專利名稱：基于碲化鎘的光伏模塊的制造中的薄膜層的一體化淀積的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題大體涉及用于在制造碲化鎘光伏裝置的期間淀積薄膜的方法和系統(tǒng)。更具體而言，本文公開的主題大體涉及用于在制造碲化鎘光伏裝置的期間淀積阻抗性透明緩沖層、硫化鎘層和碲化鎘層的一體化系統(tǒng)和它們的使用方法。
背景技術(shù)：
基于與硫化鎘(CdS)配對的作為光反應(yīng)性成分的碲化鎘(CdTe)的薄膜光伏(PV) 模塊(也稱為“太陽能板”)在工業(yè)中正獲得廣泛接受和關(guān)注。CdTe是具有特別適于將太陽能轉(zhuǎn)換成電的特性的半導(dǎo)體材料。例如，CdTe具有大約1. 45eV的能帶隙，這使其與在歷史上用于太陽能電池應(yīng)用中的更低帶隙的半導(dǎo)體材料(例如對于硅為大約1. IeV)相比能夠從太陽光譜中轉(zhuǎn)換更多的能量。而且，與更低帶隙的材料相比，CdTe會(huì)在更低的或散射光條件下轉(zhuǎn)換輻射能，并且因而與其它傳統(tǒng)材料相比，在白天的時(shí)間里或在多云條件下具有更長的有效轉(zhuǎn)換時(shí)間。η型層和ρ型層的連結(jié)大體是在CdTe PV模塊暴露于諸如陽光的光能時(shí)造成電勢和電流的產(chǎn)生的原因。具體而言，碲化鎘(CdTe)層和硫化鎘(CdS)形成ρ-η異質(zhì)結(jié)，其中 CdTe層用作ρ型層(即正的電子接收層)，而CdS層用作η型層(即負(fù)的電子貢獻(xiàn)層)。自由載體對由光能產(chǎn)生，并且然后被Ρ-η異質(zhì)結(jié)分開而產(chǎn)生電流。在CdTe PV模塊的生產(chǎn)期間，在施用阻抗性透明緩沖層和硫化鎘層之后而在不同的淀積過程之間輸送時(shí)，CdTe PV模塊的表面會(huì)暴露于室內(nèi)大氣。這種暴露可導(dǎo)致額外的大氣材料引入阻抗性透明緩沖層和/或硫化鎘層中。這些材料可導(dǎo)致雜質(zhì)引入CdTe PV模塊中。另外，室內(nèi)大氣自然地隨時(shí)間而改變，從而對CdTe PV模塊的大規(guī)模制造過程增加變數(shù)。這樣的雜質(zhì)和額外的變數(shù)可導(dǎo)致同一生產(chǎn)線和過程有不一致的CdTe PV模塊。因而，存在對用于減少雜質(zhì)和額外的變數(shù)引入制造CdTe PV模塊的大規(guī)模制造過程中的方法和系統(tǒng)的需要。

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(diǎn)，或者根據(jù)描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)可為顯而易見的，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)。大體提供了一種用于碲化鎘薄膜光伏裝置的形成中的半導(dǎo)體層的薄膜淀積的設(shè)備。該設(shè)備包括一系列一體地連接的室。該設(shè)備包括連接到裝載真空泵上的裝載真空室， 該裝載真空泵構(gòu)造成將裝載真空室內(nèi)的壓力降低到初始裝載壓力；濺射淀積室；連接到緩沖真空泵上的真空緩沖室，該緩沖真空泵構(gòu)造成控制真空緩沖室內(nèi)的壓力；以及氣相淀積室。傳送器系統(tǒng)可操作地設(shè)置在該設(shè)備內(nèi)，并且構(gòu)造成按串行布置以受控的速度來將襯底輸送進(jìn)入且輸送通過裝載真空室，輸送進(jìn)入且輸送通過濺射淀積室，輸送進(jìn)入且輸送通過真空緩沖室，以及輸送進(jìn)入且輸送通過氣相淀積室。濺射淀積室、真空緩沖室和氣相淀積室一體地連接，使得輸送通過該設(shè)備的襯底保持在小于大約760托的系統(tǒng)壓力處。
還提供了一種用于制造薄膜碲化鎘薄膜光伏裝置的過程。首先將襯底傳輸?shù)竭B接到裝載真空泵上的裝載真空室中，以及在裝載真空室中抽真空，直到裝載真空室中達(dá)到初始裝載壓力為止。然后可將襯底從裝載真空室輸送到濺射淀積室中，其中可使包括硫化鎘的靶發(fā)生濺射，以通過等離子體來使硫化鎘層淀積到襯底上，等離子體噴射來自靶的原子而使其淀積到襯底上。然后可將襯底從濺射淀積室輸送到連接到緩沖真空泵上的真空緩沖室中，其中可抽真空，以控制緩沖氣氛。然后可將襯底從真空緩沖室輸送到包括源材料(例如碲化鎘)的氣相淀積室中，使得可通過加熱源材料而產(chǎn)生淀積到襯底上的硫化鎘層上的源蒸氣來使碲化鎘層淀積在硫化鎘層上。襯底可在小于大約760托的壓力處的系統(tǒng)壓力處輸送通過裝載真空室、濺射淀積室、真空緩沖室和氣相淀積室。參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。結(jié)合在本說明書中且構(gòu)成其一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用來闡述本發(fā)明的原理。


在說明書中闡述了針對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(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顯示了用于使兩個(gè)薄膜層按順序淀積在襯底上的一個(gè)示例性淀積系統(tǒng)的截面圖的一般示意圖；圖2顯示了用于使多個(gè)薄膜層淀積在襯底上的一個(gè)示例性淀積系統(tǒng)的截面圖的一般示意圖；圖3顯示了用于使多個(gè)薄膜層淀積在襯底上的另一個(gè)示例性淀積系統(tǒng)的截面圖的一般示意圖；圖4顯示了用于使多個(gè)薄膜層淀積在襯底上的又一個(gè)示例性淀積系統(tǒng)的截面圖的一般示意圖；圖5顯示了用于使多個(gè)薄膜層淀積在襯底上的另外的另一個(gè)示例性淀積系統(tǒng)的截面圖的一般示意圖；以及，圖6顯示了用于使多個(gè)薄膜層淀積在襯底上的又一個(gè)示例性淀積系統(tǒng)的截面圖的一般示意圖；圖7顯示了使多個(gè)薄膜層淀積在襯底上而形成基于碲化鎘的PV裝置的一個(gè)示例性過程的圖示；圖8是成第一操作構(gòu)造的、用于淀積系統(tǒng)的氣相淀積室中的示例性氣相淀積設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的截面圖；以及，圖9是成第二操作構(gòu)造的圖9的實(shí)施例的截面圖。在本說明書和圖中重復(fù)使用參考符號旨在表示相同或相似的特征或元件。部件列表10 襯底16阻抗性透明層18硫化鎘層20碲化鎘層100淀積系統(tǒng)
101活瓣
102進(jìn)入槽口
103輸送系統(tǒng)
104滾子
106裝載真空室
108裝載真空泵
110室壁
111狹縫
112濺射室
113側(cè)壁
114靶
115防護(hù)件
116功率源
117線材
118等離子體場
119控制系統(tǒng)
120真空緩沖室
122緩沖真空泵
124加熱室
126加熱元件
128氣相淀積室
130容器
132源材料
134分配歧管
136分配板
140冷卻室
142冷卻元件
143離開狹縫
144離開鎖室
145活瓣
146控制器
200 —體化淀積
201襯底
202濺射淀積室
203系統(tǒng)
204第一功率源
205第一防護(hù)件
206第一靶
208等離子體210真空緩沖室 212第一真空泵 214第二濺射淀積室 215系統(tǒng)
216第二功率供應(yīng)
217線材
218第二靶
219防護(hù)件
220等離子體
222第二真空緩沖室
2 第二真空泵
300系統(tǒng)
302濺射加熱室
304加熱元件
400系統(tǒng)
500系統(tǒng)
600系統(tǒng)
602第一氣相淀積室 604第一容器 606第一源材料 608第一加熱歧管 610第一淀積板 612第二氣相淀積室 614第二容器 616第二源材料 618第二加熱歧管 620第二淀積板 626可選的第二加熱室 700過程系統(tǒng) 702裝載真空室 704RTB層淀積室 706第一緩沖真空室 708第一加熱室 7IOCdS淀積室 712第二緩沖真空室 714第二加熱室 716CdTe淀積室 718冷卻室 720離開鎖室0104]800設(shè)備0105]800設(shè)備0106]800設(shè)備0107]800設(shè)備0108]800氣相淀積設(shè)備0109]800氣相淀積設(shè)備0110]800氣相淀積設(shè)備0111]800氣相淀積設(shè)備0112]810淀積頭0113]812端壁0114]813側(cè)壁0115]814頂壁0116]818端壁0117]820內(nèi)部肋0118]822至少一個(gè)熱電 『0119]824系統(tǒng)0120]826通道0121]828加熱器元件0122]830殼部件0123]832下部殼部件0124]834腔體0125]836遮板0126]838通道0127]840促動(dòng)機(jī)構(gòu)0128]842桿0129]844分配器0130]846排出端口0131]848進(jìn)料管0132]850碎片防護(hù)件0133]854密封件
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)參照，在圖中示出了實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例。提供各個(gè)實(shí)例來作為對本發(fā)明的闡述，而非對本發(fā)明的限制。實(shí)際上，將對本領(lǐng)域技術(shù)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，被示為或描述成一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可與另一個(gè)實(shí)施例一起使用，以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖的是本發(fā)明落在所附權(quán)利要求及其等效方案的范圍內(nèi)的這樣的修改和改變。在本公開中，當(dāng)將層描述為在另一個(gè)層或襯底“上”或“上面”時(shí)，將理解，層可或者直接接觸彼此或者在層之間具有另一個(gè)層或特征。因而，這些用語只是描述層相對于彼此的相對位置，而未必意味著“在頂部上”，因?yàn)橄鄬ξ恢蒙戏交蛳路饺Q于裝置相對于觀察者的定向。另外，雖然本發(fā)明不限于任何特定的膜厚度，但是描述光伏裝置的任何膜層的用語“薄”大體指的是膜層具有小于大約10微米(“微米”或“ym”)的厚度。將理解，本文提到的范圍和限值包括位于規(guī)定的限值內(nèi)的所有范圍(即子范圍)。 例如，從大約100至大約200的范圍還包括從110至150、從170至190、從153至162和從 145. 3至149. 6的范圍。另外，高達(dá)大約7的限值還包括高達(dá)大約5、高達(dá)3和高達(dá)大約4. 5 的限值，以及在限值內(nèi)的范圍，例如從大約1至大約5，以及從大約3. 2至大約6. 5。大體而言，當(dāng)前公開了用于提高碲化鎘薄膜光伏裝置的流線制造的效率和/或一致性的方法和系統(tǒng)。具體而言，系統(tǒng)和方法中存在由緩沖真空室分開的至少一個(gè)濺射淀積室和至少一個(gè)氣相淀積室。濺射淀積室(一個(gè)或多個(gè))、真空緩沖室(一個(gè)或多個(gè))和氣相淀積室(一個(gè)或多個(gè))一體地互連，使得穿過這些室且穿過它們之間的襯底不暴露于外部的大氣。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，大體公開了用于阻抗性透明緩沖層、硫化鎘層和碲化鎘層在襯底上的薄膜淀積的一體化系統(tǒng)和方法。例如，可利用一體化系統(tǒng)和方法來使硫化鎘層淀積在襯底上，以及使碲化鎘層淀積在硫化鎘層上。例如，硫化鎘層可在濺射室中從濺射靶(例如包括硫化鎘)濺射到襯底上。然后可將襯底從濺射室傳輸?shù)秸婵站彌_室，以在淀積后續(xù)層之前從襯底和/或室氣氛中移除任何顆粒(例如氣氛中的任何多余的硫化鎘顆粒)。 然后可將襯底傳輸?shù)綒庀嗟矸e室中，以使源材料(例如碲化鎘)淀積到襯底上的硫化鎘層上?？蛇x地，可在淀積硫化鎘層之前使阻抗性透明緩沖層(“RTB層”)淀積到襯底上。例如，可將RTB層從RTB靶(例如包括鋅錫氧化物)濺射到襯底上的傳導(dǎo)性透明氧化物層上。圖1顯示了一體化淀積系統(tǒng)100，其包括裝載真空室106、濺射室112、真空緩沖室 120和氣相淀積室128。各個(gè)室一體地互連在一起，使得穿過系統(tǒng)100的襯底10基本得到保護(hù)而不受外部環(huán)境的影響。換句話說，系統(tǒng)100的室106、112、120和1 直接結(jié)合在一起，使得離開一個(gè)室的襯底10立即直接進(jìn)入相鄰的區(qū)段，而不暴露于室內(nèi)大氣。因而，襯底 10可得到保護(hù)而使外部污染物不被引入薄膜中，從而產(chǎn)生更加均勻和高效的裝置。當(dāng)然，在系統(tǒng)100內(nèi)可包括其它中間室，只要系統(tǒng)仍然一體地互連到系統(tǒng)100的其它室上。當(dāng)與分開的淀積系統(tǒng)相比時(shí)，在碲化鎘薄膜裝置的制造期間，通過將這些淀積室結(jié)合成單個(gè)系統(tǒng)，可降低淀積濺射層(例如RTB層或CdS層)和氣相淀積層(例如CdS層或CdTe層)所需的能量消耗。例如，一旦在裝載真空室106中抽裝載真空，則不需要存在額外的裝載真空室，因?yàn)樵跒R射室112、真空緩沖室120和氣相淀積室128中系統(tǒng)壓力可保持低于大氣壓力(即大約760托)。例如，在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)壓力可保持低于250托，例如大約10毫托至大約100托。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，系統(tǒng)壓力可保持低于初始裝載真空壓力(例如小于大約250毫托)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在濺射室112、真空緩沖室120和氣相淀積室128(以及定位在它們之間的任何室)中系統(tǒng)壓力可為基本恒定的。參看圖1，單獨(dú)的襯底10通過輸送系統(tǒng)103上的進(jìn)入槽口 102而進(jìn)入一體化淀積系統(tǒng)100。輸送系統(tǒng)103構(gòu)造成使單獨(dú)的襯底10以期望的速度速率(例如基本均勻的速率)運(yùn)動(dòng)通過淀積系統(tǒng)100。如所顯示的那樣，輸送系統(tǒng)103包括多個(gè)滾子104，但是也可為包括傳送器帶的傳送器系統(tǒng)、包括相對地定位的軌道的軌道系統(tǒng)或用于使襯底10運(yùn)動(dòng)通過淀積系統(tǒng)100的任何其它適合的輸送系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)103可通過限定在室之間的各個(gè)內(nèi)壁110中的狹縫111而在相鄰的室之間傳輸襯底10。例如，顯示了第一內(nèi)壁110分開裝載真空室106與濺射淀積室112，并且限定狹縫111，使得襯底10可從裝載真空室106傳到濺射淀積室112中。狹縫111大小設(shè)置成和形狀設(shè)置成允許襯底10穿過其中，同時(shí)有效地分開裝載真空室106和濺射淀積室112。 例如，狹縫111可限定為襯底201的厚度的大約105%至大約250%的高度，例如襯底201 的厚度的大約125%至大約200%。狹縫111可限定成跨過內(nèi)壁110的整個(gè)長度，或者可根據(jù)裝置10的寬度來進(jìn)行大小設(shè)置。在特定的實(shí)施例中，狹縫111可具有為襯底10的寬度的大約101%至大約150%的長度。因而，濺射淀積室112中的源材料(例如噴射的原子) 可基本保留在室112內(nèi)，而源材料(例如蒸氣)可基本保留在氣相淀積室128內(nèi)。因而，裝載真空室106和第一濺射淀積室112中的氣氛可基本彼此分開，尤其是在持續(xù)的一列襯底 10輸送通過狹縫111以有效地封閉內(nèi)壁110中的任何空隙時(shí)。但是，諸如惰性氣體(如氬氣)的過程氣體(一種或多種)可在系統(tǒng)的室之間運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，可包括狹縫門(未顯示)，以在襯底10在狹縫111內(nèi)時(shí)打開，以允許其穿過其中，而在狹縫111內(nèi)不存在襯底時(shí)關(guān)閉狹縫111(類似于下面論述的進(jìn)入槽口 102的活瓣101)。如圖1中顯示的那樣，單獨(dú)的襯底10首先通過進(jìn)入槽口 102而進(jìn)入裝載真空室 106。進(jìn)入槽口 102限定可關(guān)閉以分開裝載真空室106內(nèi)的內(nèi)部氣氛與外部環(huán)境的活瓣101。 裝載真空室106連接到裝載真空泵108上，該裝載真空泵108構(gòu)造成在裝載真空室106內(nèi)抽裝載壓力。具體而言，裝載真空泵108可將裝載真空室106內(nèi)的壓力降低到大約1毫托至大約250毫托的初始裝載壓力，例如大約10毫托至大約100毫托。雖然顯示為單個(gè)裝載真空室106，但是可利用多個(gè)真空室來按順序?qū)⑾到y(tǒng)壓力降低到期望的量。例如，粗真空室(一個(gè)或多個(gè))首先可將壓力降低到易處理的壓力(例如大約10毫托至大約250毫托)，后面是可將壓力降低到提高的真空度的高真空室(一個(gè)或多個(gè))。例如，高真空室(一個(gè)或多個(gè))可將壓力降低到大約IX 10_7托至大約IX 10_4托， 以及然后用系統(tǒng)10內(nèi)的后續(xù)室中(例如在濺射淀積室112內(nèi))的惰性氣體(例如氬氣) 回填到淀積壓力(例如大約10毫托至大約100毫托)?？赏ㄟ^限定在內(nèi)壁110中的狹縫111來將襯底10從裝載真空室106傳輸?shù)綖R射淀積室112。濺射淀積大體包括從靶(其為材料源)中噴射材料，以及使噴射的材料淀積到襯底上而形成膜。DC濺射大體包括將直流電應(yīng)用于定位在濺射室內(nèi)的襯底(即陽極)的附近的金屬靶(即陰極)而形成直流放電。濺射室可具有在金屬靶和襯底之間形成等離子體場的反應(yīng)性氣氛(例如除了氧氣、氮?dú)獾戎獍?。也可存在其它惰性氣體(例如氬氣等)。對于磁控管濺射，反應(yīng)性氣氛的壓力可介于大約1毫托和大約20毫托之間。對于二極管濺射，壓力甚至可更高(例如從大約25毫托至大約100毫托)。當(dāng)在應(yīng)用電壓之后金屬原子從靶中釋放出來時(shí)，金屬原子淀積到襯底的表面上。例如，當(dāng)氣氛包含氧氣時(shí)，從金屬靶中釋放出來的金屬原子可在襯底上形成金屬氧化物層。應(yīng)用于源材料的電流可取決于源材料的大小、濺射室的大小、襯底的表面積的量和其它變量而有所變化。在一些實(shí)施例中，應(yīng)用的電流可為從大約2安培至大約20安培。相反，RF濺射包括通過在靶(例如陶瓷源材料)和襯底之間應(yīng)用交流電(AC)或射頻(RF)信號來激勵(lì)電容性放電。濺射室可具有可包含或可不包含反應(yīng)性物質(zhì)(例如氧氣、氮?dú)獾?、對于磁控管濺射具有介于大約1毫托和大約20毫托之間的壓力的惰性氣氛(例如氬氣氣氛)。再次，對于二極管濺射，壓力可甚至更高(例如從大約25毫托至大約100毫托)。如所顯示的那樣，濺射淀積室112大體包括通過線材117來連接到功率源116(例如DC或RF功率源)上的靶114。功率源116構(gòu)造成控制和供應(yīng)通往濺射淀積室112的功率(例如DC、RF或脈沖DC功率)。如所顯示的那樣，功率源116將電壓應(yīng)用于靶114(用作陰極)，以在靶114與防護(hù)件115和室壁110形成的陽極之間產(chǎn)生電壓勢，使得襯底10在它們之間形成的磁場內(nèi)。雖然顯示了僅單個(gè)功率源116，但是可通過使用聯(lián)接在一起的多個(gè)功率源來實(shí)現(xiàn)該電壓勢。襯底10大體定位在濺射淀積室112內(nèi)，使得薄膜層(例如RTB層或CdS層)形成于面向靶114的襯底10的表面上。一旦濺射氣氛被激發(fā)，則產(chǎn)生等離子體場118，并且響應(yīng)于靶114和用作陽極的室壁110之間的電壓勢而維持該等離子體場118。電壓勢使等離子體場118內(nèi)的等離子體離子朝靶114加速，從而使來自靶114的原子朝襯底10上的表面噴射。因而，靶114(也可稱為陰極)用作源材料，以使薄膜層形成于面向靶114的襯底10的表面上。濺射氣氛控制系統(tǒng)119可控制濺射淀積室112內(nèi)的濺射氣氛，例如降低到濺射壓力(例如大約10毫托至大約25毫托)。大體上，濺射氣氛控制系統(tǒng)119可提供惰性氣體 (例如氬氣)給濺射淀積室112?？蛇x地，濺射氣氛可還包括氧氣，從而允許等離子體場118 的氧氣顆粒與噴射的靶原子反應(yīng)而形成包含氧氣的薄膜層。例如，可利用濺射淀積室112來在襯底上形成硫化鎘層。在這個(gè)實(shí)施例中，靶114 可為例如硫化鎘的陶瓷靶。另外，在一些實(shí)施例中，可利用多個(gè)靶114。對于形成包含若干種類型的材料的層(例如共同濺射)，多個(gè)靶114可為特別有用的。在濺射淀積室112中將薄膜濺射在襯底10上之后，襯底可傳輸?shù)秸婵站彌_室120。 緩沖真空泵122可在真空緩沖室120內(nèi)抽真空，以將真空緩沖室120內(nèi)的壓力降低到緩沖壓力。大體上，緩沖真空泵122可從緩沖室氣氛中移除來自濺射淀積室112的任何溢出的顆粒。因而，真空緩沖室120可有效地分開濺射淀積室112內(nèi)的濺射氣氛與氣相淀積室1 內(nèi)的氣相淀積氣氛。另外，真空緩沖泵122可構(gòu)造成從離開濺射淀積室的襯底上移除多余的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，可在真空緩沖泵122內(nèi)包括構(gòu)造成將惰性氣體提供到氣相淀積溫度的回填氣體端口?？蛇x地，襯底10可傳輸進(jìn)入且傳輸通過定位在濺射淀積室112和氣相淀積室1 之間(例如在圖1顯示在真空緩沖室120和氣相淀積室1 之間)的加熱室124。加熱室 124可包括加熱元件126，加熱元件1 構(gòu)造成在襯底10進(jìn)入氣相淀積室1 之前將襯底 10加熱到氣相淀積溫度，例如大約350°C至大約600°C，這取決于氣相淀積的參數(shù)。在一個(gè)備選實(shí)施例中，真空緩沖室120可包括加熱器(未顯示)而非加熱室124，或者除了加熱室 124之外還包括加熱器。襯底10然后可傳輸進(jìn)入且傳輸通過氣相淀積室128，以使第二薄層淀積在襯底上 (以及更具體而言，淀積在襯底上的濺射的薄膜層上面)。氣相淀積室1 包括保持源材料 132的容器130。加熱歧管134可定位在容器130之間，以將容器130內(nèi)的源材料132加熱成蒸氣。蒸氣可在容器130上面?zhèn)鬟f，以及通過限定在加熱歧管134中的通道和限定在下面的分配板136中的孔，以使第二薄膜淀積在襯底的第一薄膜上面。圖8和9顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、用于一體化淀積系統(tǒng)100中的氣相淀積室1 中的氣相淀積設(shè)備800的詳細(xì)視圖。設(shè)備800包括限定內(nèi)部空間的淀積頭810，容器130在該內(nèi)部空間中構(gòu)造成接收粒狀源材料(未顯示)，例如碲化鎘，以氣相淀積碲化鎘薄膜層。 粒狀源材料可由進(jìn)料裝置或系統(tǒng)擬4通過進(jìn)料管848來供應(yīng)。進(jìn)料管848連接到設(shè)置在淀積頭810的頂壁814中的開口中的分配器844上。分配器844包括構(gòu)造成將粒狀源材料均勻地分配到容器130中的多個(gè)排出端口 846。容器130具有開放式頂部，并且可包括任何構(gòu)造的內(nèi)部肋820或其它結(jié)構(gòu)元件。在示出的實(shí)施例中，通過淀積頭810的頂壁814而操作地設(shè)置至少一個(gè)熱電偶 822，以監(jiān)測淀積頭810內(nèi)在容器130的附近或在容器130中的溫度。淀積頭810還包括縱向端壁812和側(cè)壁813。容器130具有使得容器130的沿橫向延伸的端壁818與頭室810的端壁812隔開的形狀和構(gòu)造。容器130的沿縱向延伸的側(cè)壁(未顯示)定位成鄰近且緊鄰淀積頭810的側(cè)壁，使得相應(yīng)的壁之間存在非常小的空隙。 對于這個(gè)構(gòu)造，升華的源材料將流出容器130的開放式頂部，并且向下流過橫向端壁818， 作為上面的蒸氣前幕和后幕，如圖8和9中的流動(dòng)線所描繪的那樣。非常少的升華的源材料將流過容器130的側(cè)壁(未顯示)。蒸氣幕“沿橫向”定向，因?yàn)樗鼈冄由炜邕^淀積頭810 的大體垂直于襯底通過系統(tǒng)的傳送方向的橫向尺寸。受加熱的分配歧管134設(shè)置在容器130的下方。這個(gè)分配歧管134可采取在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的各種構(gòu)造，并且用來間接地加熱容器130，以及分配從容器130中流出的升華的源材料(即源材料蒸氣)。在示出的實(shí)施例中，受加熱的分配歧管134具有包括上部殼部件830和下部殼部件832的蛤殼構(gòu)造。殼部件830、832中的各個(gè)在其中包括凹部， 凹部在殼部件如圖8和9中描繪的那樣匹配在一起時(shí)限定腔體834。加熱器元件擬8設(shè)置在腔體834內(nèi)，并且用來將分配歧管134加熱到足以間接地加熱容器130內(nèi)的源材料以使源材料升華的程度。加熱器元件擬8可由與源材料蒸氣反應(yīng)的材料制成，并且在這點(diǎn)上，殼部件830、832還用來隔離加熱器元件828，使其不與源材料蒸氣的接觸。分配歧管134產(chǎn)生的熱還足以防止升華的源材料鍍出到頭室810的構(gòu)件上。合乎需要地，頭室810中最冷的構(gòu)件是傳送通過其中的襯底10的上表面，以便確保升華的源材料鍍到襯底上，而不是鍍到頭室810的構(gòu)件上。仍然參看圖8和9，受加熱的分配歧管134包括限定成通過其中的多個(gè)通道826。 這些通道具有一定形狀和構(gòu)造，以便朝下面的襯底10均勻分配升華的源材料。在示出的實(shí)施例中，分配板136在分配歧管134的下方設(shè)置在下面的襯底10的上表面的水平面上方規(guī)定距離處，如圖1中描繪的那樣。這個(gè)距離例如可介于大約0. 3cm至大約4. Ocm之間。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該距離為大約1. Ocm0襯底在分配板136的下方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。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，這個(gè)速率可為例如大約20毫米/秒。鍍到襯底10的上表面上的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微米至大約5微米之間。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，膜厚度可為大約3微米。分配板136包括通過其中的一定型式的通道，例如孔、狹縫等，它們進(jìn)一步分配穿過分配歧管134的升華的源材料，使得源材料蒸氣在橫向方向上不中斷。換句話說，該型式的通道形狀設(shè)置成和交錯(cuò)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10上面，使得避免襯底上有縱向“未涂覆”區(qū)條或帶。如之前提到的那樣，升華的源材料的大部分將作為蒸氣前幕和后幕而流出容器 130。雖然這些蒸氣幕在穿過分配板136之前將沿縱向方向有一定程度的擴(kuò)散，但是應(yīng)當(dāng)理解，將不可能實(shí)現(xiàn)升華的源材料沿縱向方向的均勻分配。換句話說，與分配板的中間部分相比，更多升華的源材料將通過分配板136的縱向端區(qū)段來分配。但是，如上面論述的那樣， 因?yàn)檩斔拖到y(tǒng)103可以恒定(不停止)的線速度運(yùn)送襯底10通過系統(tǒng)100，所以襯底10的上表面將暴露于相同的淀積環(huán)境，而不管沿著設(shè)備800的縱向方面的蒸氣分配的任何不均勻性如何。分配歧管134中的通道擬6和分配板136中的孔確保升華的源材料在氣相淀積設(shè)備800的橫向方面而較均勻地分配。只要保持蒸氣的均勻的橫向方面，較均勻的薄膜層則淀積到襯底10的上表面上，而不管沿著設(shè)備800的縱向方面的氣相淀積中的任何不均勻性如何。如圖中示出的那樣，在容器130和分配歧管134之間包括碎片防護(hù)件850可為期望的。這個(gè)防護(hù)件850包括限定成通過其中的孔(其可大于或小于分配板136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涉分配歧管134 的可動(dòng)構(gòu)件的操作，如下面更加詳細(xì)地論述的那樣。換句話說，碎片防護(hù)件850可構(gòu)造成用作抑制顆粒通過而基本不干涉流過防護(hù)件850的蒸氣的透氣屏。設(shè)備800合乎需要地包括在頭室810的各個(gè)縱向端處的沿橫向延伸的密封件854。 密封件邪4可協(xié)助氣相淀積室128的縱向端處的狹縫111將氣相淀積室128內(nèi)的氣相淀積氣氛與相鄰的室分開。這些密封件邪4設(shè)置在襯底10的上表面上方小于襯底10的表面和分配板136之間的距離的距離處。密封件邪4有助于將升華的源材料保持在襯底上方的淀積區(qū)域中。換句話說，密封件邪4防止升華的源材料通過氣相淀積室1 的縱向端而“泄漏出去”。應(yīng)當(dāng)理解，密封件邪4可由任何適合的結(jié)構(gòu)限定。在示出的實(shí)施例中，密封件邪4實(shí)際上由受加熱的分配歧管134的下部殼部件832的構(gòu)件限定。還應(yīng)當(dāng)理解，密封件邪4可與氣相淀積設(shè)備800的其它結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。圖8和9示出的實(shí)施例包括設(shè)置在分配歧管134上的可動(dòng)遮板836。這個(gè)遮板836 包括限定成通過其中的多個(gè)通道838，在圖9中描繪的遮板836的第一操作位置上，該多個(gè)通道838與分配歧管134中的通道擬6對準(zhǔn)。如可從圖9中容易地理解的那樣，在遮板836 的這個(gè)操作位置上，升華的源材料自由流過遮板836以及流過分配歧管134中的通道826， 以便隨后通過板136而分配。參看圖8，遮板836能夠相對于分配歧管134的上表面而運(yùn)動(dòng)到第二操作位置，在這個(gè)位置上，遮板836中的通道838與分配歧管134中的通道擬6未對準(zhǔn)。在這個(gè)構(gòu)造中，升華的源材料被阻擋而無法穿過分配歧管134，并且基本容納在頭室 810的內(nèi)部體積內(nèi)。任何適合的促動(dòng)機(jī)構(gòu)(大體840)可構(gòu)造成使遮板836在第一操作位置和第二操作位置之間運(yùn)動(dòng)。在示出的實(shí)施例中，促動(dòng)機(jī)構(gòu)840包括桿842和將桿842連接到遮板836上的任何方式的適合的聯(lián)結(jié)件。通過位于頭室810的外部的任何方式的機(jī)構(gòu)來使桿842旋轉(zhuǎn)。遮板836是特別有益的，因?yàn)椴徽摵畏N原因，升華的源材料可迅速且容易地容納在頭室810內(nèi)，并且被阻止穿到傳送單元上方的淀積區(qū)域?？蓪⒁r底10可從氣相淀積室128傳輸?shù)桨ɡ鋮s元件142的冷卻室140，以使襯底10回到室溫。雖然顯示了僅單個(gè)冷卻室140，但是可利用一系列的冷卻室來將襯底10系統(tǒng)地冷卻到室溫。襯底然后可通過離開狹縫143而傳遞進(jìn)入且穿過離開鎖室144。離開狹縫143可包括活瓣145，以分開離開氣氛與系統(tǒng)氣氛。因而，在活瓣145關(guān)閉之后，可通過將空氣泵送到離開鎖室144中的離開氣氛控制器146來使離開鎖室144內(nèi)的襯底返回到室內(nèi)大氣。因而，從裝載真空室106跨到氣相淀積室128的系統(tǒng)氣氛可與室內(nèi)大氣分開。對于使兩個(gè)后續(xù)薄膜層淀積在襯底10上，雖然系統(tǒng)100顯示僅一個(gè)濺射淀積室 1112和一個(gè)氣相淀積室128，但是可在系統(tǒng)100內(nèi)包括額外的淀積室(濺射淀積和/或氣相淀積)來使額外的薄膜淀積在襯底10上。另外，其它處理和/或加熱室可包括在系統(tǒng)100 內(nèi)。例如，加熱室可定位在氣相淀積室1 和冷卻室140之間。例如，圖2顯示了用來按順序使三個(gè)薄膜層淀積在襯底10上(例如RTB層、RTB 層上面的硫化鎘層和硫化鎘層上面的碲化鎘層)的一體化淀積系統(tǒng)200的一個(gè)特定的實(shí)施例。系統(tǒng)200包括第一濺射淀積室202，襯底10通過輸送系統(tǒng)103來從裝載真空室106傳輸?shù)降谝粸R射淀積室202中。第一濺射淀積室202包括通過第一線材205而連接到第一靶 206上的第一功率源204。濺射氣氛系統(tǒng)203可控制第一濺射淀積室202內(nèi)的濺射氣氛。在激發(fā)等離子體208以及在第一靶206與第一防護(hù)件205和室壁110之間產(chǎn)生電壓勢之后， 原子可從靶206噴射到襯底10上。在第一濺射淀積室202中的第一薄膜層淀積之后，襯底10可傳輸進(jìn)入且傳輸通過第一真空緩沖室210，第一真空緩沖室210通過內(nèi)壁110中的狹縫111而連接到第一真空泵 212上。第一真空緩沖室210分開第一濺射淀積室202中的第一濺射氣氛與第二濺射淀積室214中的第二濺射氣氛。因而，可最大程度地減少第一濺射淀積室202和第二濺射淀積室214內(nèi)的噴射的原子之間的污染。襯底10可傳輸進(jìn)入且傳輸通過具有通過線材217來連接到第二靶218(由防護(hù)件 219保護(hù))上的第二功率供應(yīng)216的第二濺射淀積室214。第二濺射氣氛系統(tǒng)215可控制第二濺射淀積室214內(nèi)的第二濺射氣氛。等離子體220可噴射來自靶218的原子，以使第二薄膜(例如硫化鎘層)淀積在輸送通過其中的襯底10上的第一薄膜(例如RTB層)上面。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，例如圖3的系統(tǒng)300中顯示的那樣，在穿過連接到構(gòu)造成將襯底10加熱到濺射溫度的加熱元件304上的濺射加熱室302之后，第二濺射淀積室214可被加熱以濺射襯底10。 連接到第二真空泵2M上的第二真空緩沖室222可在第二真空緩沖室222和后續(xù)室(例如可選的加熱室1 或氣相淀積室128)之間抽第二緩沖氣氛。但是，在一個(gè)備選實(shí)施例中，例如分別在圖4和5的系統(tǒng)400和500中顯示的那樣， 可在第二真空緩沖室222和后續(xù)室(例如可選的加熱室IM或氣相淀積室128)之間省略第二真空室。圖4和5的系統(tǒng)400、500在別的方面分別與圖2和3的其它系統(tǒng)200、300相同。在這些實(shí)施例中，少量微?？稍诘谝粸R射淀積室202和氣相淀積室1 之間傳輸，特別是在最接近相鄰的室的端部中。當(dāng)在第二濺射淀積室214中形成后續(xù)硫化鎘層以及在氣相淀積室128中形成碲化鎘層時(shí)，例如少量混合可為合乎需要的，以便在硫化鎘層和碲化鎘層之間形成摻合區(qū)域。圖6中顯示的示例性實(shí)施例系統(tǒng)600包括濺射淀積室112、第一氣相淀積室602和第二氣相淀積室612。在這個(gè)實(shí)施例中，濺射淀積室112可用來使RTB層淀積在襯底上；第一氣相淀積室602可用來使硫化鎘層淀積在RTB層上；以及，第二氣相淀積室612可用來淀積碲化鎘層。第一氣相淀積室602和第二氣相淀積室612可構(gòu)建成包括圖8和9中顯示的氣相淀積設(shè)備800。參看圖6，在濺射淀積室112中濺射第一薄膜之后，襯底10可進(jìn)入第一氣相淀積室 602，以淀積第二薄膜層。第一加熱歧管608可將第一容器604中的第一源材料606(例如硫化鎘)加熱成蒸氣。第一源材料606的蒸氣可流過第一加熱歧管608和第一淀積板610。襯底10然后可傳輸通過可選的第二真空緩沖室222和可選的第二加熱室6 且進(jìn)入第二氣相淀積室612中?？赏ㄟ^第二加熱歧管618來將第二容器614中的第二源材料 616(例如碲化鎘)加熱成蒸氣。蒸氣可穿過第二加熱歧管618和第二淀積板620，并且作為第三薄膜(例如碲化鎘層)淀積在襯底10上。如所陳述的那樣，目前公開的方法和系統(tǒng)特別適于提高碲化鎘薄膜光伏裝置(例如在碲化鎘薄膜光伏裝置中)的流線制造的效率和/或一致性。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、使薄膜層淀積在襯底上而形成基于碲化鎘的PV裝置的一個(gè)示例性過程 700。過程700可用來使硫化鎘(CcK)層和碲化鎘(CdTe)層按順序淀積在襯底(例如玻璃頂襯(superstrate))上?？蛇x地，在淀積硫化鎘層之前，阻抗性透明緩沖層(“RTB層”) 可淀積在襯底上(例如淀積在透明傳導(dǎo)性氧化物層上)。根據(jù)圖7中顯示的示例性過程700，襯底首先可穿過裝載真空室702，其中可抽真空到期望的系統(tǒng)壓力(例如裝載真空壓力)，以使整個(gè)過程系統(tǒng)700內(nèi)的系統(tǒng)氣氛與周圍大氣分開。然后，襯底可傳送到RTB層淀積室704中，以使阻抗性透明緩沖層(RTB層)淀積在襯底上。例如，RTB層可淀積到襯底上的透明傳導(dǎo)性氧化物(TCO)層上。TCO層具有的表面電阻可小于大約30歐姆每平方，例如大約4歐姆每平方至大約20歐姆每平方(例如大約8歐姆每平方至大約15歐姆每平方)。TCO層大體包括至少一種傳導(dǎo)性氧化物，例如，氧化錫、氧化鋅或銦錫氧化物或它們的混合物。另外，TCO層可包括其它傳導(dǎo)性透明材料。TCO 層還可包括錫酸鋅和/或錫酸鎘。RTB層可定位在TCO層和硫化鎘層之間，以通過降低在TCO層和碲化鎘層之間有產(chǎn)生分流(shunt)的接口缺陷(即硫化鎘層中的“銷孔”)的可能性來允許在裝置中包括較薄的硫化鎘層。RTB層可包括例如氧化鋅(SiO)和氧化錫(SnO2)的組合，其可稱為鋅錫氧化物層(“ΖΤ0”)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，RTB層可包括比氧化鋅更多的氧化錫。在某些實(shí)施例中，RTB層可淀積成介于大約0. 075 μ m和大約1 μ m之間的厚度，例如大約0. 1 μ m至大約0. 5 μ m。在淀積RTB層之后，襯底可穿過第一緩沖真空室706，以在淀積后續(xù)層之前從襯底和/或室氣氛中移除任何顆粒。在淀積CdS層之前，然后可在第一加熱室708中可選地加熱襯底，這取決于CdS層的淀積技術(shù)。CdS層然后可在CdS淀積室710中淀積在襯底上(例如使硫化鎘的靶發(fā)生濺射或使硫化鎘的源材料氣相淀積)。硫化鎘層是大體包含硫化鎘(CcK)但還可包含諸如硫化鋅、鎘鋅硫化物等和它們的混合物以及攙雜物和其它雜質(zhì)的其它材料的η型層。由于存在阻抗性透明層16的原因， 硫化鎘層18具有的厚度可小于大約0. 1 μ m，例如介于大約IOnm和大約IOOnm之間，例如在阻抗性透明層16和硫化鎘層18之間存在最少的銷孔的情況下大約50nm至大約80nm。另外，具有小于大約0. Iym的厚度的硫化鎘層18會(huì)降低硫化鎘層18對輻射能的任何吸收， 從而有效地提高達(dá)到下面的碲化鎘層20的輻射能的量。在淀積CdS層之后，襯底可穿過第二緩沖真空室712，以淀積CdTe層之前從襯底和 /或室氣氛中移除任何顆粒。在淀積CdTe層之前，然后可在第二加熱室714中可選地加熱襯底，這取決于CdTe層的淀積技術(shù)。CdTe層然后可在CdTe淀積室716中淀積在襯底上(例如使碲化鎘的源材料氣相淀積)。碲化鎘層是大體包含碲化鎘(CdTe)但還可包含其它材料的ρ型層。作為裝置10 的P型層，碲化鎘層20是這樣的光伏層該光伏層與硫化鎘層18(即η型層)相互作用，以通過吸收穿到裝置10中的大部分輻射能(由于其高吸收系數(shù)的原因)以及產(chǎn)生電子孔對來從輻射能的吸附中產(chǎn)生電流。形成于硫化鎘層和碲化鎘層之間的ρ-η結(jié)形成允許傳統(tǒng)電流沿僅一個(gè)方向流動(dòng)而跨過邊界產(chǎn)生電荷不平衡的類似二極管的材料。這個(gè)電荷不平衡導(dǎo)致跨過Ρ-η結(jié)且分開游離電子與孔的電場的產(chǎn)生。在特定的實(shí)施例中，碲化鎘層可淀積成介于大約0. 1 μ m和大約10 μ m之間的厚度，例如從大約1 μ m到大約5 μ m。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，碲化鎘層20可具有介于大約2 μ m和大約4 μ m之間的厚度，例如大約3 μ m。襯底然后可在冷卻室718中冷卻，并且可穿過離開鎖室720，以使氣氛回到室內(nèi)壓力。室702-720中的各個(gè)一體地互連在一起，使得根據(jù)過程700，穿過室702-720的襯底基本得到保護(hù)而不受外部環(huán)境的影響。換句話說，過程700的構(gòu)件區(qū)段直接結(jié)合在一起， 使得離開一個(gè)構(gòu)件區(qū)段的襯底立刻進(jìn)入相鄰的區(qū)段。因而，顯示了過程700具有互連的步驟，以表示裝置從一個(gè)步驟直接傳輸?shù)较乱粋€(gè)步驟，而不暴露于室內(nèi)大氣。因而，襯底可得到保護(hù)而不使外部污染物引入薄膜中，從而產(chǎn)生更加均勻和高效的裝置。當(dāng)然，其它中間步驟可包括在過程700中，只要步驟也與過程700的其它步驟互連即可。當(dāng)與分開的淀積系統(tǒng)相比時(shí)，通過將這些淀積過程結(jié)合到單個(gè)系統(tǒng)中，可降低淀積RTB層、CdS層、CdTe層所需的能量消耗。例如，一旦在裝載鎖步驟702中抽裝載真空，則不需要存在額外的裝載真空步驟，因?yàn)橄到y(tǒng)壓力可保持在裝載真空壓力處或以下(例如小于大約250毫托)。根據(jù)一體化過程700，可使用淀積過程(例如濺射、升華等)的各種組合來淀積各種薄膜層(即RTB層、CdS層和/或CdTe層)，如圖1-6的系統(tǒng)100、200、300、400、500和 600分別顯示的那樣。當(dāng)然，可對碲化鎘層的暴露的表面應(yīng)用其它后成形處理(例如氯化鎘處理、背接觸淀積、封裝玻璃、匯流條、外部配線、激光蝕刻等)。本書面描述使用實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)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(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這樣的其它實(shí)例包括不異于權(quán)利要求書的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權(quán)利要求書的字面語言無實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于碲化鎘薄膜光伏裝置(10)的形成中的半導(dǎo)體層的薄膜淀積的設(shè)備(100)， 所述設(shè)備(100)包括連接到裝載真空泵(108)上的裝載真空室(106)，所述裝載真空泵(108)構(gòu)造成將所述裝載真空室(106)內(nèi)的壓力降低到初始裝載壓力；濺射淀積室(112)；氣相淀積室(128)；以及，傳送器系統(tǒng)(104)，其可操作地設(shè)置在所述設(shè)備(100)內(nèi)，并且構(gòu)造成按串行布置以受控的速度將襯底(10)輸送進(jìn)入且輸送通過所述裝載真空室(106)，輸送進(jìn)入且輸送通過所述濺射淀積室(112)，以及輸送進(jìn)入且輸送通過所述氣相淀積室(1 )，其中，所述濺射淀積室(11 和所述氣相淀積室(128) —體地連接，使得輸送通過所述設(shè)備(100)的所述襯底(10)保持在小于760托的系統(tǒng)壓力處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述濺射淀積室(11 包括定位在傳送器系統(tǒng)(104)上方的靶(114)，其中，所述靶(114)連接到功率源(116)上，使得能夠在所述靶(114)和所述襯底(10)之間產(chǎn)生等離子體(118)，以使第一薄膜淀積在所述襯底 (10)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述氣相淀積室(128)包括 用于保持源材料(132)的容器(130)；加熱歧管(134)，其用于加熱所述容器(130)，使得所述源材料(13 蒸發(fā)成源蒸氣；以及限定孔的淀積板(136)，所述源蒸氣穿過所述孔而使第二薄膜淀積到所述襯底(10)上的所述第一薄膜上面。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述設(shè)備(100)進(jìn)一步包括定位在所述濺射淀積室(11 和所述氣相淀積室(128)之間的真空緩沖室(120)，其中，所述真空緩沖室(120)連接到緩沖真空泵(122)上，所述緩沖真空泵(122)構(gòu)造成移除離開所述濺射淀積室(112)的所述襯底(10)上的多余材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述真空緩沖室(120)進(jìn)一步包括構(gòu)造成將所述襯底(10)加熱到氣相淀積溫度的加熱器(1 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述真空緩沖室(120)進(jìn)一步包括構(gòu)造成將惰性氣體提供到所述氣相淀積溫度的回填氣體端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述設(shè)備(100)進(jìn)一步包括定位在所述濺射淀積室(11 和所述氣相淀積室(128)之間的加熱室(IM)，其中，所述加熱室(124)構(gòu)造成將所述襯底加熱到氣相淀積溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)，其特征在于，所述設(shè)備(100)進(jìn)一步包括定位在所述真空緩沖室(120)和所述氣相淀積室(128)之間的第二濺射室014)；以及，定位在所述第二濺射室(214)和所述氣相淀積室(128)之間的第二真空緩沖室(222)， 其中，所述第二真空緩沖室(22 連接到第二緩沖真空泵(224)上，所述第二緩沖真空泵 (224)構(gòu)造成控制所述第二真空緩沖室022)內(nèi)的壓力，其中，所述濺射淀積室(112)、所述真空緩沖室(120)、所述第二濺射室014)、所述第二真空緩沖室(22 和所述氣相淀積室(128) —體地連接，使得輸送通過所述設(shè)備(100) 的所述襯底(10)保持在所述系統(tǒng)壓力處。
9.一種制造薄膜碲化鎘薄膜光伏裝置的過程，所述過程包括 將襯底(10)輸送到連接到裝載真空泵(108)上的裝載真空室(106)；使用所述裝載真空泵(108)來在所述裝載真空室(106)中抽真空，直到所述裝載真空室(106)中達(dá)到初始裝載壓力為止；將所述襯底(10)從所述裝載真空室(106)輸送到濺射淀積室(11 中，其中，所述濺射淀積室(11 包括包含硫化鎘的靶(114)；使所述靶(114)發(fā)生濺射，以使硫化鎘層(18)在包含等離子體(118)的濺射氣氛中淀積到所述襯底(10)上，其中，所述等離子體(118)噴射來自所述靶(114)的原子，以淀積到所述襯底(10)上；將所述襯底(10)從所述濺射淀積室(11 輸送到連接到緩沖真空泵(12 上的真空緩沖室(120)中；使用所述緩沖真空泵(122)來在所述真空緩沖室(120)中抽真空，以形成緩沖氣氛，其中，所述緩沖真空泵(12 從所述緩沖氣氛中移除從所述靶(114)噴射出的剩余原子；將所述襯底(10)從所述真空緩沖室(120)輸送到包括源材料(132)的氣相淀積室 (128)中，其中，所述源材料(13 包括碲化鎘；以及，通過加熱所述源材料(13 而產(chǎn)生淀積到所述襯底(10)上的所述硫化鎘層(18)上的源蒸氣來使碲化鎘層00)淀積到所述硫化鎘層(18)上，其中，所述襯底(10)在小于760托的系統(tǒng)壓力處被輸送通過所述裝載真空室(106)、所述濺射淀積室(112)、所述真空緩沖室(120)和所述氣相淀積室(1 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過程，其特征在于，所述真空緩沖室(120)進(jìn)一步包括構(gòu)造成將所述襯底(10)加熱到氣相淀積溫度的加熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的過程，其特征在于，所述過程進(jìn)一步包括 將所述襯底(10)從所述真空緩沖室(120)輸送到加熱室(124)中； 將所述襯底加熱到氣相淀積溫度；以及，將所述襯底(10)從所述加熱室(124)輸送到所述氣相淀積室(128)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的過程，其特征在于，所述過程進(jìn)一步包括 將所述襯底(10)從所述裝載真空室(106)輸送到初步濺射室Q02)中；將阻抗性透明層(16)濺射在所述襯底(10)上；將所述襯底(10)從所述初步濺射室(20 輸送到所述濺射淀積室(11 中，以使硫化鎘層(18)淀積在所述阻抗性透明層(16)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于碲化鎘的光伏模塊的制造中的薄膜層的一體化淀積。提供了用于碲化鎘薄膜光伏裝置10的形成中的半導(dǎo)體層的薄膜淀積的設(shè)備和過程。該設(shè)備100包括一系列一體地連接的室，例如連接到裝載真空泵108上的裝載真空室106、濺射淀積室112、真空緩沖室120和氣相淀積室128。傳送器系統(tǒng)104可操作地設(shè)置在設(shè)備100內(nèi)，并且構(gòu)造成按串行布置以受控的速度將襯底10輸送進(jìn)入且輸送通過裝載真空室106、濺射淀積室112、真空緩沖室120和氣相淀積室128。濺射淀積室112、真空緩沖室120和氣相淀積室128一體地連接，使得輸送通過設(shè)備100的襯底10保持在小于大約760托的系統(tǒng)壓力處。
文檔編號H01L31/18GK102569512SQ20111046042
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者B·R·墨菲, M·J·帕沃爾, R·D·戈斯曼, R·W·布萊克, S·D·費(fèi)爾德曼-皮博迪 申請人:初星太陽能公司