專利名稱：用于持續(xù)地將薄膜層淀積在襯底上的氣相淀積設備和過程的制作方法
技術領域：
本文公開的主題大體涉及薄膜淀積過程的領域，其中，諸如半導體材料層的薄膜層淀積在襯底上。更具體而言，主題涉及用于將光反應性材料的薄膜層淀積在呈光生伏打 (PV)模塊的形式的玻璃襯底上的氣相淀積設備和相關聯(lián)的過程。
背景技術：
基于作為光反應性成分的與硫化鎘(CdS)配對的碲化鎘(CdTe)的薄膜光生伏打 (PV)模塊(也稱為“太陽能板”)在エ業(yè)中正獲得廣泛接受和關注。CdTe是具有特別適于將太陽能(太陽光)轉(zhuǎn)換成電的特性的半導體材料。例如，CdTe具有1. 45eV的能帶隙，這使其與在歷史上用于太陽能電池應用中的更低帶隙(l.leV)的半導體材料相比能夠從太陽光譜(太陽光)中轉(zhuǎn)換更多的能量。而且，與更低帶隙的材料相比，CdTe會在更低的或散射光條件下更高效地轉(zhuǎn)換光，并且因此與其它傳統(tǒng)材料相比，在白天的時間里或在低光 (即多云)條件下具有更長的有效轉(zhuǎn)換時間。在所產(chǎn)生的每瓦特功率的成本方面，使用CdTe PV模塊的太陽能系統(tǒng)一般被看作可在商業(yè)上獲得的系統(tǒng)中最成本高效的。但是，盡管有可持續(xù)的商業(yè)開發(fā)以及接受太陽能作為エ業(yè)或民用功率的補充或主要(功率)源，CdTe的優(yōu)點取決于大規(guī)模且以成本有效的方式生產(chǎn)高效的PV模塊的能力。在成本和功率發(fā)生能力方面，某些因素在很大程度上影響CdTe PV模塊的效率。例如，CdTe較昂貴，并且因此材料的高效利用(即最少浪費)是主要的成本因素。另外，模塊的能量轉(zhuǎn)換效率是淀積的CdTe膜層的某些特性的因素。膜層中的不一致性或缺陷可顯著地降低模塊的輸出，從而增加每單位功率的成本。而且，以在經(jīng)濟上敏感的商業(yè)規(guī)模處理相對較大的襯底的能力是重要考量。CSS(近空間升華)是已知的用于生產(chǎn)CdTe模塊的商用氣相淀積過程。對例如美國專利No. 6，444，043和美國專利No. 6，423，565進行了參照。在CSS系統(tǒng)中的氣相淀積室內(nèi)，將襯底送到與CdTe源相対的相對較小距離(S卩，大約2-3mm)處的相對位置。CdTe材料升華且淀積到襯底的表面上。在上面引用的美國專利No. 6，444，043中的CSS系統(tǒng)中，CdTe 材料成粒狀形式且保持在氣相淀積室內(nèi)的受加熱的容器中。升華的材料運動通過置于容器上的蓋中的孔，并且淀積到固定的玻璃表面上，該玻璃表面保持在蓋框架的上方盡可能最小的距離(l_2mm)處。蓋被加熱到高于容器的溫度。雖然CSS過程存在優(yōu)點，但是相關系統(tǒng)固有地是批量過程，其中，玻璃襯底被引入 (index into)氣相淀積室中，保持在該室中達有限的時間段(在該時間段中，形成膜層)， 并且隨后被引出(index out)該室。該系統(tǒng)更適于相對較小表面積的襯底的批量處理。該過程必須定期地中斷，以便補充CdTe源，這對于大規(guī)模生產(chǎn)過程是有害的。另外，淀積過程不可以以受控的方式容易地停止和重新起動，從而導致在將襯底引入和引出室期間和在將襯底定位在室內(nèi)所需的任何步驟期間CdTe材料有較大的非利用(即浪費)。因此，在ェ業(yè)中正存在著對改進的氣相淀積設備和過程的需求，以用于對高效PV模塊-特別是CdTe模塊-進行經(jīng)濟上可行的大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
將在以下描述中部分地闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點，或者根據(jù)描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點可為顯而易見的，或者可通過實踐本發(fā)明來學習本發(fā)明的各方面和優(yōu)點。大體提供了一種用于將升華的源材料作為薄膜而氣相淀積在光生伏打(PV)模塊襯底上的設備。該設備包括設置在淀積頭中的至少ー個容器。各個容器構造成接收粒狀源材料(例如，碲化鎘)。加熱系統(tǒng)構造成加熱容器(ー個或多個)，以使源材料升華?；矩Q向的分配板設置在容器(ー個或多個)和傳送通過設備的襯底之間。分配板定位在距襯底的淀積表面的豎向傳送平面規(guī)定距離處。分配板包括通過其中的一定型式的通道，通道分配升華的源材料，以使其淀積到襯底的淀積表面上。對上面所論述的氣相淀積設備的實施例的改變和修改處于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)，并且可在本文中進行進一歩描述。還大體提供了一種用于使升華的源材料氣相淀積而在光生伏打(PV)模塊襯底上形成薄膜的過程。根據(jù)ー個實施例，可將源材料供應給淀積頭內(nèi)的至少ー個容器?？捎眉訜嵯到y(tǒng)加熱各個容器，以使源材料升華，并且可將升華的源材料引導通過具有基本豎向的定向的分配板。単獨的襯底可按基本豎向的布置被傳送經(jīng)過分配板，使得穿過分配板的升華的源材料淀積到襯底的淀積表面上。對上面所論述的氣相淀積過程的實施例的改變和修改處于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)，并且可在本文中進行進一歩描述。參照以下描述和所附的權利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，或者根據(jù)描述或權利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點可為顯而易見的，或者可通過實踐本發(fā)明來學習本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點。


在說明書中闡述了本發(fā)明的完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中圖1是可結合本發(fā)明的氣相淀積設備的實施例的系統(tǒng)的平面圖；圖2是成第一操作構造的、根據(jù)本發(fā)明的各方面氣相淀積設備的一個實施例的截面圖；圖3是成第二操作構造的圖2中的實施例的截面圖；以及，圖4是圖2的實施例的俯視圖。部件列表10 系統(tǒng)12 室14単獨的襯底16第一加熱器模塊18加熱器20冷卻模塊
22后熱模塊
24進料裝置
26負載傳送器
28負載模塊
30緩沖器模塊
32真空泵
34第一閥
36促動機構
38真空泵
40真空泵
42緩沖器模塊
44離開鎖模塊
46傳送器
50控制器
52中央控制器
54傳感器
100設備
110淀積頭
112縱向端壁
113側壁
115加熱元件
116容器
117源材料
119源蒸氣
122至少ー個熱
124分配歧管
126通道
128加熱器元件
130第一殼部件
132第二殼部件
134腔體
136遮板
138通道
140促動機構
142桿
144分配器
148進料管
150碎片防護件
152分配板
153 冷阱154密封件156 進入槽 ロ158 離開槽 ロ
具體實施例方式現(xiàn)在將對本發(fā)明的實施例進行詳細參照，在圖中示出了實施例的ー個或多個實例。提供各個實例來作為對本發(fā)明的闡述，而非對本發(fā)明的限制。實際上，將對本領域技術人員顯而易見的是，可在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，在本發(fā)明中作出各種修改和改變。例如，被示為或描述成ー個實施例的一部分的特征可用于另ー個實施例，以產(chǎn)生又一個實施例。因此，意圖的是本發(fā)明包含落在所附權利要求及其等效方案的范圍內(nèi)的這樣的修改和改變。圖1示出了可結合根據(jù)本發(fā)明的實施例的氣相淀積設備100 (圖2和3)的系統(tǒng)10 的一個實施例，氣相淀積設備100構造成將薄膜層淀積在光生伏打(PV)模塊襯底14(下文稱其為“襯底”)上。如所顯示的那樣，系統(tǒng)10和氣相淀積設備100構造成在襯底14成基本豎向的定向時將薄膜淀積在襯底14上?；矩Q向的定向可防止顆粒落到襯底或設備上。薄膜例如可為碲化鎘(CdTe)膜層。如所提到的那樣，在本領域中一般認可的是PV 模塊襯底上的“薄”膜層大體小于約10微米(μπι)。應當理解，本氣相淀積設備100不限于在圖1示出的系統(tǒng)10中使用，而是可結合到構造成將薄膜層氣相淀積到PV模塊襯底14上的任何適當?shù)募庸ぞ€中。為了參照和理解其中可使用氣相淀積設備100的環(huán)境，在下面描述圖1的系統(tǒng)10， 后面是對設備100的詳細描述。參照圖1，示例性系統(tǒng)10包括由多個互連模塊限定的過程室12。可為模塊構造粗真空泵和高真空泵40的任何組合，以在室12內(nèi)抽真空和保持真空。過程室12包括限定真空室的預熱區(qū)段的多個加熱器模塊16，襯底14被傳送通過預熱區(qū)段，并且在被傳送到氣相淀積設備100中之前被加熱到期望的溫度。各個模塊16可包括多個受獨立控制的加熱器 18，加熱器限定了多個不同的熱區(qū)。特定的熱區(qū)可包括不止ー個加熱器18。真空室12還包括在氣相淀積設備100的下游的多個互連冷卻模塊20。冷卻模塊 20在過程室12內(nèi)限定了冷卻區(qū)段，在從系統(tǒng)10中移除襯底14之前，其上淀積有升華的源材料的薄膜的襯底14被傳送通過該冷卻區(qū)段且以受控的冷卻速率冷卻。各個模塊20可包括強制冷卻系統(tǒng)，其中，諸如冷凍水、冷卻剤、氣體或其它介質(zhì)的冷卻介質(zhì)被泵送通過為模塊20構造的冷卻盤管(未示出)。在系統(tǒng)10的示出的實施例中，至少ー個后熱模塊22沿襯底的傳送方向位于氣相淀積設備100的直接下游以及冷卻模塊20的上游。后熱模塊22保持襯底14的受控的加熱分布，直到整個襯底運動出氣相淀積設備100為止，以防止對襯底有損害，例如不受控的或劇烈的熱應カ造成的扭曲或斷裂。如果允許襯底14的前區(qū)段在其離開設備100時以過度的速率冷卻，則將沿著襯底14沿縱向產(chǎn)生潛在地有害的溫度梯度。這種狀況會導致襯底由于熱應カ而斷裂、破裂或扭曲。如圖1以圖解的方式示出的那樣，為氣相淀積設備100構造了進料裝置對，以供應源材料，例如粒狀CdTe。進料裝置M可采取在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的各種構造，并且用來供應源材料，而不中斷設備100內(nèi)的持續(xù)的氣相淀積過程或者襯底14通過設備100的傳
So仍然參照圖1，最初將單獨的襯底14置于負載傳送器26上，并且隨后使襯底14運動到進入真空鎖臺中，進入真空鎖臺包括負載模塊觀和緩沖器模塊30。為負載模塊觀構造了 “粗”(即初始)真空泵32，以抽初始真空，并且為緩沖器模塊30構造了 “高”(即最終) 真空泵38，以使緩沖器模塊30中的真空増大到基本為過程室12中的真空壓力。閥34(例如閘門型狹縫閥或旋轉(zhuǎn)型瓣閥)可操作地設置在負載傳送器26和負載模塊觀之間，在負載模塊觀和緩沖器模塊30之間，以及在緩沖器模塊30和過程室12之間。這些閥34按順序由馬達或其它類型的促動機構36促動，以便以逐步的方式將襯底14引入過程室12中， 而不影響室12中的真空。在系統(tǒng)10的運行中，通過粗真空泵和/或高真空泵40的任何組合來在過程室12 中保持工作真空。另外，可將ー種或多種過程氣體添加到這些室中，以控制其內(nèi)的大氣。為了將襯底14引入過程室12中，最初對負載模塊觀和緩沖器模塊30通氣(兩個模塊之間的閥34在打開位置上)。關閉在緩沖器模塊30和第一加熱器模塊16之間的閥34。打開在負載模塊觀和負載傳送器26之間的閥34，并且使襯底14運動到負載模塊觀中。這時， 關上第一閥34，并且粗真空泵32然后在負載模塊觀和緩沖器模塊30中抽初始真空。襯底 14然后傳送到緩沖器模塊30中，并且關閉負載模塊觀和緩沖器模塊30之間的閥34。高真空泵38然后將緩沖器模塊30中的真空提高到與過程室12中的真空大致相同。在另ー 個實施例中，在將剩余大氣泵到足夠低的水平以便不污染過程室12之后，然后用過程氣體或過程氣體的混合物將緩沖器模塊30回填至與真空室的壓カ匹配的壓力。這時，打開緩沖器模塊30和過程室12之間的閥34，并且將襯底14傳送到第一加熱器模塊16中。離開真空鎖臺構造在最后的冷卻模塊20的下游，并且與上述進入真空鎖臺基本相反地操作。例如，離開真空鎖臺可包括離開緩沖器模塊42和下游離開鎖模塊44。按順序操作的閥34設置在緩沖器模塊42和最后ー個冷卻模塊20之間，在緩沖器模塊42和離開鎖模塊44之間，以及在離開鎖模塊44和離開傳送器46之間。為離開緩沖器模塊42構造了高真空泵38，并且為離開鎖模塊44構造了粗真空泵32。泵32、38和閥34按順序操作， 以便以逐步的方式使襯底14運動出過程室12，而不損失過程室12內(nèi)的真空條件。系統(tǒng)10還包括構造成使襯底14運動進入過程室12中、通過過程室12以及從過程室12中出來的傳送器系統(tǒng)。在示出的實施例中，此傳送器系統(tǒng)包括多個單獨控制的傳送器 48，各種模塊中的各個包括傳送器48中的相應的ー個。應當理解，傳送器48的類型或構造可有所變化。在示出的實施例中，傳送器48是具有可被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動的滾子的滾子傳送器， 滾子傳送器被控制，以便實現(xiàn)襯底14通過相應的模塊和整個系統(tǒng)10的期望的傳送速率。如所描述的那樣，獨立地控制系統(tǒng)10中的各種模塊和相應的傳送器中的各個來執(zhí)行特定功能。對于這種控制，各個單獨的模塊可具有為其構造的相關聯(lián)的獨立的控制器 50，以控制相應的模塊的單獨的功能。該多個控制器50又可與中央系統(tǒng)控制器52通訊，如圖1中以圖解的方式所示出的那樣。中央系統(tǒng)控制器52可監(jiān)測和控制(通過獨立的控制器50)模塊中的任一個的功能，以便在通過系統(tǒng)10處理襯底14吋，實現(xiàn)整體的期望的加熱速率、淀積速率、冷卻速率、傳送速率等。
8
參照圖1，為了獨立地控制單獨的相應的傳送器48，各個模塊可包括任何方式的有源或無源傳感器54，當襯底14被傳送通過模塊吋，傳感器M探測襯底14的存在性。傳感器討與相應的模塊控制器50通訊，模塊控制器50又與中央控制器52通訊。照這樣，就可控制單獨的相應的傳送器48，以確保襯底14之間保持恰當間距，以及確保襯底14以期望的傳送速率被傳送通過過程室12。圖2和3涉及構造成在襯底14呈基本豎向的布置時將薄膜淀積在襯底14上的氣相淀積設備100的ー個特定的實施例。設備100包括限定內(nèi)部空間的淀積頭110，多個容器 116定位該內(nèi)部空間中。雖然顯示為包括三個容器116，但是淀積頭110中可包括任何適當數(shù)量的容器116。例如，可包括ー個或多個容器116，例如2個至大約5個容器116。因而， 一些實施例可僅包括單個容器116，而其它實施例可包括多個容器(即不止ー個)。各個容器116構造成接收粒狀源材料117。如所顯示的那樣，三個容器116在淀積頭110內(nèi)基本沿豎向?qū)?。容?16的這個布置可允許源蒸氣119在源材料117升華之后較均勻地分配。加熱系統(tǒng)可定位在淀積頭110內(nèi)，以使各個容器116內(nèi)的源材料117升華。如所顯示的那樣，可在ー個特定的實施例中使用多個加熱元件115。在ー個特定的實施例中，加熱元件115可定位成緊鄰各個容器(例如，在下面)，使得各個容器116主要通過其相應的加熱元件115來加熱。因而，各個容器116的溫度可由其相應的加熱元件115獨立地控制。 在示出的實施例中，至少ー個熱電偶122操作地定位成監(jiān)測各個容器116內(nèi)或各個容器116 附近的溫度。對加熱各個容器116的這個獨立控制可通過允許獨立地調(diào)節(jié)各個容器116的溫度且因而調(diào)節(jié)各個容器116內(nèi)的源材料117的升華速率，來幫助控制淀積頭110內(nèi)的升華的源材料的蒸氣壓力。對各個容器116的溫度的這個獨立控制可幫助在蒸氣穿過分配歧管IM和分配板152之前控制淀積頭110內(nèi)的源蒸氣的蒸氣壓力，以及減小淀積頭110內(nèi)的蒸氣壓カ梯度。如提到的那樣，粒狀源材料可由進料裝置或系統(tǒng)對(圖1)通過多個進料管148來進行供應。各個進料管148分別連接到設置各個容器的上方的分配器144上，并且構造成將粒狀源材料117分配到各個容器116中。容器116具有開放式頂部，并且可包括任何構造的內(nèi)部肋(未顯示)或其它結構元件。參照圖4，淀積頭110還包括縱向端壁112和側壁113。襯底14由傳送器48運送通過淀積頭110，以及經(jīng)過分配板152，源蒸氣穿過分配板152，以使薄膜淀積在襯底14上。分配歧管IM設置在容器116之間。這個分配歧管IM可采取在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的各種構造，并且用來分配從容器116中流出的升華的源材料。在示出的實施例中，可加熱分配歧管124，以抑制源蒸氣淀積到其上，并且分配歧管IM還可間接加熱容器116。如所顯示的那樣，分配歧管IM具有包括較接近容器116的第一殼部件130和較接近襯底14的第二殼部件132的蛤殼構造。殼部件130、132中的各個在其中包括凹部，凹部在殼部件如圖2和3中描繪的那樣匹配在一起時限定腔體134。加熱器元件1 設置在腔體134內(nèi)，并且用來將分配歧管IM加熱到足以抑制源蒸氣淀積在分配歧管1 上或淀積在分配歧管124內(nèi)的程度。加熱器元件1 可由與源材料蒸氣反應的材料制成，并且在這點上，殼部件130、132還用來隔離加熱器元件128，使其不與源材料蒸氣接觸。因而，分配歧管1 產(chǎn)生的熱足以防止升華的源材料鍍出到頭部室110的構件上。合乎需要地，頭部室110中最冷的構件是被傳送通過其中的襯底14的淀積表面，以便確保升華的源材料鍍到襯底上，而不是鍍到頭部室110的構件上。仍然參照圖2和3，受加熱的分配歧管IM包括限定成通過其中的多個通道126。 這些通道具有一定形狀和構造，以便均勻地朝襯底14分配升華的源材料。在示出的實施例中，分配板152在分配歧管IM之間設置在距下面的襯底14的淀積表面(即面向分配板152的襯底14的表面)規(guī)定距離處。這個距離例如可介于大約 0. 3cm至大約4. Ocm之間。在ー個特定的實施例中，該距離為大約1. Ocm0襯底經(jīng)過分配板 152的傳送速率可在例如大約10毫米/秒至大約40毫米/秒的范圍中。在ー個特定的實施例中，這個速率可為例如大約20毫米/秒。淀積到襯底14的淀積表面上的CdTe膜層的厚度可在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)有所變化，并且例如可介于大約1 μ m至大約5 μ m之間。在 ー個特定的實施例中，膜厚度可為大約1. 5 μ m至大約4 μ m。分配板152包括一定型式的通道，例如孔、狹縫等，通過通道來進ー步分配穿過分配歧管IM的升華的源材料，使得源材料蒸氣在橫向方向上不被中斷。換句話說，該型式的通道形狀設置成和交錯排列成或以別的方式定位成確保升華的源材料沿橫向方向完全淀積在襯底14上面，使得避免襯底上有縱向“未涂覆”區(qū)域條或帯。在一個實施例中，例如可通過分配歧管1 來加熱分配板152，以抑制源材料淀積在分配板上。如之前提到的那樣，升華的源材料的大部分將流出容器116，成源蒸氣(由箭頭 119描繪)。雖然這些蒸氣幕在穿過分配板152之前沿縱向方向有某種程度的擴散，但是應當理解，在蒸氣穿過分配歧管時將不可能實現(xiàn)升華的源材料的均勻分配。但是，分配板152 可協(xié)助進一歩分配接觸襯底14的源蒸氣，以確保薄膜層基本均勻地淀積。如圖中示出的那樣，在容器116和分配歧管IM之間包括碎片防護件150可為期望的。這個防護件150包括限定成通過其中的孔(其可大于或小于分配板152的孔的大小)，并且主要用來保持任何粒狀源材料或微粒源材料不穿過其中以及潛在地干擾分配歧管124的可動構件的操作。換句話說，碎片防護件150可構造成用作抑制顆粒穿過而基本不干擾流過防護件150的蒸氣的透氣屏。因而，這個防護件150可保護分配歧管124、分配板152和/或襯底14不受可在淀積頭110中的未蒸發(fā)的源材料的影響(例如，在升華期間可發(fā)生源材料的破裂和/或爆裂，從而導致未蒸發(fā)的源材料從容器116中噴出)。冷阱153定位在襯底14的下面且在淀積頭110內(nèi)，以收集偏離的源蒸氣119。如所顯示的那樣，冷阱153沿著淀積頭110的下表面定位。例如，冷阱153可具有低于源材料的升華溫度的阱溫度(例如，對于CdTe蒸氣為大約0°C至大約300°C)。因而，接觸冷阱153 的任何偏離的源蒸氣將鍍到冷阱153的表面上。另外，冷阱可收集落到室的底部的任何顆粒。這個收集的偏離的源蒸氣可再循環(huán)為源材料以備后用。雖然僅顯示了在襯底14的下面，但是在某些實施例中，冷阱可延伸，以覆蓋淀積頭110的整個下表面。特別參照圖4，設備100合乎需要地包括在頭部室110的各個縱向端處的沿橫向延伸的密封件154。在示出的實施例中，密封件在頭部室110的縱向端處限定進入槽ロ 156 和離開槽ロ 158。這些密封件IM設置在距襯底14的淀積表面小于襯底14的表面和分配板152之間的距離的距離處，如圖4中描繪的那樣。密封件IM有助于將升華的源材料保持在襯底14的上方的淀積區(qū)域中。換句話說，密封件154防止升華的源材料通過設備100 的縱向端而“泄漏出去”。應當理解，密封件1 可由任何適當?shù)慕Y構限定。在示出的實施例中，密封件154實際上由受加熱的分配歧管124的第一殼部件130的構件限定。還應當理解，密封件巧4可與氣相淀積設備100的其它結構協(xié)作，以提供密封功能。例如，密封件可抵靠著而接合淀積區(qū)域中的下面的傳送器組件的結構。參照圖2和3，示出的實施例包括設置在分配歧管IM之上的可動遮板136。這個遮板136包括限定成通過其中的多個通道138，在圖2中描繪的遮板136的第一操作位置上，該多個通道138與分配歧管124中的通道1 對準。如可從圖2中容易地理解的那樣， 在遮板136的這個操作位置上，升華的源材料自由流過遮板136以及流過分配歧管124中的通道126，以便隨后通過板152進行分配。參照圖3，遮板136能夠相對于分配歧管124 的表面而運動到第二操作位置，在該位置上，遮板136中的通道138與分配歧管124中的通道1 未對準。在這個構造中，升華的源材料被阻擋而無法穿過分配歧管124，并且基本容納在頭部室110的內(nèi)部體積內(nèi)。任何適當?shù)拇賱訖C構(大體140)可構造成使遮板136在第一操作位置和第二操作位置之間運動。在示出的實施例中，促動機構140包括桿142和將桿142連接到遮板136上的任何方式的適當?shù)倪B結件。通過位于頭部室110的外部的任何方式的機構來使桿142旋轉(zhuǎn)。圖2和3中示出的遮板136構造是特別有益的，因為不論何種原因，升華的源材料可迅速且容易地容納在頭部室110內(nèi)，并且被阻止穿到傳送單元的上方的淀積區(qū)域。例如在頭部室內(nèi)的蒸氣濃度積聚到足以啟動淀積過程的程度時在系統(tǒng)10啟動期間，這可為期望的。同樣，在系統(tǒng)的停機期間，將升華的源材料保持在頭部室110內(nèi)可為期望的，以防止材料冷凝在設備100的傳送器或其它構件上。本發(fā)明還包括使升華的源材料氣相淀積而在PV模塊襯底上形成薄膜的多種過程實施例。該多種過程可用上面描述的系統(tǒng)實施例或通過任何其它構造的適當?shù)南到y(tǒng)構件來實踐。因而應當理解，根據(jù)本發(fā)明的過程實施例不限于本文描述的系統(tǒng)構造。在ー個特定的實施例中，氣相淀積過程包括將源材料供應給淀積頭內(nèi)的多個容器 (例如，沿豎向布置的容器)，以及加熱各個容器，以使源材料升華。升華的源材料被引導出容器且通過分配板。単獨的襯底基本沿豎向被傳送經(jīng)過分配板。升華的源材料穿過分配板， 并且被分配到襯底的淀積表面上。在又ー個與別個不同的過程實施例中，可用外部促動的阻擋機構來阻擋用于使升華的源材料通過加熱源的通道，如上面論述的那樣。合乎需要地，過程實施例包括在氣相淀積過程期間以恒定的線速度持續(xù)地傳送襯
jfco本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域任何技術人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結合的方法。本發(fā)明的可授予專利權的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例包括不異于權利要求的字面語言的結構元素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結構元素，則這樣的其它實例意圖處于權利要求的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于將升華的源材料(117)作為薄膜而氣相淀積在光生伏打(PV)模塊襯底 (14)上的設備(100)，所述設備包括:淀積頭(110)；設置在所述淀積頭(110)中的容器(116)，其中，所述容器(116)構造成接收粒狀源材料(117)；加熱系統(tǒng)(115)，其構造成加熱所述容器(116)，以使所述源材料(117)升華；以及，設置在所述容器(116)和基本沿豎向被傳送通過所述設備(100)的襯底(14)之間的基本豎向的分配板(152)，其中，所述分配板(15 定位在距所述襯底(14)的淀積表面的豎向傳送平面規(guī)定距離處，所述分配板(15 包括通過其中的一定型式的通道，所述通道分配所述升華的源材料(119)，以使其淀積到所述襯底(14)的所述淀積表面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備(100)，其特征在干，所述設備(100)進ー步包括構造成將所述源材料(117)供應給所述容器(116)的進料系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備(100)，其特征在干，所述進料系統(tǒng)包括構造成將所述源材料(117)供應給所述容器(116)的進料管(148)。
4.根據(jù)權利要求3所述的設備(100)，其特征在干，分配器(144)附連到所述進料管 (148)上，其中，所述分配器(144)構造成將所述源材料(117)供應給所述容器(116)。
5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的設備(100)，其特征在干，多個容器(116)設置在所述淀積頭(110)內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求5所述的設備(100)，其特征在干，所述容器(116)在所述淀積頭 (110)內(nèi)以豎向布置基本對準。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的設備(100)，其特征在干，所述加熱系統(tǒng)構造成獨立地加熱各個容器(116)。
8.根據(jù)權利要求7所述的設備(100)，其特征在干，所述加熱系統(tǒng)包括多個加熱元件 (115)，其中，各個容器(116)由至少ー個加熱元件(115)加熱。
9.根據(jù)權利要求5至8中的任一項所述的設備(100)，其特征在干，所述設備(100)進一歩包括多個熱電偶(122)，其中，至少ー個熱電偶(122)操作地定位成監(jiān)測各個容器(116)的溫度。
10.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的設備(100)，其特征在干，所述設備(100)進一歩包括定位在所述淀積頭(Iio)內(nèi)且在所述襯底(14)的下方的冷阱(153)，其中，所述冷阱 (153)構造成收集偏離的源蒸氣(119)。
11.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的設備(100)，其特征在干，所述設備(100)進一歩包括設置在所述容器(116)和所述分配板(15 之間的受加熱的分配歧管(IM)，其中，所述受加熱的分配歧管(124)包括限定成通過其中的多個通道(1 )，其中，所述受加熱的分配歧管(124)構造成被加熱到足以抑制源材料淀積到其上的程度。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備(100)，其特征在干，所述設備(100)進ー步包括設置成鄰近所述分配歧管(124)的可動遮板(136)，所述遮板(136)包括通過其中的多個通道(138)，在所述遮板(136)的第一位置上，所述多個通道(138)與所述分配歧管 (124)中的所述通道(126)對準，以允許升華的源材料(119)穿過所述分配歧管(IM)，所述遮板(136)能夠運動到第二位置，在此位置上，所述遮板(136)阻擋升華的材料流過所述分配歧管(124)中的所述通道(1 )。
13.一種用于使升華的源材料氣相淀積而在光生伏打(PV)模塊襯底(14)上形成薄膜的過程，所述過程包括將源材料(117)供應給淀積頭(110)內(nèi)的容器(116)；用加熱系統(tǒng)加熱所述容器(116)，以使所述容器(116)內(nèi)的所述源材料(117)升華； 引導升華的源材料(119)通過分配板(152)，其中，所述分配板(15 具有基本豎向的定向；以基本豎向的布置來將單獨的襯底(14)傳送經(jīng)過所述分配板(152)；以及， 將穿過所述分配板(152)的所述升華的源材料(119)分配到所述襯底(14)的淀積表面上。
14.根據(jù)權利要求13所述的過程，其特征在干，多個容器(116)位于所述淀積頭(110)內(nèi)。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的過程，其特征在干，所述過程進ー步包括 將偏離的升華的源材料收集在定位在所述淀積頭(110)內(nèi)的冷阱(15 中。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于持續(xù)地將薄膜層淀積在襯底上的氣相淀積設備和過程。提供了一種用于使升華的源材料作為薄膜而氣相淀積在光生伏打模塊襯底14上的設備100和過程。設備100包括設置在淀積頭110中的至少一個容器116。各個容器116構造成接收粒狀源材料117。加熱系統(tǒng)構造成加熱容器(一個或多個)116，以使源材料117升華?；矩Q向的分配板152設置在容器(一個或多個)116和被傳送通過設備100的襯底14之間。分配板152定位在距襯底14的淀積表面的豎向傳送平面規(guī)定距離處。分配板152包括通過其中的一定型式的通道，通道分配升華的源材料，以使其淀積到襯底14的淀積表面上。
文檔編號C23C14/24GK102534510SQ20111046163
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2010年12月22日
發(fā)明者C·拉思維格, E·J·利特爾, M·J·帕沃爾, M·W·里德, R·W·布萊克, S·D·費爾德曼-皮博迪 申請人:初星太陽能公司