專利名稱：超聲噴霧隧道爐及用于制備大面積二氧化錫透明導電膜的方法
技術領域：
本發明涉及超聲噴霧隧道爐及大面積二氧化錫透明導電膜的制備方法。該二氧化錫透明 導電膜用于太陽電池的透明電極。屬于材料的鍍覆類領域。
背景技術：
中國專利申請號02150786. 4，公開了噴涂沉積大面積均勻透明導電膜掃描裝置，將 襯底置于襯底托盤上，通過襯底托盤加熱，沉積時讓噴頭進行掃描噴涂。中國專利 200520025374. 5公開了超聲快速沉積法制備納米氧化物透明導電膜的設備。其方法是將襯底 置于紫銅板加熱爐上，通過加熱爐和襯底的整體移動來實現對整個襯底的沉積。。這兩種方法 的原理相似，但如果用于工業流水線生產，其結構較復雜。成本較高；中國專利申請號 200510013358. 9公開了超聲快速沉積法制備透明導電膜的專用噴頭，其中所述噴頭為楔形， 噴嘴上部采用斜面設計且霧氣分三路進入噴嘴。中國專利申請號200620028079. X，公開了超 聲噴霧法制備透明導電膜的專用噴頭，其中的霧氣是從進氣口進入進氣管，這種噴頭其狹縫 寬度在1.5mm，沉積薄膜的速度較慢。也沒有設冷卻水層和保溫層，造成噴嘴內溫度高，造 成大顆粒霧膜的生成。中國專利申請號為02150785.6公開了大面積均勻透明導電薄膜的噴 嘴，其內部壓力不易控制，很容易造成成膜不均勻。發明內容本發明的目的在于提供一種超聲噴霧隧道爐及用于制備大面積二氧化錫導電膜的方法。 以實現成膜均勻、獲得最佳沉積參數；可降低噴嘴溫度、使襯底材料表面成膜的顆粒較小， 減少大顆粒霧膜的生成；有助于廢氣排出、結構簡單，成本低、能適合工業化流水線生產等 目的。本發明的技術方案包括加熱區、工作區、退火保溫區三個區域，設置在工作區襯底材 料上方的噴嘴，與噴嘴連接的超聲起霧器，其特征在于，所述噴嘴上端設有5 30個霧氣進氣管道，噴嘴靠近隧道爐出口一側設有廢氣排出通道，在廢氣排出通道的上方設有5-30廢氣 排出管道，廢氣排出管道與抽氣泵連接。在隧道爐內裝有輥，在輥上設有用于傳送襯底材料的傳送網帶。所述噴嘴呈楔形，下端出口處設有比上端小的收口。在噴嘴外部設有噴嘴保溫層、在噴嘴四周設有噴嘴水冷卻層。每個霧氣進氣管道和廢氣排出管道均接有流量計。所述噴嘴帶有控制與襯底材料表面距離的升降裝置。所述超聲噴霧隧道爐用于制備大面積二氧化錫透明導電膜的方法，其特征在于包括以 下步驟(1) 按現有技術配制F/Sn摩爾百分比為1% 10%的溶液；裝入與噴嘴連接的超聲起霧 器起霧；(2) 襯底材料由傳送網帶攜帶進入隧道爐，在加熱區加熱升溫；(3) 襯底材料由傳送網傳送進入工作區，將溫度恒定在300°C 500°C，噴嘴將起霧后 的霧氣均勻噴灑在襯底材料上形成二氧化錫透明導電膜，反應后的廢氣由抽氣泵從廢氣排出 管道抽出；(4) 襯底材料由傳送網帶送入退火保溫區退火降溫。本發明的優點(1)在噴嘴上設置了若干個位置相對的霧氣進氣管道和廢氣排出管道， 配合流量計及帶收口設計的噴嘴，可使霧氣在噴嘴內均勻混合，在沿噴嘴狹縫方向均勻噴出， 使成膜均勻。(2)噴嘴設有冷卻水層和保溫層，可降低噴嘴內溫度。由于噴嘴內有一定溫度， 霧氣在噴嘴內就己經開始分解、反應，在空中形成顆粒，然后再到達襯底材料表面繼續成膜。 噴嘴內溫度降低，使得到達襯底材料表面成膜的顆粒較小，減少大顆粒霧膜的生成。(3)噴 嘴設有廢氣排氣管道和抽氣泵，可在噴嘴內形成單向氣流，有助于廢氣排出及制備出均勻、 表面光滑的薄膜并可降低HC1對網帶的腐蝕；(4)帶有升降裝置，有助于調整噴嘴與襯底表 面距離，獲得最佳沉積參數。(5)超聲噴霧隧道爐采用網帶傳送，結構簡單，適合工業化流 水線生產。
圖1為超聲噴霧隧道爐整體結構示意圖；圖2為噴嘴側視圖；圖3為噴嘴俯視圖。圖中1為隧道爐保溫層，2為傳送網帶，3為加熱區，4為工作區，5為退火保溫區，6為襯 底材料，7為加熱管，8為輥，9為噴嘴保溫層，10為噴嘴水冷層，11為霧氣進氣管道，12 為廢氣排出管道，13為廢氣排出道，14為流量計，15為超聲起霧器，16為反應溶液，17為 抽氣泵，18為冷卻水進水管道，19為冷卻水出水管道。
具體實施方式
實施例l:超聲噴霧隧道爐結合附圖在隧道爐外設有保溫層l，隧道爐包括加熱區3、工作區4和退火保溫區5。在工 作區4內設有的噴嘴與超聲起霧器15連接。在噴霧隧道爐內設有加熱管7，爐內裝有輥8， 輥8上裝有傳送網帶2，襯底材料6放置于傳送網帶2上傳送。襯底材料6在加熱區3進行 加熱，在工作區4沉積，在退火保溫區5退火降溫。升溫、工作區溫度及退火保溫區溫度均 由計算機監控。在噴嘴外部設有噴嘴保溫層9、在噴嘴四周設有噴嘴水冷卻層10。噴嘴水冷卻層與冷卻水進 水管道18連接，由冷卻水出水管道19排出。霧氣進氣管道ll于噴嘴上端一字排開，每個霧 氣進氣管道11均設有流量計14。廢氣排出管道13于噴嘴靠近隧道爐出口一側。廢氣排氣管 道12于廢氣排氣道13上端， 一個廢氣排出管道12與一個霧氣進氣管道11相對應。每個廢 氣排出管道12與抽氣泵17相連。沉積時，打開超聲起霧器15起霧，再打開空氣壓縮機讓載 氣攜帶霧氣進入噴嘴。調節每個廢氣排出管道12上的流量計14，使所有從每個霧氣進氣管 道11進入的霧氣流量與從每個廢氣排出管道12排出的廢氣流量相等，在噴嘴中形成從霧氣 進氣管道ll至噴嘴，然后均勻噴灑在襯底材料6表面，再從廢氣排出管道12排出的單向氣 流。實施例2:超聲噴霧法制備大面積透明導電薄膜的方法，包括以下步驟(1) 按現有技術配制F/Sn摩爾百分比為1% 10%的溶液；裝入與噴嘴連接的超聲起霧 器起霧；(2) 襯底材料由傳送網帶攜帶進入隧道爐，在加熱區加熱升溫；(3) 襯底材料由傳送網傳送進入工作區，將溫度恒定在300'C 50(TC，噴嘴將起霧后 的霧氣均勻噴灑在襯底材料上，整個襯底材料6表面都將沉積透明導電薄膜，反應后的廢氣 由抽氣泵從廢氣排出管道抽出；(4) 襯底材料由傳送網帶送入退火保溫區退火降溫。 采用此設備和方法制備大面積二氧化錫透明導電膜耐酸堿腐蝕、方塊電阻小、光透過率好，同時附著力強。
權利要求
1.一種超聲噴霧隧道爐，包括加熱區、工作區、退火保溫區三個區域，設置在工作區襯底材料上方的噴嘴，與噴嘴連接的超聲起霧器，其特征在于，所述噴嘴上端設有5～30個霧氣進氣管道，噴嘴靠近隧道爐出口一側設有廢氣排出通道，在廢氣排出通道的上方設有5-30廢氣排出管道，廢氣排出管道與抽氣泵連接。
2. 根據權利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，在隧道爐內裝有輥，在輥 上設有用于傳送襯底材料的傳送網帶。
3. 根據權利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，所述噴嘴呈楔形，下端出 口處設有比上端小的收口。
4. 根據權利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，所述噴嘴外部設有噴嘴保 溫層、噴嘴四周設有噴嘴水冷卻層。
5. 根據權利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，每個霧氣進氣管道和廢氣 排出管道均接有流量計。
6. 根據權利要求1所述的一種超聲噴霧隧道爐，其特征在于，所述噴嘴帶有控制與襯底 材料表面距離的升降裝置。
7. 一種權利要求l所述超聲噴霧隧道爐用于制備大面積透明二氧化錫導電膜的方法，其 特征在于包括以下步驟包括以下步驟(1) 按現有技術配制F/Sn摩爾百分比為1% 10%的溶液；裝入與噴嘴連接的超聲起霧 器起霧；(2) 襯底材料由傳送網帶攜帶進入隧道爐，在加熱區加熱升溫；(3) 襯底材料由傳送網傳送進入工作區，將溫度恒定在30(TC 50(TC，噴嘴將起霧后 的霧氣均勻噴灑在襯底材料上形成二氧化錫透明導電膜，反應后的廢氣由抽氣泵從廢氣排出 管道抽出；(4) 襯底材料由傳送網帶送入退火保溫區退火降溫。
全文摘要
本發明公開了一種超聲噴霧隧道爐及用于制備大面積二氧化錫透明導電膜的方法。超聲噴霧隧道爐包括加熱區、工作區、退火保溫區三個區域，設置在工作區襯底材料上方的噴嘴，與噴嘴連接的超聲起霧器，所述噴嘴上端設有5～30個霧氣進氣管道，噴嘴靠近隧道爐出口一側設有廢氣排出通道，在廢氣排出通道的上方設有5-30廢氣排出管道，廢氣排出管道與抽氣泵連接。本發明可使霧氣在噴嘴內均勻噴出，成膜均勻；可降低噴嘴內溫度，可減少大顆粒霧膜的生成；可有助于廢氣排出及制備出均勻、表面光滑的薄膜并可降低HCl對網帶的腐蝕；其升降裝置有助于調整噴嘴與襯底表面距離，獲得最佳沉積參數。采用網帶傳送，結構簡單，適合工業化流水線生產。
文檔編號F27B9/02GK101566430SQ20091004334
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者彭星煜, 廣 李, 億 羊 申請人:湖南師范大學