硫化鎘氣相合成裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種硫化鎘氣相合成裝置，所述硫化鎘氣相合成裝置包括彼此連通的鎘蒸發(fā)管、硫蒸發(fā)管和合成管，所述鎘蒸發(fā)管的出料口和硫蒸發(fā)管的出料口分別與合成管的進(jìn)料口連接，并且氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向之間的夾角為0～90°。本發(fā)明專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置反應(yīng)裝置具體使得氣態(tài)硫和氣態(tài)鎘不采用相對的方向進(jìn)入合成室，從而避免了兩股反應(yīng)氣之間的對流并避免了因反應(yīng)氣之間接觸不充分而導(dǎo)致的反應(yīng)不充分、合成率低的問題。本發(fā)明專利技術(shù)通過在合成室中增加擋板組件，使得合成室空間得到了有效減小，同時使得反應(yīng)相對充分，大大提高了合成率，可達(dá)到85～90％。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
硫化鎘氣相合成裝置
本專利技術(shù)涉及硫化鎘制備的
，更具體地講，本專利技術(shù)涉及一種硫化鎘氣相合成裝置。
技術(shù)介紹
硫化鎘(CdS)是直接帶隙寬禁帶的半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度Eg為2.42ev，分子量為144.46，無放射性，微溶于水和乙醇，溶于酸且極易溶于氨水。CdS納米薄膜具有良好的光電轉(zhuǎn)化特性，能很好地匹配太陽能光譜可見光區(qū)且對可見光有非常好的透射率，通常使用CdS納米薄膜充當(dāng)窗口層與P型半導(dǎo)體材料一起構(gòu)成異質(zhì)結(jié)太陽能電池。另外，由于在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)CdS異質(zhì)結(jié)太陽能電池具有高轉(zhuǎn)化率、低成本和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此，硫化鎘將是未來廉價、高效率太陽能電池發(fā)展的主要研究方向，起到促進(jìn)太陽能利用推廣的作用，給地球帶來潔凈、環(huán)保、高效的能源，解決現(xiàn)在以及以后的能源危機(jī)。目前，硫化鎘一般從水溶液中沉淀制取或利用組分單質(zhì)直接熔融合成。例如公開號為CN101125680A的中國專利申請公開了一種高純硫化鎘的制備方法，其公開了一種在水溶液中通過沉淀方式制備硫化鎘的方法，具體公開了加工5N鎘溶于優(yōu)級純鹽酸中，經(jīng)蒸發(fā)脫酸得到氯化鎘水溶液，然后將氯化鎘水溶液裝入硫化鎘沉淀池中，將5N硫磺裝入石墨舟中，再將裝有5N硫磺的石墨舟放入石英管內(nèi)，石英管的一端設(shè)氫氣進(jìn)口，另一端設(shè)硫化氫出口，石英管放入加熱爐內(nèi)，開啟加熱爐的加熱系統(tǒng)，然后由氫氣進(jìn)口通入4N氫氣與5N硫反應(yīng)生成5N硫化氫，由硫化氫出口向硫化鎘沉淀池內(nèi)通入5N硫化氫，反應(yīng)生成硫化鎘并沉淀過濾得到5N硫化鎘產(chǎn)品。這種硫化鎘的制備方法采用5N鎘為原料，制備得到5N硫化鎘的純度較高，但是該方法所用的化學(xué)試劑較多，容易帶入新的雜質(zhì)，無法生產(chǎn)6N硫化鎘。而氣相合成硫化鎘是采用氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫直接反應(yīng)的方法，其避免了引入其他雜質(zhì)并且能夠制備得到純度較高的硫化鎘。但是，國內(nèi)的氣相合成裝置采用的是氣態(tài)硫和氣態(tài)鎘從相反的兩個方向進(jìn)入合成室的結(jié)構(gòu)，這樣就使得合成室內(nèi)的兩股氣體形成對流而難以達(dá)到壓力平衡，壓力大的氣體會壓制住壓力小的氣體并使氣體流向相對的蒸發(fā)室內(nèi)，使兩股反應(yīng)氣體在合成室內(nèi)的接觸不夠充分，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)不充分并影響合成率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種能夠解決現(xiàn)有硫化鎘制備過程中存在的工藝復(fù)雜且合成率較低等問題的硫化鎘氣相合成裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種硫化鎘氣相合成裝置，所述硫化鎘氣相合成裝置包括彼此連通的鎘蒸發(fā)管、硫蒸發(fā)管和合成管，所述鎘蒸發(fā)管的出料口和硫蒸發(fā)管的出料口分別與合成管的進(jìn)料口連接，并且氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向之間的夾角為0～90°。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，鎘蒸汽從鎘蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向與硫蒸汽從硫蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向之間的夾角為0～45°。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，所述鎘蒸發(fā)管具有固態(tài)鎘轉(zhuǎn)化為氣態(tài)鎘的鎘蒸發(fā)室，鎘蒸發(fā)管的進(jìn)料口處設(shè)置有具有進(jìn)氣管的進(jìn)氣帽，所述進(jìn)氣帽與鎘蒸發(fā)管的進(jìn)料口之間為磨口連接。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，所述硫蒸發(fā)管具有固態(tài)硫轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫的硫蒸發(fā)室，硫蒸發(fā)管的進(jìn)料口處設(shè)置有具有進(jìn)氣管的進(jìn)氣帽，所述進(jìn)氣帽與硫蒸發(fā)管的進(jìn)料口之間為磨口連接。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，所述合成管具有氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫進(jìn)行合成反應(yīng)的合成室，所述合成管的出料口處設(shè)置有具有出氣管的出氣帽，所述出氣帽與合成管的出料口之間為磨口連接。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，所述合成管中設(shè)置有用于改變氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫的移動路徑的擋板組件。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，所述擋板組件包括擋板固定桿和多塊擋板，所述擋板固定桿沿著合成管的長度方向固定在合成管中，所述多塊擋板間隔地設(shè)置在擋板固定桿上并且所述擋板與合成管的內(nèi)壁之間具有間隙。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，所述擋板為半圓片狀的石英擋板。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，氣相載體通過所述進(jìn)氣帽的進(jìn)氣管進(jìn)入至鎘蒸發(fā)室或硫蒸發(fā)室中。根據(jù)本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置的一個實(shí)施例，所述氣相載體為氬氣。本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置反應(yīng)裝置具體使得氣態(tài)硫和氣態(tài)鎘不采用相對的方向進(jìn)入合成室，從而避免了兩股反應(yīng)氣之間的對流并避免了因反應(yīng)氣之間接觸不充分而導(dǎo)致的反應(yīng)不充分、合成率低的問題；本專利技術(shù)通過在合成室中增加擋板組件，使得合成室空間得到了有效減小，同時使得反應(yīng)相對充分，大大提高了合成率，可達(dá)到85～90％。附圖說明圖1示出了根據(jù)本專利技術(shù)示例性實(shí)施例的硫化鎘氣相合成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了根據(jù)本專利技術(shù)示例性實(shí)施例的硫化鎘氣相合成裝置中擋板組件的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明：10-鎘蒸發(fā)管、11-鎘蒸發(fā)管的進(jìn)料口、12-鎘蒸發(fā)管的出料口、13-鎘蒸發(fā)室；20-硫蒸發(fā)管、21-硫蒸發(fā)管的進(jìn)料口、22-硫蒸發(fā)管的出料口、23-硫蒸發(fā)室；30-合成管、31-合成管的進(jìn)料口、32-合成管的出料口、33-合成室；40-進(jìn)氣帽、41-進(jìn)氣管、50-出口帽、51-出氣管、60-擋板組件、61-擋板固定桿、62-擋板。具體實(shí)施方式在下文中，將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本專利技術(shù)的硫化鎘氣相合成裝置。圖1示出了根據(jù)本專利技術(shù)示例性實(shí)施例的硫化鎘氣相合成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，根據(jù)本專利技術(shù)，所述硫化鎘氣相合成裝置包括彼此連通的鎘蒸發(fā)管10、硫蒸發(fā)管20和合成管30，所述鎘蒸發(fā)管的出料口12和硫蒸發(fā)管的出料口22分別與合成管的進(jìn)料口31連接，并且氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管10進(jìn)入合成管30的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管20進(jìn)入合成管30的方向之間的夾角為0～90°。其中，鎘蒸發(fā)管10、硫蒸發(fā)管20和合成管30均采用石英制成。根據(jù)本專利技術(shù)，鎘蒸發(fā)管10、硫蒸發(fā)管20和合成管30可以一體地形成硫化鎘氣相合成裝置，也可以互相拼接形成硫化鎘氣相合成裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要具體設(shè)置。其中，當(dāng)氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管10進(jìn)入合成管30的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管20進(jìn)入合成管30的方向之間的夾角為0°時，則氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫的進(jìn)入方向是相同的，這種方式為最優(yōu)的實(shí)施方式，能夠保證氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫之間的良好接觸和充分反應(yīng)，具體如圖1所示的實(shí)施方式。當(dāng)氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管10進(jìn)入合成管30的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管20進(jìn)入合成管30的方向之間的夾角為大于0°且小于或等于90°時，則氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫的進(jìn)入方向是互相呈一定的銳角夾角，此時的實(shí)施方式并不會對氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫之間的良好接觸和充分反應(yīng)產(chǎn)生不良影響。故，本專利技術(shù)在硫化鎘氣相合成裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置時通過確保氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管10進(jìn)入合成管30的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管20進(jìn)入合成管30的方向之間的夾角為0～90°來確保氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫之間的良好接觸和充分反應(yīng)。優(yōu)選地，鎘蒸汽從鎘蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向與硫蒸汽從硫蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向之間的夾角為0～45°，該夾角范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的技術(shù)效果。但是，若氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管10進(jìn)入合成管30的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管20進(jìn)入合成管30的方向之間的夾角為大于90°且小于或等于180°時，則氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫的進(jìn)入方向是在一定程度上相對的，甚至在夾角為180°時，氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫的進(jìn)入方向是非常不利的相反方向，這會導(dǎo)致氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫在合成室內(nèi)接觸不充分并本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硫化鎘氣相合成裝置，其特征在于，所述硫化鎘氣相合成裝置包括彼此連通的鎘蒸發(fā)管、硫蒸發(fā)管和合成管，所述鎘蒸發(fā)管的出料口和硫蒸發(fā)管的出料口分別與合成管的進(jìn)料口連接，并且氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向之間的夾角為0～90°。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硫化鎘氣相合成裝置，其特征在于，所述硫化鎘氣相合成裝置包括彼此連通的鎘蒸發(fā)管、硫蒸發(fā)管和合成管，所述鎘蒸發(fā)管的出料口和硫蒸發(fā)管的出料口分別與合成管的進(jìn)料口連接，并且氣態(tài)鎘從鎘蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向與氣態(tài)硫從硫蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向之間的夾角大于0°且小于或等于90°，其中，所述合成管中設(shè)置有用于改變氣態(tài)鎘與氣態(tài)硫的移動路徑的擋板組件，所述擋板組件包括擋板固定桿和多塊擋板，所述擋板固定桿沿著合成管的長度方向固定在合成管中，所述多塊擋板間隔地設(shè)置在擋板固定桿上并且所述擋板與合成管的內(nèi)壁之間具有間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化鎘氣相合成裝置，其特征在于，鎘蒸汽從鎘蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向與硫蒸汽從硫蒸發(fā)管進(jìn)入合成管的方向之間的夾角為0～45°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化鎘氣相合成裝置，其特征在于，所述鎘蒸發(fā)管具有固態(tài)鎘轉(zhuǎn)化為氣態(tài)鎘的鎘蒸發(fā)室...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹昌威，詹科，張程，種娜，楊旭，雷聰，
申請(專利權(quán))人：峨嵋半導(dǎo)體材料研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51