用于基板鍍膜的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用于呈平板形基板的鍍膜的設備，尤其是用于太陽能電池制造的玻璃基板的鍍膜
【背景技術】
[0002]在未來的能量生產中，太陽能電池將扮演著重要的角色。目前，尤其是薄膜太陽能電池在如下方面有優(yōu)點，即較少材料消耗并適用于產業(yè)化生產。碲化鎘(CdTe)基薄膜太陽能電池適合于作為下一代高效薄膜太陽能電池的首選。CdTe材料的能隙為1.45eV，因此特別地適合用于吸收陽光，進而可以借助CdTe薄膜太陽能電池獲得高的效率。通常將CdTe作為帶有硫化鎘(CdS)的頂層結構應用，以便制造所需的pn結，該pn結由p型的CdTe層和η型的CdS層組成。在此情況下，CdS在一定程度上作用為視窗，并且從可見光中吸收僅一小部分，而其余部分透過CdS層到達CdTe層被其吸收，產生形成光電壓的載流子。
[0003]在CdTe基薄膜太陽能電池的制造中，通常將玻璃用作基板。從基板開始，然后以如下順序沉底膜層，即，前電極層、n-CdS層、P-CdTe層、背電極層。目前，透明能導電氧化物(TCO，transparent conductive oxide)用前電極層，其中，通常使用銦摻雜的氧化錫(ITO) ο另外的公知的TCO是氟摻雜的氧化錫(FTO)或者鋁摻雜的氧化鋅(AZO)。以下不詳細探究前電極層的制造。
[0004]金屬層用作背電機層，其中，為了提高太陽能電池的穩(wěn)定性并且為了歐姆地適配CdTe層，部分地加入額外的層。
[0005]以下涉及到基板時，以如下為前提，即基板上的必須的準備工作，正如前電極層的鍍膜、清洗和剖光等步驟已經完成。
[0006]當談到基板溫度時，是指下側的表面溫度，也就是向下指向的、通常是指TCO鍍膜偵U。該下側的表面溫度如上側溫度一樣，非接觸地通過溫度傳感器來確定。對專業(yè)技術人員公知的是這些材料以及設備的其他材料單獨地、或者連同聯接在設備前或后的材料一起地傳輸到一個或多個材料處理設施，該材料處理設施基于這些材料在考慮到整個過程的情況下，完成各單個設施的控制。依據本實用新型的方法受到控制。
[0007]事實證明，近空間升華(CSS)方法特別適合用于沉積CdS和CdTe。在此，將原材料、例如高純度的CdTe顆粒在容器中、尤其是適合于此的蒸發(fā)坩禍中加熱到約600°C至770°C的高溫，以便升華或蒸發(fā)待蒸鍍的材料，其中，將基板以很小的間距在蒸發(fā)源上方導引經過。在此，鍍膜材料源與基板之間的間距僅為幾個毫米至幾個厘米。例如電阻加熱元件或紅外福射元件可以用于加熱蒸發(fā)i甘禍。鍍膜通常發(fā)生在真空腔中、在10 4mbar至1mbar的剩余氣體壓力中進行，其中，可以在此前有必要地借助惰性氣體，如氮氣或氬氣沖洗鍍膜腔。在鍍膜時，如果使用傳統的鈉鈣玻璃，基板本身典型地具有480°C至550°C的溫度。在玻璃基板到達實際鍍膜腔的沉積溫度之前，玻璃基板將經過一個或多個加熱腔的傳送過程達到此沉積溫度。理論上對于高效率而言，高的基板溫度是值得期待的，這是因為觀察到如下情況，即在575°C的基板溫度下，效率顯著下降。當然在非常高的基板溫度情況下，只有相應昂貴的、耐高溫的玻璃基板才能夠使用?？傊?，該方法的特色在于幾個ym/min的高沉積速率。
[0008]基板穿過加熱腔和/或鍍膜腔的運動是借助于布置在軸上的輥子為基礎的傳送系統來實現的。帶有連續(xù)的傳送軸、用在由硅制成的太陽能電池的傳送系統也由WO03/054975 A2得知，當然，在傳送軸上沒有布置額外的輥子，從而使得相對小的太陽能電池以其整個平面擱放在傳送軸上。在熱處理過程期間，在爐中也使用該傳送軸。對于通過從下方蒸鍍材料獲取膜層來制造大面積的太陽能模組而言，這種傳送軸不適合，因為在此情況下基板的蒸鍍側或已蒸鍍側全平面地與軸接觸，由此會導致膜層受到損害。
[0009]在現有技術中，呈平板形的基板具有垂直于傳送方向的、典型的無軸支承的600mm的寬度，并且僅在外側輥子上運動。較大的寬度不適合于通常的鈉鈣玻璃基板的使用。作為基板優(yōu)選使用玻璃。玻璃通常被看作在室溫中具有特別高粘度的液體。相應地，沒有一個明顯地熔融溫度點，而是粘度隨著溫度升高而下降。因此，為了描述玻璃的軟化引入不同的溫度點，所述溫度點的數值等于動態(tài)粘度指數(以10為底的對數)來定義。
[0010]下文中使用轉變點Tg，該轉變點具有12.0的粘度指數。該轉變點處在具有12.0-13.4的粘度指數區(qū)間的轉變區(qū)范圍。Tg的數值在所使用的玻璃中都處在約5500C -5550C (典型的浮法玻璃數值處在540°C _560°C的區(qū)間中)。該轉變溫度的標準有如下的溫度數值，在該溫度數值的情況下，基板的動態(tài)粘度達到轉變點。下文中，轉變溫度的區(qū)間(轉變溫度區(qū)間)描述如下溫度區(qū)間，在該溫度區(qū)間中粘度指數處在12.0至13.4的區(qū)間中。
[0011]在高溫條件下，處在轉變溫度附近(在約540°C _560°C，依賴于玻璃種類)，由于玻璃的粘性流動出現塑性形變，并且該粘性流動是不可逆轉的，因此應該保持得盡可能小。低轉變溫度的玻璃基板也是具有同樣的原因，即如果基板僅在外側輥子上運動，則基板不能在高于約520°C的溫度中鍍膜。
【實用新型內容】
[0012]因此，從上面描述的技術難題出發(fā)，提出如下創(chuàng)新技術，即介紹一種設備用于幾乎不受限于玻璃基板的寬度、以CSS方法在轉變溫度區(qū)間中的溫度下鍍膜。
【附圖說明】
[0013]結合附圖，通過下文的詳細說明，可更清楚地理解本實用新型的上述及其他特征和優(yōu)點，其中:
[0014]圖1示出了穿過鍍膜腔的截面，該截面垂直于傳送方向地分布，其中基板)支承在軸的外側輥子上；在外側輥子之間，基板由內側輥子支撐；軸在其端部附近支承在軸的軸承中；
[0015]圖2示出了穿過鍍膜腔并沿傳送方向的垂直截面，軸屬于傳送系統，在那些布置有帶鍍膜材料的容器的位置，軸的軸間距明顯大于鍍膜腔中部處的軸間距，在那里三個軸
(2)以很小的間隔相對彼此布置；
[0016]圖3示出了鍍膜腔的除去鍍膜腔上蓋的三維視圖，內部腔的上部分也被除去，在多個軸之間示出了帶有鍍膜材料的容器，相對于在鍍膜腔中部處的直接并排放置的多個軸之間的較小間距可以看出在鍍膜容器之間的軸的較大間距，基板穿過輸送縫進入鍍膜腔中，并且由傳送軸將基板運動穿過鍍膜腔，穿過第二輸送縫，基板又離開鍍膜腔；
[0017]圖4示出了用在基板轉變溫度以下的溫度區(qū)間的軸，軸在外側輥子之間僅具有一個內側輥子，外側輥子的導引軸肩的間距比在接近基板的轉變溫度的溫度區(qū)間或者在該溫度區(qū)間中的軸的情況下更??；
[0018]圖5示出了圖4的軸的截段A，在該截段中，示出軸端部，以及示出導引軸肩和外側輥子的支承面，導引軸肩的角度和支承面的角度，如所示出地在穿過軸的軸線的截面中被確定；
[0019]圖6示出了加熱腔不帶有其上部分的3D視圖，在該加熱腔中，多個軸以相對彼此同樣的間距布置，在軸之下示出加熱元件，基板穿過輸送縫進入加熱腔中，并且通過輥子將基板運動穿過加熱腔，然后基板穿過第二輸送縫又離開該加熱腔；
[0020]圖7示出了穿過加熱腔的截面，該截面平行于傳送方向，加熱腔的傳送系統具有軸，對于所有相鄰的軸而言，軸相對彼此的間距是相同的；
[0021]圖8示出了穿過加熱腔垂直于傳送方向的截面，軸在兩個外側輥子之間具有各一個內側輥子，軸在內腔之外、在其端部上受支承，下反射面和上反射面面向基板方向上反射加熱系統的熱輻射，可以看出，反射面?zhèn)让嫦吕员阋材軐崃枯椛涞交宓膫壤膺?；并?br>[0022]圖9示出了作為溫度的函數給出玻璃基板的粘度特性，可以看出轉變溫度，在該轉變溫度中，達到12.0的粘度指數。
[0023]【主要元件符號說明】
[0024]I 基板
[0025]2 鍍膜腔
[0026]3 加熱腔
[0027]10 帶有CdS或CdTe的容器
[0028]20 鍍膜腔的傳送系統
[0029]21 鍍膜腔的傳送系統的軸
[0030]21 鍍膜腔的傳送系統的軸的軸端部
[0031]212鍍膜腔的傳送系統的軸的軸承
[0032]213鍍膜腔的傳送系統的軸的外側輥子
[0033]2131鍍膜腔中的軸的外側輥子的呈圓錐形支承面
[0034]2132鍍膜腔中的軸的外側輥子的傾斜的導引軸肩
[0035]214鍍膜腔的傳送系統的軸的內側輥子
[0036]22 鍍膜腔的輸送縫
[0037]30 加熱腔中的傳送系統
[0038]31 加熱腔中的傳送系統的軸
[0039]311加熱腔的傳送系統的軸的軸端部
[0040]312加熱腔的傳送系統的軸的軸承
[0041]3131加熱腔中的軸的外側輥子的呈圓錐形支承面
[0042]3132加熱腔中的軸的外側輥子的導引軸肩
[0043]313加熱腔的傳送系統的軸的外側輥子
[0044]314加熱腔的傳送系統的軸的內側輥子
[0045]32加熱腔的輸送縫
[0046]33加熱腔中用于基板下側的加熱系統的加熱元件
[0047]331下側的加熱系統的反射面
[0048]34加熱腔中用于基板上側的加熱系統的加熱元件
[0049]341上側的加熱系統的反射面
[0050]35加熱腔的內部腔
[0051]I導引軸肩的間距
[0052]a外側輥子的支承面的角度
[0053]b導引軸肩的角度
[0054]d涂覆腔的沒有布置容器的區(qū)域中的軸的間距
[0055]dd加熱腔中的軸的間距
[0056]D涂覆腔的布置有容器的區(qū)域中的軸的間距
【具體實施方式】
[0057]參見本實用新型具體實施例的附圖，下文將更詳細地描述