用于形成薄膜太阳能电池材料的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于形成薄膜太阳能电池材料的装置和方法，该方法包括：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的室内，直到该室达到第二压力值和第一温度值，其中，第二压力值是第一压力值的预定百分比。将室中的温度增加至第二温度值以用于硒化工艺，从而使室内的压力增加至第三压力值。可从室内去除硒化工艺期间产生的残余气体。将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至室内，直到室内压力达到第四压力值。将室内的温度增加至第三温度值以用于硫化工艺。在硫化工艺之后对室进行冷却。

【技术实现步骤摘要】
用于形成薄膜太阳能电池材料的装置和方法
本专利技术涉及太阳能电池，更具体而言，涉及形成用于制造太阳能电池的薄膜材料的装置和方法。
技术介绍
光伏电池或太阳能电池是用于从太阳光直接生成电流的光伏组件。由于对清洁能源的需求不断增长，近年来，太阳能电池的制造急剧发展且还在继续发展。各种类型的太阳能电池和太阳能电池子结构已经存在并继续被开发。例如，太阳能电池包括衬底、位于衬底上的背面接触层、位于背面接触层上的吸收层、位于吸收层上的缓冲层和位于缓冲层上方的正面接触层。在一些类型的太阳能电池中，正面接触层可包括形成使光通过而到达下面的其他层的窗口的透明导电氧化物（TCO）材料层。在衬底上形成多个太阳能电池，并通过每个太阳能电池中的对应互连结构而串联连接以形成太阳能电池组件。吸收层吸收太阳光，并通过背面接触层把太阳光转化成电流。因此，半导体材料作为形成吸收层的材料被用于至少一些已知的太阳能电池的生产或制造中。更具体而言，诸如铜铟镓硫-硒化物（CIGSS）的基于黄铜矿的半导体材料（也被称为薄膜太阳能电池材料）用于完成吸收层的形成。用于形成CIGSS或薄膜太阳能电池材料的一些技术包括金属前体的硒化工艺和硒化后进行的硫化工艺（整个工艺被称为硒化后硫化（SAS））。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于形成薄膜太阳能电池材料的方法，包括：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的室内，直到室达到第二压力值并具有第一温度值，其中，第二压力值是第一压力值的预定百分比；增加室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使室中的压力增至第三压力值；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至室内直到室达到第四压力值；增加室中的温度至第三温度值以用于硫化工艺；以及在硫化工艺之后冷却室。优选地，该方法进一步包括：去除硫化工艺期间产生的残余气体。优选地，该方法进一步包括：当室中的温度增加至第二温度值与当前温度值的差值的一半时，将惰性气体加入至室内。优选地，引入第一惰性气体混合物包括：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有约10-1托至约10-4托之间的第一压力值的室内，直到室达到约130托至520托之间的第二压力值。优选地，增加室中的温度至所述第二温度值包括：增加室中的温度至约370℃至约450℃之间的第二温度值。优选地，加入第二惰性气体混合物包括：将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至室内，直到室达到约200托至约600托之间的压力。优选地，增加室中的温度至第三温度值包括：增加室中的温度至约500℃至约650℃之间的温度值。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于形成薄膜太阳能电池材料的装置，包括：至少一个后处理室，连接至至少一个沉积室以从中接收太阳能电池子结构；以及控制器，连接至至少一个后处理室，控制器被配置为能够通过以下处理在至少一个后处理室内的太阳能电池子结构上形成所述薄膜太阳能电池材料：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的所述至少一个后处理室内，直到至少一个后处理室达到第二压力值并具有第一温度值，第二压力值是所述第一压力值的预定百分比；增加至少一个后处理室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使至少一个后处理室中的压力增加至第三压力值；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至至少一个后处理室内直到至少一个后处理室达到第四压力值；增加至少一个后处理室中的温度至第三温度值以用于硫化工艺；和在硫化工艺之后冷却至少一个后处理室。优选地，控制器进一步被配置为去除硫化工艺期间产生的残余气体。优选地，控制器进一步被配置为当后处理室中的温度增加至第二温度值与当前温度值的差值的一半时，将惰性气体加入到至少一个后处理室内。优选地，第一压力值在约10-1托至约10-4托之间，第二压力值在约130托至约520托之间，其中，第一温度值是室温。优选地，第二温度值在约370℃至约450℃之间。优选地，第四压力值在约200托至约600托之间。优选地，第三温度值在约500℃至约650℃之间。根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成薄膜太阳能电池材料的方法，包括：将惰性气体引入至具有第一压力值的室内，直到室达到第二压力值并具有第一温度值；增加室中的温度至第二温度值与当前温度值的差值的一半；当达到第二温度值与当前温度值的差值的一半时，将包括硒化氢的第一惰性气体混合物加入至室内；增加室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使室中的压力增加至第三压力值；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至所述室内直到室中的压力达到第四压力值；增加室中的温度至第三温度值以用于硫化工艺；以及在硫化工艺之后冷却室。优选地，该方法进一步包括：去除硫化工艺期间产生的残余气体。优选地，引入惰性气体包括：在约10-1托至约10-4托之间的第一压力值的条件下，将惰性气体以增量的方式引入至室内，直到室达到约100托至约350托之间的第二压力值并具有室温。优选地，增加室中的温度至第二温度值与当前温度值的差值的一半包括：增加室中的温度至约100℃至约300℃之间的温度值。优选地，加入第二惰性气体混合物包括：将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至室内，直到室达到约200托至约600托之间的第四压力值。优选地，增加室中的温度至第三温度值包括：增加室的温度至约500℃至约650℃之间的第三温度值。附图说明图1是示例性太阳能电池的截面图；图2是用于形成用来制造图1所示太阳能电池的薄膜太阳能电池材料的示例性装置的框图；图3是使用图2所示装置形成薄膜太阳能电池材料的示例性方法的流程图；图4是图3所示方法的图形化表示；图5是使用图2所示装置形成薄膜太阳能电池材料的可选方法的流程图；图6是图5所示方法的图形化表示；图7是使用图2所示装置形成薄膜太阳能电池材料的另一个可选方法的流程图；以及图8是图7所示方法的图形化表示。具体实施方式在描述中，相对术语，诸如“低于”“高于”“水平”“垂直”“在…之上”“在…之下”“向上”“向下”“顶部”和“底部”及其其派生词（如“水平地”“向下地”“向上地”等）应该被解释为是指如随后所述的或如论述的附图中所示的方位。这些相对术语仅是为了便于描述而不要求装置在特定方位进行构造或操作。除非另有明确描述，关于接合、连接等的术语，诸如“连接”和“互连”，是指其中一个结构直接或通过插入结构间接地固定或接合至另一结构的关系以及两者都是可移动的或刚性的接合或关系。预期结合附图一起阅读示例性实施例的这种描述，所述附图被认为是整个书面说明书的一部分。并不按比例绘制附图。除了在文中另有明确指出，在各个附图中，相似的参考数字代表相似的部件。通过在硒化后硫化（SAS）期间能够节约工艺气体，本文描述的示例性装置和方法能克服用于形成诸如铜铟镓硫-硒化物（CIGSS）的基于黄铜矿的薄膜太阳能电池材料的其他技术的至少一些缺陷。本文所述的实施例提供了有助于节约成本的多级（multi-step）进气工艺的装置和方法，其中，较少的气体被引入工艺室，但是根据理想气体定律，可以增加压力。例如，随着硒化工艺期间温度的增加，硒化氢气体的压力增加。类似地，随着硫化工艺期间温度的增加，硫化氢气体的压力增加。因此，不会浪费工艺气体。图1示出了太阳能电池100的截面图。太阳能电池100包括衬底110、形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成薄膜太阳能电池材料的方法，所述方法包括：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的室内，直到所述室达到第二压力值并具有第一温度值，其中，所述第二压力值是所述第一压力值的预定百分比；增加所述室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使所述室中的压力增至第三压力值；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至所述室内直到所述室达到第四压力值；增加所述室中的温度至第三温度值以用于硫化工艺；以及在所述硫化工艺之后冷却所述室。

【技术特征摘要】
2013.07.10 US 13/938,2881.一种用于形成薄膜太阳能电池材料的方法，所述方法包括：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的单一室内，直到所述单一室达到第二压力值并具有第一温度值，其中，所述第二压力值是所述第一压力值的预定百分比；增加所述单一室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使所述单一室中的压力增至第三压力值；在所述第二温度值和所述第三压力值下，在所述单一室中执行所述硒化工艺；去除所述硒化工艺期间产生的残余气体；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至所述单一室内直到所述单一室达到第四压力值；增加所述单一室中的温度至第三温度值，以用于在所述第四压力值和所述第三温度值下，在所述单一室中执行硫化工艺；在所述硫化工艺之后冷却所述单一室；以及去除硫化工艺期间产生的残余气体。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当所述单一室中的温度增加至所述第二温度值与当前温度值的差值的一半时，将所述第一惰性气体加入至所述单一室内。3.根据权利要求1所述的方法，其中，引入所述第一惰性气体混合物包括：将包括所述硒化氢的所述第一惰性气体混合物引入至具有10-1托至10-4托之间的所述第一压力值的所述单一室内，直到所述单一室达到130托至520托之间的所述第二压力值。4.根据权利要求1所述的方法，其中，增加所述单一室中的温度至所述第二温度值包括：增加所述单一室中的温度至370℃至450℃之间的所述第二温度值。5.根据权利要求1所述的方法，其中，加入所述第二惰性气体混合物包括：将包括所述硫化氢的所述第二惰性气体混合物加入至所述单一室内，直到所述单一室达到200托至600托之间的压力。6.根据权利要求1所述的方法，其中，增加所述单一室中的温度至所述第三温度值包括：增加所述单一室中的温度至500℃至650℃之间的温度值。7.一种用于形成薄膜太阳能电池材料的装置，所述装置包括：一个后处理室，连接至一个沉积室以从中接收太阳能电池子结构；以及控制器，连接至所述后处理室，所述控制器被配置为能够通过以下处理在所述后处理室内的所述太阳能电池子结构上形成所述薄膜太阳能电池材料：将包括硒化氢的第一惰性气体混合物引入至具有第一压力值的所述后处理室内，直到所述后处理室达到第二压力值并具有第一温度值，所述第二压力值是所述第一压力值的预定百分比；增加所述后处理室中的温度至第二温度值以用于硒化工艺，从而使所述后处理室中的压力增加至第三压力值；在所述第二温度值和所述第三压力值下，所述硒化工艺在所述后处理室中执行；去除所述硒化工艺期间产生的残余气体；将包括硫化氢的第二惰性气体混合物加入至所述后处理室内直到所述后处理室...

【专利技术属性】
技术研发人员：林光明，刘己维，郭文政，
申请(专利权)人：台积太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71