本发明专利技术涉及掺杂薄膜层在衬底上的连续沉积的气相沉积装置和方法，具体而言，提供了用于将升华的源材料作为掺杂的薄膜气相沉积在光伏(PV)模块衬底上的装置和相关的方法。容器设置在真空头室内，并构造为用于接受从第一进料管道供给的源材料。第二进料管道可将掺杂剂材料提供至沉积头中。加热的分配歧管设置在容器下面，并且包括多个贯穿其中限定的通道。容器被分配歧管间接加热至足以使源材料在容器内升华的程度。分配板设置在分配歧管下面，并且位于通过装置传送的衬底的水平面以上的限定距离处，从而将穿过分配歧管的升华的源材料进一步分配到下层衬底的上表面上。
【技术实现步骤摘要】
本文公开的主题总体涉及薄膜沉积工艺的领域，其中掺杂薄膜层例如半导体材料层沉积在衬底上。更具体地说，该主题涉及一种用于在光伏(PV)模块的形成中将光致反应材料的掺杂薄膜层沉积到玻璃衬底上的气相沉积装置和相关联的工艺。
技术介绍
基于与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)作为光致反应构件的薄膜光电(PV)模块(也被称为“太阳电池板”)正获得行业上广泛的认可和兴趣。CdTe是半导体材料，其具有特别适合于将太阳能(日光)转换成电力的特征。例如，CdTe具有1.45eV的能带隙，其同历史上用于太阳能电池应用的低带隙(l.leV)半导体材料相比可转换更多来自太阳光谱(阳光)的能量。另外，CdTe在同低带隙材料相比更低或扩散的光条件下更有效地转换光，并因而在白天或低光(例如多云)条件期间具有同其它传统材料相比更长的有效转换时间。在产生每瓦功率成本方面，利用CdTe PV模块的太阳能系统通常被认为是商业上可得到的最具成本效率的系统。然而，尽管CdTe有这些优点，太阳能功率作为补充或主要工业或住宅功率来源的可持续商业开发和接收取决于大规模且以成本有效的方式生产高效的PV模块的能力。在成本和发电容量方面，某些因素极大地影响了 CdTe PV模块的效率。例如，CdTe 是相对昂贵的，且因而材料的有效利用(即最小的浪费)是主要的成本因素。另外，模块的能量转换效率是沉积的CdTe薄膜层的某些特征的因素。薄膜层中的不均勻性或缺陷会显著地降低模块的输出，从而增加每功率单位的成本。另外，以经济上切合实际的商业规模处理相对较大的衬底的能力是至关紧要考虑要素。CSS (密闭空间升华)是一种已知的用于生产CdTe模块的商业气相沉积工艺。例如，参照美国专利No. 6，444，043和美国专利No. 6，423，565。在CSS系统的气相沉积室内， 衬底被带至与CdTe源相对的相对较小距离处(例如大约2-3mm)的相对位置。CdTe材料升华并沉积到衬底的表面上。在上面引用的美国专利No. 6，444，043的CSS系统中，CdTe材料呈粒状形式，并保持在气相沉积室内的加热容器中。升华的材料穿过放置于容器上方的盖子中的孔，并沉积到固定的玻璃表面上，其保持在盖子框架上方最小的可能距离(l-2mm) 处。盖子被加热到比容器更高的温度。虽然对于CSS工艺存在优势，但是相关的系统本质上是批处理工艺，其中玻璃衬底被分度引入气相沉积室中，在室中保持有限的时间周期，在该时间周期内形成薄膜层，之后被分度引出该室。该系统更适合于相对较小表面积的衬底的批处理。为了补充CdTe源， 必须周期性地中断该工艺，这对于大规模生产工艺是有害的。另外，在将衬底分度引入室内和引出室外期间，以及在需要将衬底定位在室内的任何步骤期间，沉积工艺不能很容易地以受控的方式停止和重新起动，导致大量的CdTe材料的不可利用(即浪费)。因此，行业中对于改进的气相沉积装置和方法存在持续的需求，其用于经济上可CN 102534509 A行的高效PV模块，尤其是CdTe模块的大规模生产。
技术实现思路
在以下描述中将部分地陈述，或者可从描述中明白，或者可通过本专利技术的实践获悉本专利技术的多个方面和优势。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种用于将升华的源材料，例如CdTe作为薄膜气相沉积在光伏(PV)模块衬底上的装置。虽然本专利技术并不局限于任何特殊的薄膜厚度，但是“薄”膜层在本领域中通常被认为小于10微米(μπι)。该装置包括沉积头和设置在其中的容器。第一进料管道和第二进料管道构造为将源材料供给到沉积头中，并且加热的分配歧管构造为加热所述容器。分配板设置在所述容器下面，并位于通过所述装置传送的衬底的上表面的水平传送面上方的限定距离处，所述分配板包括贯通其中的通道图案。在一个实施例中，加热的分配歧管可设置在容器的下面，并且可包括贯通其中限定的多个通道。对上面论述的气相沉积装置的实施例的变化和修改都在本专利技术的范围和精神内， 并可在本文进一步描述。在又另一方面，本专利技术包括一种用于将升华的源材料，例如CdTe作为薄膜气相沉积在光伏(PV)模块衬底上的工艺。该工艺包括将源材料供给沉积头内的容器，并将掺杂剂材料以固态形式供给到沉积头中。该容器可用热源部件间接加热，以使源材料升华。单独的衬底可在容器下方传送，使得升华的源材料沉积到衬底的上表面上。衬底可以恒定的线速率通过装置进行传送，且升华的源材料主要以横向延伸的前帘和后帘形式相对于衬底的传送方向从容器引导。对上面论述的气相沉积工艺的实施例的变化和修改都在本专利技术的范围和精神内， 并可在本文中进一步描述。参照以下描述和所附权利要求，本专利技术的这些以及其它特征、方面和优点将变得更好理解，或者可从描述或权利要求中变得明显易懂，或者可通过本专利技术的实践而获悉。附图说明在参照附图所做的说明书中阐述了本专利技术的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，其中图1是可结合本专利技术的气相沉积装置的实施例的系统的平面图；图2是根据本专利技术方面的气相沉积装置的一个实施例处于第一操作构造的横截面图；图3是图2实施例处于第二操作构造的横截面图；图4是与衬底传送器协作的图2的一个实施例的横截面图；且图5是图2的实施例中的容器构件的顶视图。具体实施例方式现在将详细参考本专利技术的实施例，图中显示了其一个或多个示例。各个示例是作为本专利技术的说明，而非本专利技术的限制而提供的。实际上，本领域中的技术人员将会懂得，在不脱离本专利技术的范围或精神的条件下可在本专利技术中做出各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分而被显示或描述的特征可供另一实施例使用，从而产生又一实施例。因而， 只要其在所附权利要求和其等效范围内，本专利技术意图包含这种修改和变化。化学元素在本公开中利用其常用的化学缩写，例如常见于元素周期表上的化学缩写进行论述。例如，氢由其常用的化学缩写H表示；氦由其常用化学缩写He表示等等。在本公开中，当层被描述为位于另一层或衬底的“上面”或“上方”时，应该懂得这些层可能是彼此直接接触的，或者在这些层之间具有另一层或特征。因而，这些词语只是描述了这些层彼此的相对位置，并且不一定意味着“在其上面”，因为上面或下面的相对位置依赖于装置相对于观察者的定向。另外，虽然本专利技术并不局限于任何特殊的薄膜厚度，但是描述光电装置的任何薄膜层的词语“薄”通常指薄膜层具有小于大约10微米(“公丝”或“μπι”)的厚度。图1显示了系统10的一个实施例，其可结合根据本专利技术实施例的气相沉积装置 100(图2至图幻，该气相沉积装置100构造为用于将薄膜层沉积在光伏(PV)模块衬底14 上(后文中被称为“衬底”)。例如，薄膜可以是碲化镉(CdTe)的薄膜层。如提到的那样， 在本领域中通常认为PV模块衬底上的“薄”膜层通常小于大约10微米(μ m)。应该懂得本气相沉积装置100不限于在图1中所示的系统10中使用，而是可结合到构造为用于将薄膜层气相沉积到PV模块衬底14上的任何合适的工艺线中。除了用于薄膜的源材料之外，在气相沉积装置100内可将掺杂剂或掺杂剂的混合物(总称为“掺杂剂”)共同沉积在衬底上。文中使用的“掺杂剂”是杂质元素，其包括在薄膜内(以非常低的浓度)，从而改变薄膜的电气特性和/或光学特性。例如，掺杂剂的原子可替代处于或已经处于薄膜晶格中的元素。例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·费尔德曼皮博迪，M·J·帕沃尔，
申请(专利权)人：初星太阳能公司，
类型：发明
国别省市：
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