[發明專利]用于氣相沉積系統的入口和出口輥子密封構造

有效

• 申請號: 201110460425.7
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102584021A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: C·拉思維格
• 申請（專利權）人: 初星太陽能公司
• 主分類號: C03C17/22
• 分類號: C03C17/22;C23C16/54;C23C14/56;C23C16/448
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;傅永霄

技術領域

本文公開的主題總體涉及薄膜沉積系統領域，其中，諸如半導體材料層的薄膜層沉積在襯底上。更具體而言，所公開的主題涉及用于在形成光伏(PV)模塊時將光反應材料薄膜層沉積在玻璃襯底上的系統。

背景技術

薄膜光伏(PV)模塊(也稱為“太陽能電池板”或“太陽能模塊”)，特別是基于與硫化鎘(CdS)配對的碲化鎘(CdTe)作為光反應成分的模塊，作為可行的替代能源在行業中獲得了廣泛的認可和關注。使用CdTe?PV模塊的太陽能系統在每瓦產生功率的成本方面通常認為是商業上可獲得系統中最具有成本效益的。然而，盡管CdTe具有多種優點，但太陽能作為工業或居民用電的補充來源或主要來源的可持續商業開發和接受取決于以大規模和成本合算的方式生產高效PV模塊的能力。就這一點而言，用于生產常規太陽能電池板的光反應源材料的高成本是一個限制因素，并且最大限度地利用這些材料尤為重要。

在連續氣相沉積過程中，與其中襯底被分度引入和引出沉積裝置的批處理相反，將單獨的玻璃板(襯底)連續傳送經過沉積裝置。然而，襯底經其進入和離開沉積裝置的進入(入口)和外出(出口)密封件是對于升華的源材料的固有泄漏源。典型地設置具有合理可能的最小槽的槽密封件，襯底經該槽行進。然而，襯底厚度、尺寸、平整度的變化和其它尺寸異常經常導致襯底抵靠在槽密封部件上摩擦，從而導致膜層的劃傷和其它缺陷或甚至襯底的阻塞。

美國專利第5,772,715號描述了一種沉積系統，其中多個真空腔室槽密封件設于進入位置和外出位置處。這些密封件相對復雜且涉及形成由單獨真空泵抽吸的三個單獨真空級。盡管該美國‘715專利描述了密封件適合于加工離散的玻璃板或連續玻璃帶，但它們在機械上相當復雜且將顯著地增加PV模塊的制造成本。

美國專利No.6,058,740描述了一種沉積系統，其帶有設于進入和外出密封位置處的上、下密封輥子。這些輥子被驅動并在它們進入和離開真空沉積腔室時接合襯底并抵靠在襯底上滾動。然而，該系統依賴于密封輥子在外出點處抵靠在薄膜層的表面上的摩擦滾動接合，這可能造就膜層中的刮傷、污損或其它誘導缺陷。

因此，在該行業中存在對于特別適合于通過連續傳送多個離散襯底通過氣相沉積腔室來大規模且高效地生產PV模塊、特別是基于CdTe的模塊的密封構造的持續不斷的需要。

發明內容

本發明的方面和優點將在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述變得明顯，或者可通過實踐本發明而獲悉。

根據本發明的實施例，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)模塊襯底上的薄膜的裝置，離散的光伏(PV)模塊襯底以連續不停的方式傳送經過該裝置。該裝置包括構造成用于接納源材料并使之升華的沉積頭。沉積頭將源材料分配到傳送被經過裝置內的沉積區的襯底的上表面上。襯底經過入口槽和出口槽而移入和移出沉積區。至少其中一個槽由橫向延伸的輥子密封構造限定。在特定實施例中，入口槽和出口槽包括該輥子密封構造。該密封構造包括柱體，該柱體以被可旋轉地支撐在襯底的傳送平面上方限定的間隙高度處，使得所述柱體在PV模塊的活性半導體材料(源材料)的限定完成窗口中不會與襯底連續滾動接觸。柱體可相對于襯底的傳送平面沿豎直方向浮動，使得當襯底在柱體下被傳送時柱體滾上并越過襯底中超過該間隙高度的表面變化。

在某些實施例中，柱體可被重力向襯底的傳送平面偏移。在其它實施例中，柱體可在被彈簧向襯底的傳送平面偏移。柱體的端部可被旋轉地支撐在相應的軸承座內。

在一個獨特的實施例中，柱體具有階梯式直徑，在其端部帶有直徑增大的帶。直徑增大的帶構造成在不被傳送經過沉積區的襯底的橫向邊緣部分上連續或間歇地滾動。橫向邊緣部分未被用作完成的PV模塊的活性半導體區域的一部分。

在某些實施例中，柱體可自由旋轉并因此僅在被下方的襯底接合時旋轉。在其它實施例中，柱體可以例如以襯底的傳送速度被驅動。

在又其它實施例中，該裝置可包括配置在氣相沉積頭下方的傳送器組件。該傳送器組件可包括殼體，該殼體與傳送器限定封閉的內部容積，該傳送器可操作地設于殼體內并在無端回線路徑中被驅動，該無端回線路徑具有沿傳送方向移動的上分支(leg)和沿相對的返回方向移動的下分支。殼體還可包括限定沉積區的頂部部件，且沉積頭配置在該頂部部件上使得傳送器上的襯底在經過頂部部件中的沉積區時暴露于來自沉積頭的升華的源材料。柱體在頂部部件的相對縱向端部處限定入口槽和出口槽。例如，柱體可以可旋轉地安裝在被支撐在頂部部件上的軸承座中。柱體在軸承座中可豎直調節，以調節間隙高度。