CN102477550B - 在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置，包括反应槽、反应溶液和卷状柔性衬底，靠近反应槽内壁的反应槽底面上垂直固装有两个卷轴；两个卷轴之间的柔性衬底面绕装于全部固定轴，构成端面为蛇形状的柔性衬底。本发明将柔性衬底绕成端面为蛇形状的固定轴，由电机带动卷轴，将柔性衬底在反应溶液中经过蛇状移动从一个卷轴转到另一个转轴，使得尽量长距离的衬底放置在反应槽中，有效的增加了衬底的沉积面积，反应溶液得到了充分利用，使得柔性衬底在反应溶液中充分沉积形成均匀性良好半导体薄膜，并且装置的结构简单，制造成本低、具有大规模生产的特点。

Description

在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置

技术领域

本发明属于制造半导体薄膜用装置技术领域，尤其是一种在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置。 

背景技术

CdS薄膜，ZnS薄膜，CdTe薄膜，In₂S₃薄膜，CuInS₂薄膜，CuInSe₂薄膜，Cu₂S薄膜等薄膜广泛应用于薄膜太阳电池等半导体器件。如CdTe薄膜，CuInS₂薄膜，CuInSe₂薄膜，Cu₂S薄膜可作为太阳电池的吸收层，其作用可吸收光子转化为光生载流子；而CdS薄膜，ZnS薄膜，In₂S₃薄膜可作为太阳电池的n型层或缓冲层。制备这些薄膜多采用的方法有：真空蒸发法，溅射法，分子束外延，化学浴等。前三种方法一般要求高温高压，因此设备昂贵，工艺路线复杂，用于大规模生产制备的产品成本很高，而如果采用柔性材料为衬底，实现大规模卷卷生产对此类设备的要求更高，实现更加困难。而化学浴可以很好的解决设备成本过高这一问题，因为它可以在常压、低温下实现薄膜的沉积。 

现有的化学浴制备半导体薄膜装置多用于玻璃等刚性衬底，无法实现成卷的柔性衬底上半导体薄膜的沉积。而对于在柔性衬底上制备半导体薄膜的装置多为卷对卷设计，设备结构复杂，反应溶液利用不充分，在运动的衬底上沉积薄膜均匀性差，规模化在柔性衬底上沉积半导体薄膜的成本非常高。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置，该装置结构简单，充分利用反应溶液，在运动的衬底上沉积薄膜均匀性好，具有实现规模化低成本在柔性衬底上沉积半导体薄膜的特点。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置，包括反应槽、反应槽中的反应溶液和卷状柔性衬底，其特征在于：所述反应槽为带有反应槽盖的长方形盒体状，反应槽外壁为不锈钢、反应槽内壁为聚丙烯塑料，靠近反应槽内壁的反应槽底面上垂直固装有两个卷轴，所述卷轴材料为塑料包钢，两个卷轴靠近 反应槽内一长壁方向两侧，其中一个卷轴上同轴固装有电机，反应槽内的底面上还垂直固装有不在同一条直线上、并且长度大于卷状柔性衬底宽度，至少三个以上的固定轴，所述固定轴上套有轴套；卷状柔性衬底套装于未装有电机的卷轴上，卷状柔性衬底的外端头固装于带有电机的卷轴上，两个卷轴之间的柔性衬底面绕装于全部固定轴，构成端面为蛇形状的柔性衬底，所述柔性衬底为金属箔或聚酰亚胺；所述固定轴分为两排，分别靠近反应槽内两个长壁方向的两端内壁，两个长壁相对应的固定轴连线相对短壁之间的夹角大于0度；所述反应溶液为(CH₃COO)₂Cd，SC(NH₂)₂， CH₃COONH₄按比例为1:10:3混合，氨水调整混合溶液PH值范围在9～11。 

本发明的优点和有益效果为： 

1、本发明在反应槽底部设置了能够将柔性衬底绕成端面为蛇形状的固定轴，由电机带动卷轴，将柔性衬底在反应溶液中经过蛇状移动从一个卷轴转到另一个转轴，充分利用反应槽空间，使得尽量长距离的衬底放置在反应槽中，有效的增加了衬底的沉积面积，反应溶液得到了充分利用，使得柔性衬底在反应溶液中充分沉积形成均匀性良好半导体薄膜，并且装置的结构简单，制造成本低、具有大规模生产的特点。 

2、本发明中化学浴法为在常压（1个大气压）、低温(温度范围在室温到100℃之间)的下制备半导体薄膜，不外加电场或者其他能量，即可在柔性衬底上沉积薄膜，进一步降低了成本，并且大面积成膜的均匀性很好。实现了规模化低成本在柔性衬底上沉积半导体薄膜。 

附图说明

图1为本发明在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置俯视示意图。 

其中，1-带有电机的卷轴，2-反应槽，3-柔性衬底，4-反应槽底面，5-固定轴，6-卷轴。 

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 

实施例：参照附图1。将聚丙烯塑料浇注在不锈钢板上，作为制备反应槽2的材料，根据尺寸要求，分别裁制出一块长方形板作为反应槽底板，和与反应槽底板尺寸对应的四块侧面板和反应槽上盖；在反应槽底板的聚丙烯塑料面靠近长度方向的一端两侧各钻出一孔，用于安装带有电机的卷轴1和不带有电机的卷轴6；在反应槽底板靠近长度方向的两端各钻出孔距相同 的一排孔，用于安装支撑柔性衬底用的固定轴5，所述两端对应的孔中心连成线后与反应槽底板的一侧面之间有夹角。 

用聚丙烯塑料制成长度大于柔性衬底宽度的光滑的固定轴，将固定轴焊于安装固定轴的孔中；聚丙烯塑料制成光滑的卷轴焊于安装卷轴的孔中，其中带有电机的卷轴套有能够转动的卷轴套后，卷轴套固定在电机上；将卷状的不锈钢、铜箔、铝箔或聚酰亚胺一种的柔性衬底3套在不带有电机的卷轴上，柔性衬底的端头沿着反应槽底板两端并相邻的固定轴绕成端面为蛇形状后，柔性衬底的端头胶粘于与电机同轴的卷轴套上。 

将四块侧面板密封固装在反应槽底板上，一个长度方向的侧面板上用合页安装反应槽上盖制成反应槽。 

反应溶液(CH3COO)2Cd，SC(NH2)2，CH3COONH4按质量比例为1:10:3混合，氨水调整混合溶液PH值范围在9～11，在1个大气压下的常压、低温(温度范围在室温到100℃之间)下，将反应溶液倒入反应槽，使柔性衬底浸于反应溶液中，启动电机，柔性衬底在反应溶液中沿着固定路线移动，无需外加电场或者其他能量，即可在柔性衬底上沉积半导体薄膜。 

工作原理： 

本发明将成卷的柔性衬底套入无电机的卷轴上，柔性衬底的端头沿着反应槽底板上下并相邻的固定轴绕成端面为蛇形状后，柔性衬底的端头胶粘于与电机同轴的卷轴套上。添加配好的反应溶液，启动电机，带动柔性衬底沿固定轴进行蛇形移动，整卷的柔性衬底由无电机的卷轴绕到与电机同轴的卷轴套上，在柔性衬底上沉积半导体薄膜。排出反应溶液，取出衬底，实现规模化低成本在柔性衬底上沉积半导体薄膜。 

Claims (1)

1.在柔性衬底上沉积半导体薄膜用装置，包括反应槽、反应槽中的反应溶液和卷状柔性衬底，其特征在于：所述反应槽为带有反应槽盖的长方形盒体状，反应槽外壁为不锈钢、反应槽内壁为聚丙烯塑料，靠近反应槽内壁的反应槽底面上垂直固装有两个卷轴，所述卷轴材料为塑料包钢，两个卷轴靠近反应槽内一长壁方向两侧，其中一个卷轴上同轴固装有电机，反应槽内的底面上还垂直固装有不在同一条直线上、并且长度大于卷状柔性衬底宽度，至少三个以上的固定轴，所述固定轴上套有轴套；卷状柔性衬底套装于未装有电机的卷轴上，卷状柔性衬底的外端头固装于带有电机的卷轴上，两个卷轴之间的柔性衬底面绕装于全部固定轴，构成端面为蛇形状的柔性衬底，所述柔性衬底为金属箔或聚酰亚胺；所述固定轴分为两排，分别靠近反应槽内两个长壁方向的两端内壁，两个长壁相对应的固定轴连线相对短壁之间的夹角大于0度；所述反应溶液为(CH₃COO)₂Cd，SC(NH₂)₂，CH₃COONH₄按比例为1:10:3混合，氨水调整混合溶液PH值范围在9～11。

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