[發(fā)明專利]用于在基板上連續(xù)沉積薄膜層的系統(tǒng)的密封配置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110112892.0
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102234763A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·W·布萊克;S·D·費(fèi)爾德曼-皮博迪;M·J·帕沃爾;M·W·里德
• 申請（專利權(quán)）人: 初星太陽能公司
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/56;H01L31/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周心志;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本文所公開的主題大體而言涉及薄膜沉積系統(tǒng)的領(lǐng)域，其中諸如半導(dǎo)體材料層的薄膜層沉積到基板上。更特定而言，所公開的主題涉及用于在形成光伏(PV)模塊中將光反應(yīng)性材料的薄膜層沉積到玻璃基板上的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

薄膜光伏(PV)模塊(也被稱作“太陽能電池板”或“太陽能模塊”)基于與硫化鎘(CdS)配對的碲化鎘(CdTe)作為光反應(yīng)性部件，其在工業(yè)中被廣泛地接受和關(guān)注。CdTe是一種半導(dǎo)體材料，其特征特別適合于將太陽能(陽光)轉(zhuǎn)變成電。舉例而言，CdTe具有1.45eV的能量能帶隙，與在過去用于太陽能電池應(yīng)用的較低能帶隙(1eV)的半導(dǎo)體材料相比，其能轉(zhuǎn)變更多的來自太陽光譜的能量。而且，與較低能帶隙材料相比，CdTe在較低或漫射光條件下更高效地轉(zhuǎn)變能量，且因此與其它常規(guī)材料相比，在一天中或在低光(即，多云)條件下具有更長的有效轉(zhuǎn)變時間

使用CdTe?PV模塊的太陽能系統(tǒng)被普遍認(rèn)為在所生成的每瓦功率成本方面是可購買到的系統(tǒng)中最具成本效益的。但盡管CdTe具有這些優(yōu)點(diǎn)，持久的商業(yè)開發(fā)和接受太陽能作為工業(yè)或住宅電力的補(bǔ)充或主要來源取決于大規(guī)模且以成本效益方式生產(chǎn)有效PV模塊的能力。

用于在PV模塊形成中加工各個玻璃片的氣相沉積系統(tǒng)是已知的。對于所有這樣的系統(tǒng)，在玻璃基板進(jìn)出沉積腔室的進(jìn)入點(diǎn)和外出點(diǎn)必須提供真空鎖或密封配置。舉例而言，已知使用真空鎖(也被稱作“負(fù)載鎖”)用于將離散的玻璃片索引(indexing)進(jìn)出沉積腔室，如在美國專利第4,797,054號中所述。在靜態(tài)沉積過程中，這些真空鎖基本上將玻璃片密封在腔室內(nèi)且不適合于連續(xù)輸送離散的玻璃片經(jīng)過沉積腔室。

美國專利第5,772,715號描述了一種沉積系統(tǒng)，其中多個真空腔室狹縫密封設(shè)于進(jìn)入位置和外出位置。這些密封相對復(fù)雜且涉及形成由單獨(dú)真空泵抽吸的單獨(dú)真空級。盡管該美國‘715專利描述了密封適合于加工離散的玻璃片或連續(xù)玻璃帶，但它們在機(jī)械上相當(dāng)復(fù)雜且將顯著地增加PV模塊的制造成本。

CSS(近空間升華)是用于生產(chǎn)CdTe模塊的已知商業(yè)氣相沉積過程。現(xiàn)參考(例如)美國專利第6,444,043號與第6,423,565號。雖然CSS過程存在一些優(yōu)點(diǎn)，但該系統(tǒng)固有地為批過程，其中玻璃基板被索引到氣相沉積腔室內(nèi)，保持在該腔室中有限的時段，在該時段中形成膜層，且隨后從腔室被索引出來。上文所引用的美國‘565專利描述了一種系統(tǒng)，其中提供空氣對真空對空氣(AVA)開口用于索引玻璃基板進(jìn)出真空腔室，真空腔室包括加工站用于將膜氣相沉積到玻璃基板上。該專利聲稱提供在沉積站(具有凹穴的熱“塊”，在該凹穴中包含源材料)與玻璃基板之間的“新穎密封關(guān)系”，其中維持在玻璃與該塊的頂部之間大約0.001in至0.018in的相對較小的公差。這種配置使得玻璃基板基本上充當(dāng)塊凹穴的頂部上的閘板。在閘板型密封配置中玻璃基板基本上密封該沉積腔室，這種閘板型密封不適合用于連續(xù)沉積過程，在連續(xù)沉積過程中離散玻璃片被連續(xù)地輸送經(jīng)過真空沉積腔室。

因此，在該行業(yè)中存在對于特別適合于通過連續(xù)輸送多個離散基板經(jīng)過氣相沉積腔室來大規(guī)模且高效生產(chǎn)PV模塊(特別是基于CdTe的模塊)的密封配置的持續(xù)不斷的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述變得明顯，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明而學(xué)習(xí)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于將諸如CdTe的升華的源材料氣相沉積為離散的光伏(PV)模塊基板上的薄膜的設(shè)備，離散的光伏(PV)模塊基板以連續(xù)不停方式輸送經(jīng)過該設(shè)備。該設(shè)備包括沉積頭，沉積頭被配置成接納源材料且使源材料升華。沉積頭具有分配板，分配板處于經(jīng)過該設(shè)備內(nèi)的沉積區(qū)輸送的基板的上表面的水平輸送平面上方限定距離處。升華源材料移動經(jīng)過分配板且在基板被輸送經(jīng)過沉積區(qū)時沉積到基板的上表面上。基板通過入口槽和出口槽而移動進(jìn)出沉積區(qū)，入口槽和出口槽由橫向延伸的入口密封和出口密封(entrance?and?exit?seals)限定。這些密封中的至少一個安置于基板的上表面上方一定間隙距離處，該距離小于在基板的上表面與分配板之間的距離或間距。該密封具有從大約10∶1至大約100∶1的縱向長度(在基板輸送方向)與間隙距離的比例。這種獨(dú)特密封配置確保升華的源材料包含于沉積區(qū)內(nèi)而不會阻止基板進(jìn)出沉積區(qū)的連續(xù)移動。入口密封和出口密封都可具有此配置。

在獨(dú)特實(shí)施例中，在基板的上表面與該密封之間的間隙距離在一英寸的大約1/16或大約0.06(大約1.59mm)與一英寸的大約3/16或大約0.18(大約4.76mm)之間。