用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖CVD設備的制作方法

本發明涉及一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設備。

背景技術：

鈣鈦礦薄膜太陽能電池作為下一代高效薄膜太陽能電池，具備高效低成本的特點，但是，目前的高效電池都是使用旋涂方式制備的，很難實現大面積均勻，這直接導致了大面積鈣鈦礦薄膜太陽電池的性能很差，是目前工業化推進的難題。

為了解決這一難題，有部分設備使用了蒸鍍法，一次性同時蒸發兩種反應物種，進而在襯底上反應得到鈣鈦礦薄膜，但是這種一步蒸發得到的鈣鈦礦薄膜仍然面臨大面積均勻性的問題，而且生產效率受限于原料添加的問題，工業化仍然面臨問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設備。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設備，包括沉積系統和兩路原料吹送系統，所述的沉積系統包括至少一個沉積室以及真空泵；

各個所述沉積室的上端分別連接有第一進氣管和第二進氣管，所述第一進氣管和第二進氣管上分別設置有第一脈沖閥和第二脈沖閥，所述第一進氣管與第一路原料吹送系統連接，所述第二進氣管與第二路原料吹送系統連接；各個所述沉積室的下端分別連接有排氣管，各個排氣管分別與真空泵連接，各個排氣管上設置有用于控制排氣管通斷的截止閥；各個所述沉積室內設置有襯底加熱器，待加工襯底放置在襯底加熱器上。

進一步的，所述第一路原料吹送系統包括第一載氣管路、第一蒸發室、第一壓力控制器、第一粉末加料器以及第一輔助載氣管路，所述第一蒸發室和第一壓力控制器分別設置在第一載氣管路上，所述第一粉末加料器與第一蒸發室連接，所述第一壓力控制器位于第一蒸發室和第一脈沖閥之間，所述第一輔助載氣管路連接在第一壓力控制器和脈沖閥之間第一載氣管路上；所述第一蒸發室上游的第一載氣管路上設置有第一氣體預熱器，所述第一輔助載氣管路上設置有第二氣體預熱器；

所述第二路原料吹送系統包括第二載氣管路、第二蒸發室、第二壓力控制器、第二粉末加料器以及第二輔助載氣管路，所述第二蒸發室和第二壓力控制器分別設置在第二載氣管路上，所述第二粉末加料器與第二蒸發室連接，所述第二壓力控制器位于第二蒸發室和第二脈沖閥之間，所述第二輔助載氣管路連接在第二壓力控制器和脈沖閥之間第二載氣管路上；所述第二蒸發室上游的第二載氣管路上設置有第三氣體預熱器，所述第二輔助載氣管路上設置有第四氣體預熱器。

進一步的，所述第一進氣管上設置有第一伴熱器，所述第二進氣管上設置有第二伴熱器。

進一步的，所述沉積室內水平設置有噴孔板，所述噴孔板上均布有若干個噴氣孔，所述噴孔板將沉積室內腔分隔成勻氣腔和沉積腔，所述勻氣腔位于沉積腔的上端，所述襯底加熱器位于底部的沉積腔內，所述第一進氣管和第二進氣管分別與勻腔連通。

本發明的有益效果是：本發明的大面積鈣鈦礦薄膜的設備，通過逐層生長的模式，大大提高了鈣鈦礦薄膜大面積均勻性，多腔體的構造可以實現大規模的生產。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1是脈沖cvd設備中兩路原料吹送系統與單個沉積室之間的連接結構圖；

圖2是脈沖cvd設備中兩路原料吹送系統與多個個沉積室之間的連接結構圖；

其中，1、沉積室，21、第一載氣管路，22、第一蒸發室，23、第一粉末加料器，24、第一壓力控制器，25、第一輔助載氣管路，26、第一氣體預熱器，27、第二氣體預熱器，31、第二載氣管路，32、第二蒸發室，33、第二粉末加料器，34、第二壓力控制器，35、第二輔助載氣管路，36、第三氣體預熱器，37、第四氣體預熱器，41、第一脈沖閥，42、第二脈沖閥，51、第一伴熱器，52、第二伴熱器，6、噴孔板，7、截止閥，8、襯底加熱器。

具體實施方式

現在結合具體實施例對本發明作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1圖2所述，一種用于制備大面積鈣鈦礦薄膜的脈沖cvd設備，包括沉積系統和兩路原料吹送系統，沉積系統包括至少一個沉積室1以及真空泵。

各個沉積室1的上端分別連接有第一進氣管和第二進氣管，第一進氣管和第二進氣管上分別設置有第一脈沖閥41和第二脈沖閥42，第一進氣管與第一路原料吹送系統連接，第二進氣管與第二路原料吹送系統連接；各沉積室1的下端分別連接有排氣管，各個排氣管分別與真空泵連接，各個排氣管上設置有用于控制排氣管通斷的截止閥7；各個沉積室1內設置有襯底加熱器8，待加工襯底放置在襯底加熱器8上。

第一路原料吹送系統包括第一載氣管路21、第一蒸發室22、第一壓力控制器24、第一粉末加料器23以及第一輔助載氣管路25，第一蒸發室22和第一壓力控制器24分別設置在第一載氣管路21上，第一粉末加料器23與第一蒸發室22連接，第一壓力控制器24位于第一蒸發室22和第一脈沖閥41之間，第一輔助載氣管路25連接在第一壓力控制器24和脈沖閥之間第一載氣管路21上；第一蒸發室22上游的第一載氣管路21上設置有第一氣體預熱器26，第一輔助載氣管路25上設置有第二氣體預熱器27。

第二路原料吹送系統包括第二載氣管路31、第二蒸發室32、第二壓力控制器34、第二粉末加料器33以及第二輔助載氣管路35，第二蒸發室32和第二壓力控制器34分別設置在第二載氣管路31上，第二粉末加料器33與第二蒸發室32連接，第二壓力控制器34位于第二蒸發室32和第二脈沖閥42之間，第二輔助載氣管路35連接在第二壓力控制器34和脈沖閥之間第二載氣管路31上；第二蒸發室32上游的第二載氣管路31上設置有第三氣體預熱器36，第二輔助載氣管路35上設置有第四氣體預熱器37。

第一進氣管上設置有第一伴熱器51，第二進氣管上設置有第二伴熱器52。兩個伴熱器控制兩個進氣管內的溫度分別300度和100度左右。第一伴熱器51的工作溫度為300度，第二伴熱器52的工作溫度是100度。伴熱器為保溫套。套接或者纏繞在管子上。

沉積室1內水平設置有噴孔板6，噴孔板6上均布有若干個噴氣孔，噴孔板6將沉積室1內腔分隔成勻氣腔和沉積腔，勻氣腔位于沉積腔的上端，襯底加熱器8位于底部的沉積腔內，第一進氣管和第二進氣管分別與勻氣腔連通。噴孔板6的設置可以使氣體在充分均勻之后在進入沉積腔內，使沉積的薄膜更加均勻。

作業時，整個沉積系統抽真空，同時襯底加熱器8加熱到80攝氏度。襯底加熱器8豎直設置，襯底豎直設置在襯底加熱器8上，襯底上端距離噴孔板6距離控制在0.5-1cm。

兩個蒸發室的溫度分別控制在320度和120度左右，第一粉末加料器23往第一蒸發室22內推送適當的碘化鉛粉末原料，同時第一載氣管路21往第一蒸發室22吹入氬氣，控制整個第一蒸發室22的壓強為100torr；壓力控制器用于維持出口端的壓強的恒定，設置出口壓強為80torr.第一輔助載氣管路25通入氬氣用于保證進入第一進氣管的氣壓，穩定后，第一脈沖閥41打開5秒，第一進氣管攜帶有第一蒸發室22的碘化鉛蒸汽進入勻氣腔混合后進入沉積腔沉積在襯底上襯底加熱器8維持5秒，待第一原料碘化鉛基本沉積在襯底上之后，打開沉積室1下方的截止閥7，抽走殘余氣體，之后再關閉截止閥7。

第二粉末加料器33往第二蒸發室32內推送適當的甲基胺碘粉末原料，同時第二載氣管路31往第二蒸發室32吹入氬氣，控制整個第二蒸發室32的壓強為100torr；壓力控制器用于維持出口端的壓強的恒定，設置壓強為80torr.第二輔助載氣管路35通入氬氣用于保證進入第二進氣管的氣壓，穩定后，第二脈沖閥42打開5秒，第二進氣管攜帶有第二蒸發室32的甲基胺蒸汽進入勻氣腔混合后進入沉積腔與襯底加熱器8上的沉積的碘化鉛薄膜接觸反應，維持5秒，待第二原料甲基胺基本沉積在襯底上之后，打開沉積室1下方的截止閥7，抽走殘余氣體，之后再關閉截止閥7。

如此往復，兩個脈沖閥交替作業，控制襯底上薄膜交替生產，可通過調整脈沖閥開啟時間和循環次數，調控每一次生長鈣鈦礦薄膜的厚度以及總厚度。此種一層接一層生長的方式，保證了鈣鈦礦薄膜的大面積均勻性。

兩個載氣管路以及輔助載氣管路上分別設置有質量流量計，圖中mfc即為質量流量計。

沉積室1的數量可以選擇1或2或3或4或5個甚至幾十個，各沉積室1之間并列設置，當其中一個沉積室1內的襯底完成薄膜沉積之后打開更換，其他的沉積室1可以繼續進行沉積作業，因此，可以同時制備幾十片，實現工業化生產。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。