化学浴沉积系统和方法技术方案

本发明专利技术公开用于在具有较少量颗粒的腹板上形成层的方法和系统。所述层由反应形成所述层的化学试剂的流体混合物或溶液形成。所述系统包括所提供的传送器装置，其被配置用于将所述腹板运送到腔室内，同时所述腹板的第一表面经历一或多个加工步骤；第一流体输送设备和第二流体输送设备；以及第一流体去除设备。所述第一流体去除设备被定位在布置于所述第一输送设备与所述第二输送设备之间的空间内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年6月17日提交的美国临时申请第62/013,224号的优先权，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
1.
本专利技术涉及用于在腹板上形成材料层的系统和方法。更具体地说，本专利技术涉及基于腹板的化学浴沉积。2.相关技术说明太阳能电池为将日光直接转化成电能的光伏(PV)装置。太阳能电池可基于结晶硅或通常沉积在低成本衬底，诸如玻璃、塑料或不锈钢上的各种半导体材料的薄膜。薄膜类光伏电池，诸如非晶硅、碲化镉、二硒化铜铟或二硒化铜铟镓类太阳能电池通过采用薄膜行业中所广泛使用的沉积技术提供改良的成本优点。已证明IBIIIAVIA族化合物光伏电池，包括二硒化铜铟镓(CIGS)类太阳能电池对于高性能、高效率以及低成本薄膜PV产品的重要潜力。如图1中所示，常规IBIIIAVIA族化合物太阳能电池10可构建在衬底11上，所述衬底可以是玻璃片、金属片、绝缘箔或腹板，或导电箔或腹板。接触层12，诸如钼(Mo)膜，可以沉积在衬底上作为太阳能电池的背电极。包括Cu(In,Ga)(S,Se)2家族材料的吸收体薄膜14可随后形成于导电Mo膜上。衬底11和接触层12形成基层13。尽管存在其它方法，但可以通过两阶段方法形成Cu(In,Ga)(S,Se)2型化合物薄膜，其中Cu(In,Ga)(S,Se)2材料的组分(组分为Cu、In、Ga、Se以及S)首先沉积在衬底或于衬底上形成的接触层上作为吸收体前驱物，并且随后在高温退火过程中与S和/或Se反应。形成吸收体膜14之后，可以在所述吸收体膜上形成包括缓冲膜或缓冲层(诸如CdS)和透明导电层(诸如未掺杂型ZnO/掺杂型ZnO叠层或未掺杂型ZnO/In--Sn--O(ITO)叠层)的透明层15。在制造太阳能电池时，缓冲层通常首先沉积在IBIIIAVIA族吸收体膜14上以形成有源接面。随后透明导电层沉积在缓冲层上以提供所需侧向导电性。光沿箭头16的方向穿过透明层15进入太阳能电池10。上述常规装置结构称为衬底型结构。如图1中所示，在衬底型结构中，光从透明层侧进入装置。已对太阳能电池结构中具有不同化学组成的各种缓冲层加以评估。CdS、ZnS、Zn--S-OH、Zn--S-O-OH、ZnO、Zn--Mg—O、Cd--Zn—S、ZnSe、In—Se、In--Ga—Se、In—S、In--Ga—S、In--O-OH、In--S-O、In--S-OH等是在文献中报告的一些缓冲层材料。IBIIIAVIA族装置(诸如CIGS太阳能电池)的缓冲层具有不同厚度，通常在30-200nm范围内，并且可以通过各种技术，诸如蒸发、溅镀、原子层沉积(ALD)、电沉积以及化学浴沉积(CBD)来沉积。化学浴沉积(CBD)为用于在CIGS吸收体膜上形成缓冲层的常用方法。这些技术通常涉及制备化学浴，所述化学浴包含待形成的缓冲层的试剂。浴温可以升高，例如在50℃-90℃范围，并且使CIGS膜的表面暴露于加热浴。或者，可以加热含有CIGS膜的衬底，并且随后将其浸渍于保持在较低温度的化学浴中。由于对浸浴和/或带有CIGS膜的衬底加热而引起化学反应，薄缓冲层在CIGS膜上生长。使硫化镉(CdS)缓冲层生长的例示性CBD方法采用包含镉(Cd)物质(来自诸如氯化镉、硫酸镉、醋酸镉等的Cd盐来源)、硫物质(来自诸如硫脲的S源)以及调节Cd物质和S物质之间的反应速率的络合剂(诸如氨、三乙醇胺(TEA)、二乙醇胺(DEA)、乙二胺四乙酸(EDTA)等)的化学浴。此类浴的温度增加到所期望的温度后，溶液中各处均会发生Cd物质和S物质之间的反应。因此，在通过加热溶液润湿的表面上均形成CdS层；此外，溶液中往往会形成CdS颗粒。CdS层的CBD沉积通常包括不合需要的CdS颗粒，其可能会导致电池效率降低以及其它问题，例如，与随后形成的电池结构的透明层形成的接合点会有所减少。硫化镉层的化学浴沉积使得CIGS太阳能电池的转化效率较高。然而，如上文所论述，其在大批量制造中的使用通常存在问题。因此，仍需要改良制造CIGS太阳能电池装置中的CdS沉积技术。
技术实现思路
本专利技术提供用于在腹板上形成材料层，并且更具体地说，用于在薄膜，例如IB-IIA-VIA薄膜上沉积CdS层的方法。在一个方面中，本专利技术提供一种用于在腹板上形成材料层的系统，其中腹板具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述系统包含传送器装置，其被配置用于运送腹板，同时腹板的第一表面经历一或多个加工步骤；第一流体输送设备和第二流体输送设备，所述第一和第二流体输送设备被定位在传送器装置上方，其中第一和第二流体输送设备被配置用于将一或多种流体输送到腹板的第一表面上；以及第一流体去除设备，所述第一流体去除设备被定位在布置于第一输送设备与第二输送设备之间的空间内。在某些实施例中，系统被包含在壳体或腔室内。在另一方面中，本专利技术提供一种用于在腹板上形成材料层的方法，其中腹板具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述方法包含将腹板移动到壳体内以在腹板上进行一或多个加工步骤；通过第一流体输送设备将第一流体输送到腹板；通过包含抽吸装置的第一流体去除设备从腹板去除一部分第一流体；去除一部分第一流体之后，通过包含抽吸装置的第二流体输送设备将第二流体输送到腹板；并且在腹板上形成材料层。本专利技术的系统和方法，尤其如本文所述，从腹板去除部分第一和第二流体会产生具有沉积材料的连续层以及减少量的颗粒的腹板。本专利技术还准许通过一种单通工具或设备在腹板上沉积两种或更多种不同层。以上概述仅仅是说明性的，并且并不意图以任何方式作为限制。除了上文所述的说明性方面、实施例以及特征之外，通过参考图式以及以下详细描述，另外的方面、实施例和特征也将变得显而易见。附图说明图1为包括IB-IIIA-VIA族化合物吸收体层的薄膜太阳能电池的侧视示意图。图2A说明根据实例实施例的用于加工腹板的系统。图2B说明根据实例实施例的在图2A中示出的系统的一部分。图3说明根据实例实施例的安置在加工床和腹板之间的传送带。图4A说明根据实例实施例的包括第一及第二流体输送设备、流体去除设备、冲洗设备以及加热设备606的系统。图4B说明根据实例实施例的包括第一及第二流体输送设备、第一及第二流体去除设备、冲洗设备以及加热设备606的系统。图5说明根据实例实施例的流体输送设备，其用于将流体混合物中的第一流体的流和流体混合物中的第二流体的流分配到级联装置上。图6说明根据实例实施例的用于去除残余材料和残渣的流体去除设备具体实施方式以下详细描述参考附图描述所公开系统和方法的各种特征和功能。除非上下文另外规定，否则在图式中，相似的符号标识相似的组件。本文中所描述的说明性系统和方法实施例并不意图为限制性的。可以容易理解的是，所公开的系统和方法的某些方面可以多种不同配置来布置及组合，本文中涵盖所有所述配置。术语“光伏电池”(在本文中也称为“太阳能电池”)，如本文中所使用，一般是指包括光敏性材料(或吸收体)的装置，所述装置被配置用于在其暴露于电磁辐射(或能量)或给定波长的电磁辐射或给定波长分布的电磁辐射下时产生电子(或电)。太阳能电池可以与其它类似的太阳能电池串联电连接以升高电压电平，且使将另外由于高电流而发生的电阻损耗降到最低。在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在腹板上形成材料层的系统，其中所述腹板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述系统包含：传送器装置，其被配置用于运送所述腹板，同时所述腹板的第一表面经历一或多个加工步骤；第一流体输送设备和第二流体输送设备，所述第一流体输送设备及所述第二流体输送设备被定位在所述传送器装置上方，其中所述第一流体输送设备及所述第二流体输送设备被配置用于将一或多种流体输送到所述腹板的第一表面上；以及第一流体去除设备，所述第一流体去除设备被定位在布置于所述第一输送设备与所述第二输送设备之间的空间内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.17 US 62/0132241.一种用于在腹板上形成材料层的系统，其中所述腹板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述系统包含：传送器装置，其被配置用于运送所述腹板，同时所述腹板的第一表面经历一或多个加工步骤；第一流体输送设备和第二流体输送设备，所述第一流体输送设备及所述第二流体输送设备被定位在所述传送器装置上方，其中所述第一流体输送设备及所述第二流体输送设备被配置用于将一或多种流体输送到所述腹板的第一表面上；以及第一流体去除设备，所述第一流体去除设备被定位在布置于所述第一输送设备与所述第二输送设备之间的空间内。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流体去除设备包含抽吸装置。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其进一步包含一或多个加热设备，所述加热设备被配置用于在所述腹板经历所述一或多个加工步骤时加热所述腹板。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的系统，其进一步包括含有抽吸装置的第二流体去除设备；其中所述第二流体去除设备经定位以去除由所述第二流体输送设备输送的流体。5.根据任一前述权利要求所述的系统，其进一步包含冲洗设备，其被定位成与所述第二流体去除设备相邻并且与布置于所述第一输送设备与所述第二输送设备之间的空间相对。6.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述一或多种流体包含溶液，所述溶液含有包含二价镉的材料。7.根据任一前述权利要求所述的系统，其进一步包含干燥设备，其被定位成邻近所述冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·克洛弗，B·D·赫克特曼，G·彭，A·C·沃尔，
申请(专利权)人：纽升股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US