁為兩層結(jié)構(gòu)，中間通水 進(jìn)行冷卻，使得容器壁在整個(gè)退火過(guò)程中保持為冷壁。容器在兩端開一狹縫口，便于樣品進(jìn) 出。樣品放置于一個(gè)傳輸帶上，由傳輸帶將樣品攜帶如容器中?？焖偕档募訜岚灞诚驑?品的一面由保溫材料包裹，避免熱量輻射到容器壁，從而升高整個(gè)容器內(nèi)的溫度。加熱板上 開有小孔，讓加熱后的工作氣體如氮?dú)?、氫氣等從小孔中噴出，加熱樣品。加熱板可以快?移向樣品表面，在樣品表面Imm左右的高度保持幾分鐘，由加熱板的輻射熱和噴出的熱氣 流的對(duì)流達(dá)到對(duì)II-VI族化合物薄膜快速升溫的目的。當(dāng)其II-VI族化合物薄膜溫度上升 到其退火溫度后，立即提升加熱板，從而避免對(duì)II-VI族化合物薄膜的柔性襯底加熱。四、結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明

圖1為退火爐的結(jié)構(gòu)圖。其中1為加熱移動(dòng)部件，可以沿著A或B方向移動(dòng)；2為加熱板，由電加熱；3為冷卻水，通人循環(huán)水對(duì)退火爐箱體進(jìn)行水冷，使其在工作中保持較低溫度；4為加熱板隔熱層，由保溫材料制成，避免加熱板的熱量向退火爐箱體輻射；5為退 火爐外殼；6為樣品；7為傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸，控制傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可以控制樣品的行進(jìn) 速度，達(dá)到控制退火時(shí)間的目的。圖2為加熱板結(jié)構(gòu)圖。圖中8為通氣微孔，按照一定要求分布。加熱后的工作氣體通過(guò)微孔噴向樣品表面，利用熱氣體對(duì)流對(duì)樣品進(jìn)行加熱。由于近距離加熱會(huì)影響樣品 表面的溫場(chǎng)分布，造成樣品表面溫度不一致，為此，將加熱板的氣孔主要向中間集中，四周 減少微孔，從而使得樣品表面的升溫更加均勻。
五具體實(shí)施例方式實(shí)施例將II-VI族化合物薄膜放置于退火爐的傳輸系統(tǒng)上面，轉(zhuǎn)動(dòng)傳輸系統(tǒng)將 樣品勻速送入退火爐。把樣品放在加熱板下面，將加熱板溫度升到退火溫度以上30-50度， 快速移動(dòng)加熱板，使得加熱板與樣品的間距保持在3mm以內(nèi)，但一定注意加熱板不得與樣 品接觸，以免引起升溫不均勻。同時(shí)，將工作氣體如，氬氣、氮?dú)狻⒀鯕?、氫氣或這些氣體的混 合氣體加熱到退火溫度以上100度，熱氣體從加熱板微孔噴向樣品表面，利用熱氣對(duì)流對(duì) 樣品表面加熱。本系統(tǒng)采用近空間輻射加熱和氣體對(duì)流加熱相結(jié)合，可以在較短時(shí)間內(nèi)，將 樣品升到退火溫度，同時(shí)，當(dāng)樣品達(dá)到退火溫度后，加熱板迅速提升，使得樣品的有機(jī)襯底 溫度保持在較低溫度。加熱板的快速移動(dòng)，能夠迅速減低樣品的溫度，從而保護(hù)襯底不被加 熱。
權(quán)利要求
一種II-VI族化合物半導(dǎo)體薄膜的退火爐結(jié)構(gòu)，具有可以快速移動(dòng)的加熱板；在加熱板上開有一定分布的通氣為孔；工作氣體由微孔中噴出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種II-VI族化合物半導(dǎo)體薄膜的退火爐結(jié)構(gòu)，其特征在于加 熱板垂直于樣品表面快速移動(dòng)，保證加熱迅速和降溫迅速。
3.如權(quán)利要求1所述的一種II-VI族化合物半導(dǎo)體薄膜的退火爐結(jié)構(gòu)，其特征在于加 熱板與樣品保持在3mm以內(nèi)，進(jìn)行進(jìn)空間加熱。
4.如權(quán)利要求1所述的一種II-VI族化合物半導(dǎo)體薄膜的退火爐結(jié)構(gòu)，其特征在于加 熱板開有一定分布的微孔，加熱后的工作氣體由微孔噴出，對(duì)樣品進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明是設(shè)計(jì)一種能夠滿足柔性襯底上沉積II-VI族化合物薄膜的退火爐結(jié)構(gòu)。選用移動(dòng)式近空間退火方式為主，輔以熱氣流進(jìn)行對(duì)流加熱。在一個(gè)相對(duì)封閉的容器內(nèi)，安裝一個(gè)可以快速升降的平面加熱板。容器壁為兩層結(jié)構(gòu)，中間通水進(jìn)行冷卻，使得容器壁在整個(gè)退火過(guò)程中保持為冷壁。容器在兩端開一狹縫口，便于樣品進(jìn)出。樣品放置于一個(gè)傳輸帶上，由傳輸帶將樣品攜帶如容器中?？焖偕档募訜岚灞诚驑悠返囊幻嬗杀夭牧习苊鉄崃枯椛涞饺萜鞅?，從而升高整個(gè)容器內(nèi)的溫度。當(dāng)其II-VI族化合物薄膜溫度上升到其退火溫度后，立即提升加熱板，從而避免對(duì)II-VI族化合物薄膜的柔性襯底加熱。
文檔編號(hào)H01L21/324GK101806539SQ20091005831
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者馮良桓, 張靜全, 李衛(wèi), 武莉莉, 蔡亞平, 蔡偉, 鄭家貴, 雷智, 黎兵 申請(qǐng)人:四川尚德太陽(yáng)能電力有限公司