熱處理系統(tǒng)和實施熱處理的方法以及使用相同方法制備cigs太陽能電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種CIGS太陽能電池，并且更具體地涉及一種用于形成光吸收層的熱處理系統(tǒng)，以及實施熱處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池通過使用半導(dǎo)體的特性將光能轉(zhuǎn)換為電能。
[0003]如果簡略地說明太陽能電池的結(jié)構(gòu)和原理，太陽能電池包括由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體相結(jié)合的PN節(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)太陽光入射入太陽能電池，由于入射太陽光的能量，太陽能電池的內(nèi)部產(chǎn)生空穴和電子。由于形成在PN節(jié)內(nèi)的電場，空穴漂移至P型半導(dǎo)體，并且電子漂移至N型半導(dǎo)體，由此產(chǎn)生電動勢。
[0004]太陽能電池可以分為塊狀太陽能電池和薄膜太陽能電池。
[0005]所述塊狀太陽能電池可以通過使用例如硅的半導(dǎo)體材料的基片來制造，并且薄膜太陽能電池可以通過在玻璃基片上形成薄膜半導(dǎo)體層來制造。
[0006]所述薄膜太陽能電池以用于光吸收層的材料為基礎(chǔ)可以分為硅薄膜太陽能電池和混合物薄膜太陽能電池。并且，所述混合物薄膜太陽能電池可以被分為II1-V太陽能電池和CIGS太陽能電池。
[0007]所述CIGS太陽能電池使用了由銅、銦、鎵和砸的混合物而形成的光吸收層。
[0008]以下，參考附圖描述了相關(guān)文獻(xiàn)的CIGS太陽能電池。
[0009]圖1是說明相關(guān)文獻(xiàn)的CIGS太陽能電池的橫截面圖。
[0010]如圖1所示，相關(guān)文獻(xiàn)的CIGS太陽能電池可以包括基片1、后電極(rearelectrode) 2、光吸收層3、緩沖層4和前電極5。
[0011]所述后電極2形成于所述基片I上。通常后電極2由鉬制造。所述光吸收層3形成于所述后電極2上，并且光吸收層3由銅、銦、鎵和砸的混合物制造。所述緩沖層4形成于所述光吸收層3上，通常緩沖層4由硫化鎘(Cds)制造。所述前電極5形成于所述緩沖層4上，并且所述前電極5由透明導(dǎo)電氧化物(TCO)制造。
[0012]相關(guān)文獻(xiàn)的CIGS太陽能電池可以通過在所述基片I上形成鉬的后電極2，在所述后電極2上形成多層的前導(dǎo)層，所述多層的前導(dǎo)層包括銅-鎵的第一前導(dǎo)層和銦的第二前導(dǎo)層；通過砸氣氛下的熱處理形成CIGS的光吸收層3 ;在所述光吸收層3上形成硫化鎘的緩沖層4，并且在緩沖層4上形成透明導(dǎo)電氧化物的前電極5來制備。
[0013]所述CIGS太陽能電池的一個要點是CIGS的光吸收層。為了改進(jìn)太陽能電池的效率和產(chǎn)量，必須找到用于形成光吸收層3的最佳方法。尤其是，如上文所提及的，所述光吸收層3通過沉積前導(dǎo)層，并且對其實施高溫?zé)崽幚硇纬伞Ｒ虼?，改進(jìn)熱處理的效率是非常重要的。
[0014]然而，相關(guān)文獻(xiàn)的用于熱處理的系統(tǒng)在對前導(dǎo)層的熱處理上具有缺陷。
[0015]尤其是，已經(jīng)提出的韓國申請，公開號P2011-0121443，涉及一種用于大尺寸基片的熱處理系統(tǒng)。然而，在整個反應(yīng)空間，用于熱處理步驟的溫度分布是不均勻的，并且反應(yīng)氣體的濃度分布也是不均勻的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016](要解決的技術(shù)問題)
[0017]因此，考慮到上述問題，本發(fā)明已經(jīng)完成，并且本發(fā)明的目的是提供一種熱處理系統(tǒng)，其使得在整個用于熱處理步驟的反應(yīng)空間的均勻的溫度分布和反應(yīng)氣體的均勻的濃度分布成為可能，并且提供了使用相同方法制造CIGS太陽能電池的方法。
[0018](解決問題的技術(shù)方案)
[0019]為實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點，以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體化和概括地描述的，提供了一種熱處理系統(tǒng)，其可以包括具有反應(yīng)空間的反應(yīng)室；圍繞所述反應(yīng)室的外部室；所述外部室從所述反應(yīng)室以預(yù)定的間隔設(shè)置；設(shè)置為用于打開或者關(guān)閉反應(yīng)室的反應(yīng)空間的門室；以及用于循環(huán)反應(yīng)室的反應(yīng)空間內(nèi)部的氣流的氣流調(diào)節(jié)裝置；其中，所述氣流調(diào)節(jié)裝置包括驅(qū)動軸，與所述驅(qū)動軸連接的氣流抽吸單元，以及與所述氣流抽吸單元連接的氣流排出單元，其中，在反應(yīng)空間內(nèi)部的氣流通過操作所述驅(qū)動軸被吸入氣流抽吸單元，然后通過氣流排出單元排出，以循環(huán)反應(yīng)空間內(nèi)的氣流。
[0020]在本發(fā)明的實施例的另一方面中，提供一種實施熱處理的方法，其可以包括將反應(yīng)室內(nèi)的氣體更換為惰性氣體；逐步提高反應(yīng)室內(nèi)的溫度；并且供應(yīng)反應(yīng)氣體至反應(yīng)室內(nèi)部；保持反應(yīng)室內(nèi)的溫度，以及在放置于位于反應(yīng)室內(nèi)的船形物上的基片的前導(dǎo)層上實施反應(yīng)；以及冷卻反應(yīng)室的內(nèi)部，其中，在供應(yīng)反應(yīng)氣體至反應(yīng)室內(nèi)部的步驟期間，在反應(yīng)空間內(nèi)的氣流通過氣流調(diào)節(jié)裝置循環(huán)；所述氣流調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)部的氣流抽吸單元和氣流排出裝置；其中，循環(huán)反應(yīng)空間內(nèi)的氣流的步驟包括:通過氣流排出裝置以漩渦結(jié)構(gòu)，沿船形物的外圍向反應(yīng)室的后部移動氣流的步驟，以及通過氣流抽吸單元移動氣體的步驟，使氣體向著反應(yīng)室的后部，沿著船形物的內(nèi)側(cè)，朝著氣流調(diào)節(jié)裝置移動。
[0021 ] 在本發(fā)明的實施例的另一方面中，提供一種制備CIGS太陽能電池的方法，其可以包括:在基片上形成后電極；在后電極上形成前導(dǎo)層；通過對所述前導(dǎo)層實施熱處理形成光吸收層；在光吸收層上形成緩沖層，以及在所述緩沖層上形成前電極；其中，用于前導(dǎo)層的熱處理包括:將反應(yīng)室內(nèi)的氣體更換為惰性氣體；逐步提高反應(yīng)室內(nèi)的溫度；并且供應(yīng)反應(yīng)氣體至反應(yīng)室內(nèi)部；保持反應(yīng)室內(nèi)的溫度，以及在放置于位于反應(yīng)室內(nèi)的船形物上的基片的前導(dǎo)層上實施反應(yīng)；并且冷卻反應(yīng)室的內(nèi)部，其中，在供應(yīng)反應(yīng)氣體至反應(yīng)室內(nèi)部的步驟期間，在反應(yīng)空間內(nèi)的氣流通過氣流調(diào)節(jié)裝置循環(huán)；所述氣流調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)部的氣流抽吸單元和氣流排出裝置；其中，循環(huán)反應(yīng)空間內(nèi)的氣流的步驟包括:通過氣流排出裝置以漩渦結(jié)構(gòu)，沿船形物的外圍向反應(yīng)室的后部移動氣流的步驟，以及通過氣流抽吸單元移動氣體的步驟，使氣體向著反應(yīng)室的后部，沿著船形物的內(nèi)側(cè)，朝著氣流調(diào)節(jié)裝置移動。
[0022](有利效果)
[0023]根據(jù)本發(fā)明，氣流通過操作氣流調(diào)節(jié)裝置，在反應(yīng)室的反應(yīng)空間內(nèi)循環(huán)，從而可能實現(xiàn)整個反應(yīng)空間內(nèi)的均勻的溫度分布和反應(yīng)氣體的均勻的濃度分布。
【附圖說明】
[0024]圖1是說明相關(guān)文獻(xiàn)的CIGS太陽能電池的橫截面圖。
[0025]圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱處理系統(tǒng)的橫截面圖。
[0026]圖3(a)是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的氣流調(diào)節(jié)裝置的前視圖；
[0027]圖3 (b)是沿圖3 (a)的A-A線的橫截面圖；以及
[0028]圖3 (C)是沿圖3 (a)的B-B線的橫截面圖
[0029]圖4(a)和4(b)是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的氣流調(diào)節(jié)裝置的側(cè)視圖。
[0030]圖5(a)和5(b)是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的氣流調(diào)節(jié)裝置的相對應(yīng)的前視和側(cè)視圖。
[0031]圖6(a)和圖6(b)是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的氣流調(diào)節(jié)裝置的側(cè)視圖。
[0032]圖7說明了依照操作根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的氣流調(diào)節(jié)裝置的氣流的循環(huán)。
[0033]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱處理的進(jìn)度表。
[0034]圖9(a)至9(e)是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制備CIGS太陽能電池的方法的橫截面圖。
【具體實施方式】
[0035](形成發(fā)明基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn))
[0036]現(xiàn)在本發(fā)明的優(yōu)選實施例將被詳細(xì)說明，其中的例子在附圖中說明。
[0037]圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熱處理系統(tǒng)的橫截面圖。
[0038]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的所述熱處理系統(tǒng)可以包括外部室100，加熱器模塊200，隔熱構(gòu)件250，反應(yīng)室300，門室400，氣流調(diào)節(jié)裝置450，密封構(gòu)件500，內(nèi)部冷卻系統(tǒng)600，外部冷卻系統(tǒng)700，氣體排放單元800，以及氣體供應(yīng)單元900。
[0039]所述外部室100，其形成了所述熱處理系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)，圍繞反應(yīng)室300。更詳細(xì)地，外部室100在其從所述反應(yīng)室以預(yù)定的間隔設(shè)置的情況下，圍繞反應(yīng)室300，由此在外部室100和反應(yīng)室300之間預(yù)備了預(yù)定的緩沖空間150。
[0040]所述加熱器模塊200供應(yīng)熱量至反應(yīng)室300。所述加熱器模塊200可以包括第一加熱器模塊200a和第二加熱器模塊200b。
[0041]所述第一加熱器模塊200a形成于在外部室100和反應(yīng)室300之間預(yù)備的緩沖空間150內(nèi)。所述第二加熱器模塊200b形成于所述門室400的前部，所述門室400面向反應(yīng)室300的反應(yīng)空間。
[0042]形成于相對大的區(qū)域的所述第一加熱器模塊200a可以包括多個設(shè)置在反應(yīng)室的外圍內(nèi)的不同位置的加熱器，在此情況下，可以通過獨立地控制多個加熱器中的每一個加熱器的溫度，保持反應(yīng)室300內(nèi)部的整個區(qū)域內(nèi)的均勻的溫度。
[0043]所述隔熱構(gòu)件250將所述加熱器模塊200所產(chǎn)生的熱量傳遞至反應(yīng)室300，