用于衬底上的薄膜层的持续淀积和处理的气相淀积过程制造技术

技术编号:7534774 阅读:146 留言:0更新日期:2012-07-12 23:59
本发明专利技术涉及用于衬底上的薄膜层的持续淀积和处理的气相淀积过程。提供了一种用于使升华的源材料作为薄膜而气相淀积到光伏模块衬底上以及进行后续气相处理的一体化设备。该设备可包括装载真空室、第一气相淀积室和第二气相淀积室,它们一体地连接成使得输送通过设备的衬底保持在小于大约760托的系统压力处。传送器系统可以可操作地设置在设备内,并且构造成以串行布置来以受控的速度将衬底输送到装载真空室中且输送通过其中,输送到第一气相淀积室中且输送通过其中,以及输送到第二气相淀积室中且输送通过其中。还提供了用于制造薄膜碲化镉薄膜光伏装置的过程。

【技术实现步骤摘要】

本文公开的主题大体涉及用于在制造碲化镉光伏装置期间淀积薄膜的方法和系统。更具体而言,本文公开的主题大体涉及用于在制造碲化镉光伏装置期间淀积碲化镉层以及随后进行氯化镉处理的一体化系统,以及它们的使用方法。
技术介绍
基于作为光反应性成分的与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)的薄膜光伏(PV) 模块(也称为“太阳能板”)在工业中正获得广泛接受和关注。CdTe是具有特别适于将太阳能转换成电的特性的半导体材料。例如,CdTe具有1. 45eV的能带隙,这使其与在历史上用于太阳能电池应用中的更低带隙的半导体材料(例如对于硅为大约1. IeV)相比能够从太阳光谱中转换更多的能量。而且,与更低带隙的材料相比,CdTe会在更低的或散射光条件下转换辐射能,并且因而与其它传统材料相比,在白天的时间里或在多云条件下具有更长的有效转换时间。η型层和ρ型层的结一般负责在CdTe PV模块暴露于诸如阳光的光能时产生电势和电流。具体而言,碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成ρ-η异质结,其中CdTe层用作ρ 型层(即正的电子接收层),而CdS层用作η型层(即负的电子贡献层)。自由载体对由光能产生,并且然后被Ρ-η异质结分开而产生电流。在CdTe模块的生产期间,CdTe PV模块的表面典型地被冷却,被输送到后续处理设备以进行氯化镉处理(例如氯化镉洗涤),并且然后随后被退火。加热、冷却和再加热的这个过程在能量消耗和成本两者方面是效率低的。另外,碲化镉层在被输送到后续处理设备期间暴露于环境。这种暴露可导致额外的大气材料被引入碲化镉层中,这可导致杂质被引入CdTe PV模块中。另外,室内大气自然地随时间而改变,从而对CdTe PV模块的大规模制造过程增加了变数。这样的杂质和额外的变数可导致同一生产线和过程中有不一致的 CdTe PV 模块。因而,存在对用于减少杂质和额外的变数引入制造CdTe PV模块的大规模制造过程中以及提高该过程的能量效率的方法和系统的需要。
技术实现思路
将在以下描述中部分地阐述本专利技术的各方面和优点,或者根据描述,本专利技术的各方面和优点可为显而易见的,或者可通过实践本专利技术来学习本专利技术的各方面和优点。大体提供了一种用于使升华的源材料作为薄膜而按顺序气相淀积到光伏(PV)模块衬底上且对该薄膜进行气相处理的一体化设备。该设备可包括装载真空室、第一气相淀积室和第二气相淀积室,它们一体地连接成使得输送通过设备的衬底保持在小于大约760 托的系统压力处。装载真空室可连接到构造成将装载真空室内的压力降低到初始装载压力的装载真空泵上。传送器系统可以可操作地设置在设备内,并且构造成以串行布置来以受控的速度将衬底输送到装载真空室中且输送通过其中,输送到第一气相淀积室中且输送通过其中,以及输送到第二气相淀积室中且输送通过其中。还提供了用于制造薄膜碲化镉薄膜光伏装置的过程。首先可将衬底转移到连接到装载真空泵上的装载真空室中,并且使用装载真空泵来在装载真空室中抽真空,直到在装载真空室中达到初始装载压力为止。然后可将衬底从装载真空室输送到第一气相淀积室中。第一气相淀积室包括源材料(例如碲化镉),并且可通过加热源材料以产生淀积到衬底上的源蒸气来使碲化镉层淀积到衬底上。然后可将衬底从第一气相淀积室输送到第二气相淀积室中。第二气相淀积室包括处理材料(例如氯化镉),并且可通过加热处理材料以产生淀积到衬底上的处理蒸气来处理碲化镉层。在该过程中,在小于大约760托的系统压力处将衬底输送通过第一气相淀积室和第二气相淀积室。参照以下描述和所附权利要求,本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解,或者根据描述或权利要求,本专利技术的这些和其它特征、方面和优点可为显而易见的,或者可通过实践本专利技术来学习本专利技术的这些和其它特征、方面和优点。附图说明在说明书中阐述了本专利技术的完整和能够实施的公开,包括其最佳模式,说明书参照了附图,其中图1是可结合本专利技术的气相淀积设备的实施例的系统的平面图;图2是成第一操作构造的、根据本专利技术的各方面的气相淀积设备的一个实施例的截面图;图3是成第二操作构造的图2的实施例的截面图;图4是与衬底传送器协作的图2的实施例的截面图;图5是在图2的实施例内的容器构件的俯视图;以及,图6表示根据本专利技术一个实施例的示例性过程的图示。部件列表10示例性系统12进入真空锁紧台13加热台14单独的衬底15离开真空锁紧台16第一加热器模块18加热器19第一气相淀积室20 室21第二淀积室22至少一个后热室23第一冷却室24进料装置25第二进料装置26装载传送器27退火室28装载模块30装载缓冲室32粗真空泵34第一阀36促动机构38高真空泵40高真空泵42缓冲模块44下游离开锁紧46离开传送器48传送器50相关联的独立52中央控制器54传感器100设备110淀积头112端壁113侧壁114顶壁116容器117侧壁118端壁119蒸气120内部肋122热电偶124分配歧管126通道128加热器元件130壳部件132下部壳部件134腔体136遮板138通道140促动机构142杆144分配器146排出端口148进料管150碎片防护件152分配板154密封件155密封结构156 进入槽口158 离开槽口160传送器162 板条164 链轮600 过程602、604、606、608、610、612、614、616、618、620 步骤具体实施例方式现在将对本专利技术的实施例进行详细参照,在图中示出了实施例的一个或多个实例。提供各个实例来作为对本专利技术的阐述,而非对本专利技术的限制。实际上,对本领域技术人员将为显而易见的是,可在不偏离本专利技术的范围或精神的情况下,在本专利技术中作出各种修改和改变。例如,被示为或描述成一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例,以产生又一个实施例。因此,意图的是本专利技术包含落在所附权利要求及其等效方案的范围内的这样的修改和改变。在本公开中,当将层描述为在另一个层或衬底“上”或“上面”时,将理解,层或者可直接接触彼此或者在层之间具有另一个层或特征。因而,这些用语只是描述层相对于彼此的相对位置,而未必意味着“在顶部上”,因为相对位置上方或下方取决于装置相对于观察者的定向。另外,虽然本专利技术不限于任何特定的膜厚度,但是描述光伏装置的任何膜层的用语“薄”大体指的是具有小于大约10微米(“微米”或“ym”)的厚度的膜层。图1示出了可结合至少两个气相淀积设备100 (图2至5)的系统10的一个实施例,该至少两个气相淀积设备100按顺序定位在根据本专利技术的实施例的构造成将薄膜层淀积在光伏(PV)模块衬底14 (下文称其为“衬底”)上且进行后续处理的系统内。薄膜可为例如碲化镉(CdTe)的膜层,而后续处理可为例如对碲化镉膜层进行的氯化镉处理。应当理解,本系统10不限于图2-5中示出的气相淀积设备100。可在系统10中使用其它气相淀积设备来使薄膜层气相淀积到PV模块衬底14上。参看图1,最初将单独的衬底14置于装载传送器沈上,并且随后使衬底14运动到进入真空锁紧台12上,进入真空锁紧台12包括装载真空室观和装载缓冲室30。为装载真空室观构造了 “粗”(即初始)真空泵32,以抽初始装载压力,并且为装载缓冲室30构造了 “高”(即最终)真空泵38,以使装载缓冲室3本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:S·D·费尔德曼皮博迪
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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