制造薄膜太阳能电池的化学浴沉积设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种化学浴沉积设备，用以沉积一薄膜于薄膜太阳能电池用的基材，包括：一机架、一基材托座、一覆盖罩、一摆动机构以及一离心运动机构。通过摇摆机构及离心运动机构，驱动该基材托座进行摇摆及离心运动，以产生该反应溶液相对该基材的运动，但维持该反应溶液覆盖该基材。本发明专利技术的化学浴沉积设备及方法可应用于制造薄膜太阳能电池的如CdS、ZnS、InS等所构成的缓冲层，通过低温工艺、低成本的设备、简单的工艺以及减少反应溶液的使用量，形成薄且均匀的薄膜，可只有对基板的单面进行薄膜沉积，薄膜的缺陷少而提高薄膜太阳能电池的效率及降低薄膜太阳能电池的制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种化学浴沉积设备及方法，特别是关于一种。
技术介绍
在薄膜太阳能电池的工艺中，形成例如CdS、ZnS、InS等所构成的缓冲层的方法，通常利用化学浴沉积(chemical bath deposition)法，因为化学浴沉积法可形成的薄且均匀的薄膜，而且制造成本较低。然而，在化学浴沉积时，例如CdS的成核过程(nucleation)包含⑴均质(homogeneous)成核以及(2)异质(heterogeneous)成核两种，异质成核会在表面形成CdS,而均质成核在化学浴中形成CdS粒子，如果CdS粒子沉降于处理表面，会被包覆于薄膜内，可能造成组件的缺陷，因此通常化学浴沉积法利用搅拌或垂直放置处理基板的方式，尽量排除该均质成核所形成的粒子或其它杂质粒子。例如美国专利第7704863号公开了利用化学浴沉积法形成ZnS薄膜，其是利用搅拌及垂直放置处理基板的方式进行化学浴沉积。另外，例如美国专利公开第2010/0087027号公开了大量化学浴处理设备，用以形成薄膜太阳能电池的CdS薄膜，该文献的图6表示化学浴处理设备的示意图，也是利用搅拌及垂直放置处理基板的方式进行，但是该文献的图6所示的设备，化合物会沉积于基板的两面，为了只沉积于基板的单面，需要先保护不进行沉积处理的另一面，却仍然有 大量化学废弃物的问题。此外，例如美国专利公开第2007/0020400号公开了化学沉积设备及方法，利用微通道喷出混合的反应溶液以及旋转基板的方式，形成CdS薄膜。然而，上述化学浴沉积过程，在固体-液体的界面，即处理基板的表面，会产生气泡，该些气泡如果没有实时地离开该处理基板的表面(即浮出表面，消失于大气中)会构成薄膜的气孔，而成为薄膜的缺陷。虽然搅拌可以产生溶液的扰动，对于位在处理基板的表面的大气泡或许有些微作用，但对于微气泡的效果不佳。
技术实现思路
鉴于上述的专利技术背景，为了符合产业上的要求，本专利技术的目的之一在于提供一种，通过运动机构改变表面张力的方式，可有效地除去固体-液体的界面(即薄膜形成的表面)的气泡，避免所形成的薄膜包含气孔(pin hole)，且可避免该均质成核所形成的粒子或其它杂质粒子包裹或沉降于薄膜形成的表面，藉此可形成薄且均匀而无缺陷的薄膜。本专利技术的目的之一在于提供一种，通过进行离心运动，粒子会因离心力而脱离处理表面，可避免该均质成核所形成的粒子或其它杂质粒子包裹于薄膜形成的表面，藉此可形成薄且均匀的薄膜。本专利技术的目的之一在于提供一种，可只有对基板的单面进行薄膜沉积，另外可减少反应溶液的使用量。为了达到上述目的，根据本专利技术一实施例，提供一种化学浴沉积设备，用以沉积一薄膜于薄膜太阳能电池用的基材，包括:一机架、一基材托座、一覆盖罩、一摆动机构以及一离心运动机构。该机架，具有一真空室，该真空室与一真空装置连接，使该真空室的气体压力小于大气压力。该基材托座，具有多个第一开口，与该机架的真空室连通，该基材托座隔着一第一密封构件设置于该机架上，该基材托座是用以容置该基材，使该基材的一待处理面对向的面与该基材托座接触，通过该多个第一开口的真空吸引力而使该基材与该基材托座密合。该覆盖罩，具有至少一第二开口，作为一反应溶液的入口及出口，其中该覆盖罩隔着一第二密封构件设置于该基材上，该覆盖罩与该基材之间形成一容置空间，用以容纳该反应溶液。该摆动机构，用以驱动该机架进行摇摆，以产生该反应溶液相对该基材的运动，但维持该反应溶液覆盖该基材。该离心运动机构，用以驱动该机架进行离心运动，以产生该反应溶液相对该基材的运动，但维持该反应溶液覆盖该基材；其中，该容置空间的温度被控制于一预定的范围内。根据本专利技术另一实施例，提供一种化学浴沉积方法，包括:提供一基材，设置于该基材托座上，其中该基材具有一第一表面及与该第一表面对向的一第二表面；提供一基材托座，将该基材设置于该基材托座上，使该基材的该第一表面贴附于该基材托座上而露出该第二表面，作为被处理面；提供一覆盖罩，设置于该基材上，使该覆盖罩与该基材构成一容置空间；提供一反应溶液 ，从该覆盖罩的一开口注入该容置空间中，使该基材的被处理面接触该反应溶液；以及通过一摇摆机构及一离心运动机构，驱动该基材托座进行摇摆及离心运动，以产生该反应溶液相对该基材的运动,但维持该反应溶液覆盖该基材。根据本专利技术的化学浴沉积设备及方法，例如可应用于制造薄膜太阳能电池的如CdS, ZnS, InS等所构成的缓冲层，通过低温工艺、低成本的设备、简单的工艺以及减少反应溶液的使用量，形成薄且均匀的薄膜，可只有对基板的单面进行薄膜沉积，薄膜的缺陷少而提高薄膜太阳能电池的效率及降低薄膜太阳能电池的制造成本。附图说明图1为现有的薄膜太阳能电池的制造步骤；图2为根据本专利技术一实施例的化学浴沉积设备的示意图；图3a和图3b为根据本专利技术一实施例的化学浴沉积设备的示意图；图4为根据本专利技术一实施例的化学浴沉积设备的机架进行离心运动的俯视示意图；图5为根据本专利技术另一实施例的化学浴沉积设备的机架进行离心运动的俯视示意图；图6为根据本专利技术另一实施例的化学浴沉积设备的机架进行离心运动的俯视示意图；图7a和图7b为根据本专利技术一实施例的化学浴沉积设备的覆盖罩的示意图；图8为根据本专利技术一实施例的化学浴沉积方法的流程图。主要组件符号说明:S10-S76:工艺步骤100机架110基材托座120基材132第一密封构件134第二密封构件140真空装置150真空室200覆盖罩210第二开口215凹槽220反应溶液400摆动机构的摆动轴500化学浴沉积设备`具体实施例方式有关本专利技术的前述及其它
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如:上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术。此外，“A层(或组件)设置于B层(或组件)上”的用语，并不限定为A层直接贴覆接触B层表面的态样，例如A层与B层中间尚间隔其它迭层亦为该用语所涵盖范围。图标中，相同的组件是以相同的符号表不。现有的薄膜太阳能电池的制造步骤，例如图1所示，包含步骤SlO:提供基板；步骤S20:形成电极层；步骤S30:形成吸收层；步骤S40:形成缓冲层(buffer layer or windowlayer);以及步骤S50:形成其它层及封装。其中，步骤S40:形成缓冲层，使用化学浴沉积法(chemical bath deposition),形成例如CdS、ZnS、InS等所构成的缓冲层。步骤S50,例如包含形成ZnO层、Al层、AR层(抗反射层)等，最后进行封装。在步骤S40后以及步骤S50前，可进行例如冲洗(rinse)以及干燥等步骤，在化学浴的湿式工艺后，准备进行例如溅镀等的干式工艺。本专利技术的化学浴沉积设备，可应用于步骤S40的缓冲层的形成。更进一步，本专利技术的化学浴沉积设备，特别适合应用于任何化学浴沉积过程中有气泡产生的反应步骤。图2表示根据本专利技术一实施例的化学浴沉积设备的示意图。本专利技术的化学浴沉积设备500，用以沉积一薄膜于薄膜太阳能电池用的基材120，包括:机架100、基材托座110、覆盖罩200、摇摆机构400 ( 所在位置是指摆动机构的摆动轴，未显示其机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学浴沉积设备，用以沉积一薄膜于薄膜太阳能电池用的基材，包括：一机架，具有一真空室，所述真空室与一真空装置连接，使所述真空室的气体压力小于大气压力；一基材托座，具有多个第一开口，与所述机架的真空室连通，所述基材托座隔着一第一密封构件设置于所述机架上，所述基材托座是用以容置所述基材，使所述基材的一待处理面对向的面与所述基材托座接触，通过所述多个第一开口的真空吸引力而使所述基材与所述基材托座密合；一覆盖罩，具有至少一第二开口，作为一反应溶液的入口及出口，其中，所述覆盖罩隔着一第二密封构件设置于所述基材上，所述覆盖罩与所述基材之间形成一容置空间，用以容纳所述反应溶液；一摆动机构，用以驱动该机架进行摇摆，以产生所述反应溶液相对所述基材的运动，但维持所述反应溶液覆盖所述基材；以及一离心运动机构，用以驱动所述机架进行离心运动，以产生所述反应溶液相对所述基材的运动，但维持所述反应溶液覆盖所述基材；其中，所述容置空间的温度被控制于一预定的范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢育和，陈彦良，郑昌泰，张宝元，
申请(专利权)人：纯化科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：