[發明專利]用于持續沉積的設備和過程中CdTe的時間上可變的沉積速率

有效

• 申請號: 201110461808.6
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102560376A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: M·J·帕沃爾
• 申請（專利權）人: 初星太陽能公司
• 主分類號: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C16/448
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

技術領域

本文公開的本發明主題一般涉及薄膜沉積過程的領域，其中將如半導體材料層的薄膜層沉積在基板上。更具體地，本發明主題涉及用于在光伏(PV)模塊的形成中將光反應材料(例如，CdTe)的薄膜層沉積在玻璃基板上的氣相沉積設備和關聯的過程。

背景技術

基于與硫化鎘(CdS)配對的碲化鎘(CdTe)作為光反應組件的薄膜光伏(PV)模塊(也稱為“太陽能面板”)正在獲得業界的廣泛接受和關注。CdTe是具有尤其適于將太陽能轉換成電力的特性的半導體材料。例如，CdTe具有約1.45eV的能量帶隙，這使之與過往在太陽能電池應用中使用的較低帶隙半導體材料(例如，對于硅約為1.1eV)相比能夠轉換來自太陽光譜的更多能量。再有，與較低帶隙材料相比，CdTe在較低光情況或漫射光情況中轉換輻射能量，并且因此與其他常規材料相比，在日間期間或多云情況中具有更長的有效轉換時間。

使用CdTe?PV模塊的太陽能系統一般被認為，就生成的每瓦特功率的成本而言是最具成本效率的可商業獲得的系統。盡管CdTe具有這些優點，但是，太陽能的可持續商用和被接受作為工業和民用電力的補充或主要來源取決于大規模以及以成本有效的方式生產高效PV模塊的能力。

某些因素極大地影響CdTe?PV模塊在成本和發電容量方面的效率。例如，CdTe相對昂貴，并且因此材料的高效利用(即，最小浪費)是主要成本因素。此外，模塊的能量轉換效率是沉積的CdTe膜層的某些特性的因素。膜層中的不均勻性或缺陷可能極大地降低模塊的輸出，由此增加每個單位電力的成本。再有，在經濟上合理的商用規模上處理較大的基板的能力是關鍵的考量。

CSS(封閉系統升華)是用于CdTe模塊制造的公知商用氣相沉積過程。參考例如美國專利號6,444,043和美國專利號6,423,565。在CSS系統中的氣相沉積室內，將基板放置在以較小距離(即，約2-3mm)面對CdTe源的相對位置處。CdTe材料升華并沉積在基板的表面上。在上文引述的美國專利號6,444,043的CSS系統中，CdTe材料是顆粒形式的，并且保持在氣相沉積室內的加熱的容器中。升華的材料穿過置于容器上方的封蓋中的孔移動，并沉積在靜止的玻璃表面上，靜止的玻璃表面以最小可能距離(1-2mm)被固定在封蓋框上方。

通過孔板恒定地供給CdTe蒸氣產生用于在基板上沉積的均勻蒸氣壓。因此，整個CdTe層的沉積速率可以是基本恒定的，以便確保在基板上形成基本均勻的薄膜層。但是，如果初始沉積速率太快，則可能在初始沉積過程中產生空隙(即，無CdTe的小區域)。這些空隙隨著沉積過程繼續可能被擴大。

因此，業界中一直需要一種改進的氣相沉積設備和過程，用于經濟上可行地大規模制造高效PV模塊，具體為CdTe模塊。具體來說，需要一種改進的升華板，用于在CSS過程中，經濟上可行地大規模制造高效PV模塊，具體為CdTe模塊。

發明內容

在下文描述中將部分地闡述，或可以從該描述中顯見或可以通過本發明的實踐認識到本發明的多個方面和優點。

在一個實施例中，一般地提供一種設備，用于將升華的源材料氣相沉積為光伏模塊基板上的薄膜。該設備包括設在沉積頭中且配置成接收顆粒狀源材料的容器。在容器下方設置加熱的分發管匯，并將其配置成將所述容器加熱到足夠使容器內的源材料升華的程度。將分發板設在分發管匯下方以及設在輸送通過該設備的基板的上表面的水平輸送面上方限定的距離處。該分發板限定經由其中的通道的樣式，該通道的樣式配置成創建在從第一縱向端到第二縱向端的縱向方向中的壓力梯度。

在一個實施例中，該設備可以具有第一分發板和第二沉積板。可以將第一沉積板設在所述分發管匯下方以及限定經由其中的通道的第一樣式。可以將第二分發板設在第一分發板下方以及設在輸送通過所述設備的基板的上表面的水平輸送面上方限定的距離處。第二分發板限定經由其中的通道的第二樣式，所述通道的第二樣式配置成對升華的源蒸氣流在第一縱向端處比在第二縱向端處提供更大的阻力。

還一般地提供一種用于將升華的源材料氣相沉積以在光伏模塊基板上形成薄膜的過程。將源材料供給到沉積頭內的容器。然后利用熱源構件將該容器加熱以使源材料升華。可以輸送單獨基板通過沉積頭，并且可以經由分發板將升華的源材料分發到基板的上表面上，該分發板位于基板的上表面與容器之間。分發板限定經由其中的通道的樣式，該通道的樣式對升華的源蒸氣流在第一縱向端處比在第二縱向端處提供更大的阻力。