專利名稱：用于制造太陽能電池的快速化學(xué)電沉積的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體來說涉及電沉積設(shè)備及方法。本文中所描述的方法及設(shè)備特別用于太陽能電池制造中。
背景技術(shù)：
電沉積大體上為使用電流減少來自溶液的所要材料的化學(xué)物質(zhì)或使來自溶液的所要材料的化學(xué)物質(zhì)氧化且用所述材料的薄層涂布導(dǎo)電襯底的電鍍工藝。電鍍系統(tǒng)通常包括兩個電極及電解質(zhì)。另外，有時也可使用參考電極。在電沉積工藝中，通常待涂布的部分為電極中的一者，且從浸沒電極的電解質(zhì)供應(yīng)涂布材料。在電鍍中，通過沉積于襯底上的化學(xué)物質(zhì)周期性地補給電解質(zhì)。未涂布的電極可為化學(xué)物質(zhì)的來源以便補給電解溶液，或可使用惰性電極。太陽能電池或光電電池為通過光電效應(yīng)將光子轉(zhuǎn)換成電的裝置。將太陽能電池裝配在一起以制造太陽能面板、太陽能模塊或光電陣列。薄膜太陽能電池為堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)具有堆疊于用于支撐所述堆疊的襯底上的材料(包括光電材料)的多個層?？赡艽嬖谟糜谥圃於询B的個別層的許多制造技術(shù)。一種特別有用的方法為電沉積，然而，就此來說存在關(guān)于常規(guī)設(shè)備及方法的缺點。舉例來說，當將材料電沉積到電絕緣襯底(例如，玻璃)上時，必須將導(dǎo)電涂層涂覆到襯底以便允許電流通過所述導(dǎo)電涂層。這些導(dǎo)電涂層通常為薄的，且可具有高薄層電阻，所述薄層電阻在于大區(qū)域上電鍍時產(chǎn)生電壓非均勻性。在這些情形下，跨越大面積電阻性襯底的電鍍薄膜的均勻沉積為有問題的。因此，需要用于大面積電阻性襯底上的電沉積的改良的設(shè)備及方法。鑒于需求再生性能量，改良的設(shè)備及方法對于太陽能電池制造特別重要，在太陽能電池制造中典型襯底為由透明導(dǎo)電氧化物的薄層所涂布的玻璃。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明大體來說涉及電沉積設(shè)備及方法。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當經(jīng)由電沉積來沉積薄膜時，在襯底具有固有電阻率(例如，薄膜中的薄層電阻)的情況下，本文中所描述的方法及設(shè)備可用以通過形成到電阻性襯底層(例如，透明導(dǎo)電氧化物)的多個歐姆接觸而將材料電沉積到襯底上，且借此克服襯底層所固有的電阻以將均勻薄膜電沉積于襯底上。本文中所描述的方法及設(shè)備特別用于太陽能電池制造中?！獋€實施例為一種用于電沉積的設(shè)備，所述設(shè)備包括(i)反電極，所述反電極包括垂直于所述反電極的在電沉積期間面向襯底表面的表面的多個孔隙；及(ii)多個接觸插腳，所述多個接觸插腳中的每一接觸插腳與所述多個孔隙中的每一孔隙對齊且經(jīng)配置以穿過所述多個孔隙中的每一孔隙且建立與襯底表面的電接觸，而在電沉積期間與反電極電隔離。也就是說，插腳將電鍍電位供應(yīng)到襯底(工作電極)，且雖然插腳穿過反電極，但插腳并不與反電極電接觸。舉例來說，插腳為絕緣的，除了在插腳的在電鍍期間與襯底接觸的尖端處之外。在其它實施例中，插腳無需穿過 反電極，而是可配置于工作電極與反電極之間。在這些實施例中，所述多個接觸插腳由支撐結(jié)構(gòu)固持，支撐結(jié)構(gòu)的部分在電鍍期間可能或可能不位于工作電極與反電極之間。也就是說，在一個實施例中，支撐結(jié)構(gòu)的支撐插腳的部分在電鍍期間駐留于工作電極與反電極之間。在此實施例中，可能存在支撐結(jié)構(gòu)的在電鍍期間位于所述電極之間的區(qū)域之外的其它部分。支撐結(jié)構(gòu)固持接觸插腳，且在電鍍期間，將插腳定位成與工作電極相抵以便形成歐姆接觸。在一個實施例中，定位機構(gòu)定向支撐結(jié)構(gòu)使得在電鍍期間將接觸插腳定位成與工作電極相抵以便形成歐姆接觸。一個實施例為用于電沉積的包括支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)備，所述支撐結(jié)構(gòu)包括多個接觸插腳，所述多個接觸插腳中的每一接觸插腳經(jīng)配置以建立與襯底表面的電接觸，且借此將電鍍電位供應(yīng)到襯底，所述支撐結(jié)構(gòu)的至少一部分在電沉積期間安置于襯底表面與反電極之間。在一些實施例中，支撐結(jié)構(gòu)包括經(jīng)配置以在電沉積期間將支撐結(jié)構(gòu)定向于襯底與反電極之間的定位機構(gòu)。在其它實施例中，支撐結(jié)構(gòu)可駐留于電沉積設(shè)備中的固定位置中(例如，遮蔽反電極)，且襯底定位成使得接觸插腳與襯底接觸。在這些實施例中，襯底定位成使得支撐結(jié)構(gòu)在電鍍期間處于(至少支撐結(jié)構(gòu)的支撐插腳的所述部分)襯底與反電極之間。支撐結(jié)構(gòu)可具有允許電解質(zhì)流經(jīng)支撐結(jié)構(gòu)的孔隙。在一些實施例中，孔隙可具有用于在電沉積期間導(dǎo)引電解質(zhì)朝向襯底表面及/或遠離襯底表面的特征。在一個實施例中，支撐結(jié)構(gòu)包括各自支撐數(shù)個接觸插腳的多個桿，所述多個桿(例如)由框架或部分框架支撐。以此方式，由于存在到支撐結(jié)構(gòu)的極小的表面區(qū)域，所以使流經(jīng)支撐結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)流最大化。 在一些實施例中，支撐結(jié)構(gòu)完全駐留于反電極與工作電極之外(而非在電鍍期間駐留于反電極與工作電極之間)。在這些實施例中，插腳經(jīng)建構(gòu)以使得其處于反電極與工作電極之間的空間中(而不穿過反電極)且與工作電極接觸，而無支撐結(jié)構(gòu)的固持駐留于兩個電極之間的接觸插腳的所述部分。在一個實例中，插腳具有不同長度，且(例如)具有非線性配置，所述非線性配置允許插腳的部分橫穿實質(zhì)上平行于電極的面的跨距且部分實質(zhì)上垂直于電極的面，后一部分包括插腳的在電沉積期間與工作電極的面物理接觸的末端。預(yù)期其它插腳配置，插腳可幾乎具有任何形狀，(例如)以適應(yīng)電解質(zhì)流、附近的其它插腳、基于(例如)插腳必須從支撐結(jié)構(gòu)橫跨到襯底表面的空間而需要的插腳的彈簧特性等。本文中更詳細描述插腳材料及示范性配置。在本文中所描述的設(shè)備中，如在常規(guī)電鍍中，電解質(zhì)的導(dǎo)電性完成工作電極與反電極之間的電路，其中減少襯底(陰極、工作電極)上的陽離子。在一個實施例中，(例如)通過驗證插腳連接性(經(jīng)由襯底薄膜與導(dǎo)電層的電通信)，例如，通過將接觸插腳配置為可個別處理及/或使用與一個或一個以上接觸插腳結(jié)合的電阻器(例如，與每一插腳相關(guān)聯(lián)的電阻器)，以便經(jīng)由在每一插腳處的個別電流控制而控制跨越襯底的沉積速率，實現(xiàn)均勻沉積。在一些實施例中，將電阻器放置成與插腳串聯(lián)。電阻器可能在插腳結(jié)構(gòu)自身中或為插腳結(jié)構(gòu)自身的部分及/或在支撐結(jié)構(gòu)中及/或未配置為插腳或支撐結(jié)構(gòu)的部分。本文中所描述的一些實施例視應(yīng)用而使用彈簧型接觸插腳、順應(yīng)式插腳或硬質(zhì)插腳。下文中更詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的設(shè)備的特定材料及配置。另一實施例為一種電沉積的方法，其包括(a)使用多個接觸插腳建立到電阻性襯底薄膜的多個歐姆接觸，所述多個接觸插腳與反電極電隔離 '及(b)將材料從電解質(zhì)電沉積到襯底薄膜上。本文中所描述的方法意在處理具有必須克服(但具有某固有導(dǎo)電性)以便在所要電鍍電流下發(fā)生均勻電鍍的電阻率的薄膜。在一些狀況下，顯著電阻性更大或 半導(dǎo)電性更大的額外薄膜將位于電阻性較小的薄膜與接觸插腳之間。在這些狀況下，經(jīng)由絕緣或半導(dǎo)電薄膜建立到下伏更導(dǎo)電薄膜的歐姆接觸，以便允許電流流動且發(fā)生電鍍。本文中所描述的方法的一個方面為從前側(cè)(也就是說，在沉積到襯底薄膜上期間面向反電極的側(cè))經(jīng)由襯底薄膜建立這些歐姆接觸。在中間薄膜為半導(dǎo)電的一個實施例中，通過利用允許在電鍍電壓下或大約電鍍電壓下的此接觸的材料來建立歐姆接觸。在中間薄膜為絕緣的或半導(dǎo)電的其它實施例中，施加崩潰電壓以建立歐姆接觸，而無需與襯底匹配良好以允許在電鍍電壓下或大約電鍍電壓下的歐姆接觸的更昂貴材料。本文中所描述的設(shè)備特別用于進行這些方法。在使用本文中所描述的方法的情況下，可使用較高電鍍電流，而不犧牲薄膜均勻性(在薄膜的厚度或薄膜的化學(xué)計量上)。下文中更詳細描述方法的特定方面。


圖1及2描繪太陽能電池光電堆疊結(jié)構(gòu)的橫截面。圖3描繪常規(guī)電沉積設(shè)備的橫截面。圖4A描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的橫截面。圖4B描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的組件的透視圖。圖4C描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的組件的橫截面。圖4D及4E描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的組件的透視圖。圖4F描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的組件的橫截面。圖4G及4H描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的組件的橫截面。圖41及4J描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4K及4L描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的組件的橫截面。圖4M及4N描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5A到D描繪示范性支撐結(jié)構(gòu)的橫截面及俯視圖。圖6描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法的工藝流程。圖7A及7B描繪使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法及設(shè)備而形成的堆疊的橫截面。圖7C及7D描繪使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法及設(shè)備而形成的堆疊的橫截面。圖8展示如何使每一接觸插腳電路包括電阻器的一個實例。
具體實施例方式A.制造太陽能電池圖1描繪典型薄膜太陽能電池100的簡化圖解橫截面圖。如所說明，薄膜太陽能電池通常包括以下組件背面囊封件105、襯底110、背面接觸層115、吸收層120、窗口層125、頂部接觸層130，及頂部囊封層135。背面囊封件可大體上用以提供電池的囊封及提供機械支撐。背面囊封件可由提供充分密封、防潮、適當機械支撐、制造簡易性、處置的簡易性及其類似者的許多不同材料制成。在許多薄膜太陽能電池實施方案中，背面囊封件由玻璃形成，但可使用其它合適材料。襯底層也可用以提供對太陽能電池的制造的機械支撐。襯底也可提供電連接性。在許多薄膜太陽能電池中，襯底與背面囊封件為相同的。在這些情況下，通常使用玻璃板。
背面接觸層可由將觸點中的一者提供到太陽能電池的材料的薄膜形成。通常，將背面接觸層的材料選擇成使得最小化從吸收層流動/流動到吸收層的電子/電洞的接觸電阻。可通過制造歐姆或穿隧背面接觸層來實現(xiàn)此結(jié)果。此背面接觸層可視薄膜太陽能電池的類型而由許多不同材料形成。舉例來說，在銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池中，此層可為鑰。在碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池中，此背面接觸層可(例如)由鎳或銅或石墨制成。這些材料僅為說明性實例。也就是說，背面接觸層的材料組合物視用于電池中的吸收材料的類型而定。背面接觸層薄膜的厚度通常在幾微米的范圍內(nèi)。吸收層為大體上吸收入射光子(在圖1中由彎曲線指示)且將入射光子轉(zhuǎn)換成電子的薄膜材料。此吸收材料通常為半導(dǎo)電的，且可為P型或η型半導(dǎo)體。吸收層可由CIGS、CdTe或非晶硅形成。吸收層的厚度視半導(dǎo)電材料而定，且通常具有大約數(shù)微米(從幾微米到數(shù)十微米變化)。窗口層還通常為形成與吸收層的ρ-η接面且另外允許所關(guān)注能量狀態(tài)中的最大數(shù)目個光子穿過到吸收層的半導(dǎo)電材料的薄膜。窗口層可為η型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體，此視用于吸收層的材料而定。舉例來說，對于CdTe及CIGS薄膜太陽能電池，窗口層可由硫化鎘(CdS)n型半導(dǎo)體形成。此層的典型厚度為大約數(shù)百埃到數(shù)千埃。頂部接觸件通常為將觸點中的一者提供到太陽能電池的材料的薄膜。頂部接觸件由對太陽能電池的所關(guān)注能量狀態(tài)中的光子為透明的材料制成。此頂部接觸層通常為透明導(dǎo)電氧化物(TCO)。對于CdTe、CIGS及非晶硅薄膜太陽能電池，頂部接觸層可由(例如)氧化銦錫(ITO)、摻鋁氧化鋅(ZnO)或摻氟氧化錫(SnO2)形成。頂部接觸層厚度可為大約數(shù)千埃。頂部囊封層可用以向電池提供環(huán)境保護及機械支撐。頂部囊封件由在所關(guān)注光子能量狀態(tài)中為高度透明的材料形成。此頂部囊封層可由(例如)玻璃形成。薄膜太陽能電池通常串聯(lián)地連接、并聯(lián)地連接或串聯(lián)及并聯(lián)連接兩者(此視最終用戶的需要而定)，以制造太陽能模塊或面板。連接太陽能電池，以實現(xiàn)面板的所要電壓及電流特性。連接在一起以制造面板的電池的數(shù)目視電池的開路電壓、短路電流及視面板的所要電壓及電流輸出而定?？?例如)通過針對在電池制造的過程期間的隔離及互連進行激光刻劃來實施互連方案。一旦制造這些面板，便將例如雙通二極管、整流器、連接器、纜線、支撐結(jié)構(gòu)等的額外組件附接到所述面板以將所述面板安裝于電場中以產(chǎn)生電。安裝可(例如)在家庭，大的商業(yè)建筑物安裝臺，公用事業(yè)大規(guī)模太陽能發(fā)電廠中，及在太空中(例如)以對衛(wèi)星及太空飛船供電。如上文所提及，電沉積為用于沉積薄膜太陽能電池的各種層的有吸引力的方法。已開發(fā)用于使用電沉積來沉積背面接觸層、吸收層、窗口層及頂部接觸層的工藝。出于說明的目的，本文中將電沉積描述為用于制造基于CdTe的太陽能電池中，但電沉積可用以制造任何數(shù)目個其它類型的太陽能電池或其它類型的薄膜產(chǎn)品及/或裝置。也就是說，本發(fā)明不限于此示范性電沉積化學(xué)。常規(guī)上以從(例如)頂部囊封層、頂部接觸層、窗口層、吸收層、背面接觸層等開始的次序(也就是說，以與參看圖1的層的描述相反的次序)來建構(gòu)太陽能電池光電堆疊。圖2展示常規(guī)光電堆疊形成的圖解說明。工藝以頂部囊封層開始，且通過頂部接觸層、窗口層、吸收層等的后續(xù)沉積來建置電池堆疊。除了所描述的層以外，還可形成其它 層，且一些所描述層的形成為任選的，此視所要電池堆疊結(jié)構(gòu)而定。再次參看圖2，可最初清潔涂布TCO的玻璃(例如，頂部囊封層205及頂部接觸層210)，使涂布TCO的玻璃干燥，將涂布TCO的玻璃切成一定大小，且將涂布TCO的玻璃邊緣縫合?？蓮亩鄠€供貨商購得具有透明導(dǎo)電氧化物涂層(例如，氧化銦錫、摻鋅氧化物或摻錫氧化物)的浮法玻璃(float glass)，例如，由俄亥俄州托萊多市的皮爾金頓(Pilkington)以商標TEC Glass 出售的玻璃，及由賓夕法尼亞州匹茲堡市的PPG工業(yè)集團(PPG Industries)以商標 SUNGATE 300 及 SUNGATE 500 出售的玻璃。TEC Glass 為用氟錫氧化物導(dǎo)電層涂布的玻璃。廣泛多種溶劑(例如，去離子水、酒精、清潔劑及其類似者)可用于清潔玻璃。又，存在適于清潔大襯底的許多市售工業(yè)規(guī)模玻璃沖洗設(shè)備，例如，Lisec (可購自奧地利斯坦斯頓市的李賽克玻璃機械公司(LISEC MaschinenbauGmbh)的玻璃沖洗設(shè)備及工藝的商標名稱)。本文中所描述的方法被例示為在實質(zhì)上平坦的襯底(例如，常規(guī)玻璃襯底)上進行。然而，本文中所描述的方法也可使用具有非平面幾何形狀(例如，圓柱形、彎曲及/或不規(guī)則波狀表面)的襯底，此視最終產(chǎn)品光電裝置的所要配置而定。一個實施例為本文中所描述的任何方法，其中襯底包含彎曲架構(gòu)，例如，圓柱形、拋物線形、錐形、半球形及其類似者。彎曲架構(gòu)可為凸的、凹的或具有凸組件及凹組件兩者，此視需要而定。一旦清潔了涂布TCO的玻璃，便可接著(例如)通過使用(例如)鎘鹽與元素硫組合物的水溶液來沉積CdS層215。溶液不必須為含水的。也就是說，可使用其它溶劑，例如，二甲亞砜(DMSO)?？墒褂秒姵练e進行此沉積。對于電沉積，涂布ITO的玻璃可形成電極中的一者。另一電極可(例如)由石墨制成，且電解質(zhì)可(例如)為鎘鹽與元素硫的DMSO溶液。在電極之間施加電位，使得CdS從溶液沉積到涂布ITO的玻璃襯底上。沉積CdS層的另一方法為(例如)經(jīng)由濕式化學(xué)或干式涂覆的化學(xué)沉積，例如，PVD或CVD。所沉積的CdS為η型半導(dǎo)體，且其厚度通常在500 A與I μ m之間。在沉積之后，可(例如)在惰性氛圍(例如，氬氣)下使所述層退火，以實現(xiàn)薄膜密化及晶粒生長以改良CdS薄膜的電性質(zhì)及機械性質(zhì)。可接著(例如)從含鎘鹽及氧化碲的酸性或堿性介質(zhì)將碲化鎘層220以電化學(xué)方式沉積于CdS/TCO/玻璃堆疊(現(xiàn)為用于電沉積的襯底)上。在此工藝中，CdS/TCO/玻璃襯底形成電極中的一者，且鉬或其它材料可用作另一電極。溶劑(例如，水、DMSO或其它溶劑)中的電解質(zhì)可含有具有(例如)鎘鹽及氧化碲的酸性或堿性介質(zhì)。通常沉積厚度在Ιμπι到10 μ m的范圍內(nèi)的薄膜?？山又诖蠹s400°C下在空氣或氧氣或CdCl2環(huán)境下使碲化鎘薄膜退火，以便改良薄膜的電性質(zhì)且還將CdTe薄膜轉(zhuǎn)換成P型半導(dǎo)體。相信這些方法使晶粒大小最佳化，且因此改良薄膜的電性質(zhì)。在此CdTe沉積及退火之后，通常執(zhí)行激光刻劃工藝以從特定區(qū)(未圖示)移除CdS及CdTe及TCO。接著執(zhí)行第二激光刻劃步驟，其中從指定區(qū)移除CdS及CdTe。在此刻劃操作中，利用激光刻劃以使得從太陽能面板的特定區(qū)移除CdS及CdTe。然而，激光刻劃不移除導(dǎo)電氧化物(例如，摻Al的ZnO或ΙΤ0)?？山又褂?例如)濺鍍或電沉積將背面接觸層225沉積于CdTe層上。舉例來說，銅、石墨、鎳及/或其它金屬、合金及復(fù)合物可用于背面接觸層。此背面接觸制造步驟可隨后為(例如)在約150°C與約200°C之間的溫度下的退火以形成歐姆接觸。背面接觸層可覆蓋CdTe層，且還填充通過激光刻劃工藝在CdTe/CdS層中所形成的通孔(未圖示)。
在背面接觸層沉積及退火之后，激光刻劃可通常用以從特定區(qū)域移除背面接觸層材料、CdTe層材料及CdS層材料。此移除步驟可完成在太陽能面板/模塊中串聯(lián)的太陽能電池的隔離及互連的工藝。在背面接觸層的沉積之后，可(例如)使用乙烯乙酸乙烯酯(EVA)來涂覆囊封層230。囊封層保護光電堆疊?？商砑硬Ａ?35以用于所述堆疊的進一步結(jié)構(gòu)支撐(及保護)。上述制造工藝表示簡短概括，且此工藝的許多變體可用于制造CdTe薄膜太陽能電池。對于其它類型的薄膜太陽能電池，可使用不同化學(xué)品等。在此描述中，已出于說明性目的描述了實例工藝步驟。其它步驟通常將包括用于制造互連方案及電池隔離的激光刻劃及燒蝕步驟、不同層沉積之間的多個清潔及干燥步驟及其類似者的額外細節(jié)。用于本文中所描述的層厚度、退火溫度、化學(xué)組合物等的值僅僅為說明性的，且并不意在限制本發(fā)明的范疇。這些值可跨越廣泛范圍而變化，這是因為針對許多不同輸出變量而使工藝最佳化。圖3展示用于沉積各種層以制造太陽能電池的常規(guī)電沉積設(shè)備300的橫截面示意圖。此設(shè)備配置可用于(例如)將CdTe電沉積于涂布有TCO及CdS的玻璃襯底上。設(shè)備300包括固持電鍍?nèi)芤?10的大槽盆(tub) 305，其中浸沒襯底(在此實例中為玻璃)315與TCO 320及CdS層325 (TC0及CdS層共同為工作電極)以及反電極330。通過在電極之間施加電場來實現(xiàn)工作電極上的沉積，且經(jīng)由減少從電解質(zhì)到襯底工作電極上(在此實例中，到CdS層325上)的離子物質(zhì)而發(fā)生沉積。在典型配置電沉積中，如所描繪在工作電極的邊緣處制造到工作電極的觸點335。當工作電極為高度導(dǎo)電的(例如，金屬的)時，此配置運作良好，且因此具有很小薄層電阻。然而，當在(例如)CdS/TCO/玻璃(其中CdS/TCO為工作電極)上執(zhí)行電沉積時，此配置為有問題的。舉例來說，在使用電沉積以實現(xiàn)高質(zhì)量化學(xué)計量校正薄膜時，工作電極的表面處的電位必須保持為相當均勻的。舉例來說，對于CdTe在CdS/TCO上的電沉積，跨越工作電極的整個表面的電位不能變化多于大約數(shù)毫伏。在電沉積中所沉積的薄膜的厚度與流經(jīng)系統(tǒng)的總電荷成比例，且流經(jīng)系統(tǒng)的總電荷為電流與電流流動的時間的函數(shù)。由于在大面積襯底工作電極上的電沉積為合乎需要的，且歸因于僅具有電位的周邊供應(yīng)而發(fā)生跨越這些襯底的大表面的電位降，因此所沉積薄膜的均勻性受損害，除非采取措施來減少跨越襯底及/或下伏導(dǎo)電層(例如，透明導(dǎo)電氧化物)的電位降。
為了最小化實現(xiàn)薄膜的給定厚度所花費的時間，必須增加流經(jīng)系統(tǒng)的電流。舉例來說，對于CdTe在CdS/TCO/玻璃襯底上的電沉積，TCO的薄層電阻為大約2歐姆/平方到20歐姆/平方。典型襯底的面積為大約數(shù)平方米。對于此電阻及面積，如果僅從周邊(例如)經(jīng)由TCO接觸襯底，且必須將跨越襯底表面的電位降維持在毫伏容限(例如，數(shù)十毫伏到數(shù)百毫伏)內(nèi)，則總電流限于大約每平方厘米數(shù)十微安到數(shù)百微安的范圍。在這些電流下，(例如)如果將沉積幾微米的CdTe薄膜，則可花費大約若干小時來沉積所述CdTe薄膜。此嚴重限制常規(guī)電沉積設(shè)備的生產(chǎn)量，且顯著增加太陽能電池的生產(chǎn)成本。如果在沉積期間增加電流以試圖改良裝置的生產(chǎn)量，則結(jié)果為跨越襯底的表面的顯著較高的電位降及CdTe薄膜厚度及組合物的對應(yīng)非均勻性，此導(dǎo)致質(zhì)量較差的太陽能電池。B.設(shè)備及方法本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)可克服常規(guī)電沉積的許多上述限制。在某些實施例中，以減輕電位降約束且準許使用顯著較高的沉積電流以在維持高質(zhì)量均勻薄膜的同時改良生產(chǎn)量的方式來接觸襯底?！獋€實施例為用于電沉積的設(shè)備，所述設(shè)備包括(i)反電極，所述反電極包括垂直于反電極的在電沉積期間面向襯底表面的表面的多個孔隙；及(ii)多個接觸插腳，所述多個接觸插腳中的每一接觸插腳與多個孔隙中的每一孔隙對齊且經(jīng)配置以穿過多個孔隙中的每一孔隙且建立與襯底表面的電接觸，但在電沉積期間與反電極電隔離。在電鍍期間，接觸插腳為電路的部分，且存在橫穿電極的電鍍電流，所以在此情形下的“電隔離”意味著插腳并不與反電極電接觸，且因此使電鍍電路短路。在某些實施例中，用絕緣材料覆蓋插腳，除了插腳的與工作電極(襯底)物理接觸且將電鍍電荷供應(yīng)到工作電極(襯底)的尖端之外。插腳上的絕緣材料可(例如)在插腳穿過反電極中的孔隙的情況下觸碰反電極。在一個實施例中，接觸插腳包括不溶解于電解質(zhì)中，也不在所使用的電鍍條件下電鍍的材料(例如，由所述材料制成及/或涂布有所述材料)，但所述材料可能為導(dǎo)電的。在此后一情形下，“電隔離”意味著插腳不與反電極物理接觸，否則將使電鍍電路短路。圖4A描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的電沉積設(shè)備400的橫截面。設(shè)備400包括用于電解質(zhì)410的浴槽405。在沉積期間，上面有TCO 420及CdS薄膜425的襯底(在此實例中，玻璃襯底415)與多個接觸插腳(或探針)435接觸。在此實例中，接觸插腳經(jīng)由接觸插腳435上的絕緣涂層440而與反電極430電隔離。雖然將玻璃襯底415的背側(cè)(如所描繪的頂側(cè))描繪為暴露到電解質(zhì)410，但本發(fā)明的實施例提供僅到襯底的電鍍面的電解質(zhì)接觸。舉例來說，襯底處置及定位組件(未描繪)可在薄膜沉積期間密封且保護襯底的背側(cè)，及/或襯底僅浸沒于電解質(zhì)中以充分使電鍍側(cè)暴露到電解質(zhì)。在電沉積期間，跨越電極(在此實例中，CdS薄膜425及反電極430)施加電位，以便沉積來自電解質(zhì)410的離子物質(zhì)及將離子物質(zhì)沉積到CdS薄膜425上。視所使用的插腳的類型而定，插腳可為(例如)固定的或可以滑動方式與反電極430嚙合。圖4B描繪具有層415、420及425的襯底以及插腳435及反電極430的透視圖。可視所要結(jié)果將插腳435以各種圖案及插腳密度布置，如將在下文更詳細描述。雖然本文中所描述的實施例包括用以與工作電極進行對應(yīng)歐姆接觸的多個接觸 插腳，但本發(fā)明不限于此。也就是說，除了由接觸插腳所建立的多個接觸之外，本文中所描述的實施例也可包括與襯底電接觸的常規(guī)型周邊電接觸(例如，如關(guān)于圖3所描述的而描繪)。雖然本文中所描述的接觸插腳可足以將電位施加到工作電極以便(例如)獲得均勻電沉積連同高沉積速率，但可能需要使用常規(guī)型周邊接觸連同本文中所描述的接觸插腳兩者。舉例來說，可修改常規(guī)裝置以添加如本文中所描述的接觸插腳及相關(guān)硬件。在此情形下，可能需要較少接觸插腳以便實現(xiàn)所要電鍍性能參數(shù)。因此，一個實施例為本文中所描述的任何實施例，包括到工作電極的周邊電接觸。具體來說，一個實施例為如本文中所描述的方法，其進一步包括在電沉積期間形成到工作電極的周邊電接觸。另一實施例為如本文中所描述的設(shè)備，其進一步包括經(jīng)配置以與多個接觸插腳電接觸的同時形成到工作電極的電接觸的一個或一個以上觸點。本文中所描述的實施例包括到每一插腳的電位可跨越插腳的矩陣而變化的那些實施例。另外，到一個或一個以上常規(guī)型觸點(到工作電極的周邊)的電位可與到接觸插腳的變化電位同時變化。接觸插腳可包括硬質(zhì)插腳、順應(yīng)式插腳及 彈簧型插腳中的至少一者。也就是說，視沉積的所要結(jié)果而定，本發(fā)明的一些實施例包括具有插腳類型的組合的設(shè)備。硬質(zhì)插腳為相對較硬的插腳，也就是說，所述插腳在與襯底接觸時并不實質(zhì)上變形或彎曲。順應(yīng)式插腳為確實具有某彈性的插腳，也就是說，其在與襯底接觸時可變形或彎曲?？赏ㄟ^(例如)使用提供變化量的順應(yīng)性的順應(yīng)式插腳，例如，通過變化由單一材料制成的插腳的厚度及/或通過使插腳由不同材料制成及/或?qū)μ峁╉槕?yīng)性的插腳進行彎曲及/或撓曲，在實施中變化順應(yīng)式插腳與襯底之間的壓縮接觸。彈簧型插腳為具有硬質(zhì)或順應(yīng)式組件的(具體來說)可變形或以其它方式移動或相對于襯底而垂直移位的插腳。也就是說，彈簧型插腳經(jīng)由例如彈簧、氣動裝置、彈性體部件及其類似者的機構(gòu)而與襯底壓縮接觸。因此，彈簧型插腳可具有硬質(zhì)插腳組件，硬質(zhì)插腳組件具有(例如)允許硬質(zhì)插腳在與襯底嚙合時垂直于襯底的表面而移動以使得與襯底壓縮接觸的彈簧裝置。本發(fā)明的一個實施例為如所描述具有硬質(zhì)接觸插腳的設(shè)備。本發(fā)明的一個實施例為如所描述具有順應(yīng)式接觸插腳的設(shè)備。本發(fā)明的一個實施例為如所描述具有彈簧型接觸插腳的設(shè)備。接觸插腳可由對電解質(zhì)具有抗化學(xué)腐蝕性的材料制成，及/或涂布有保護接觸插腳不受電解質(zhì)影響且還可充當絕緣材料以使插腳與反電極電隔離的材料。接觸插腳可由多種金屬材料或涂層制成。用于本發(fā)明的接觸插腳的合適材料包括金、鈦、鎢、鋼、氮化鈦及銦或這些及其它金屬材料的合金中的一者。在一個實施例中，接觸插腳包括不溶解于電解質(zhì)中，也不在所使用的電鍍條件下電鍍的材料(例如，由所述材料制成或涂布有所述材料)。也就是說，未必需要使材料涂布有額外材料以保護插腳不受腐蝕性電解質(zhì)影響及/或保護襯底不受由電解質(zhì)從插腳所溶解的材料的污染。用于此實施例的合適材料包括金、鎢、鈦、氮化鈦、鋼及銦或這些及其它金屬材料的合金。一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，材料的未來改進是必然的，且具有與本文中所描述的那些性質(zhì)實質(zhì)上等效的性質(zhì)的材料在本發(fā)明的范疇內(nèi)。優(yōu)選地，插腳由與襯底良好電接觸的材料制成。因此，可按沉積系統(tǒng)及化學(xué)的特定需要來定制用于插腳的尖端或接觸區(qū)域中的材料。舉例來說，如果襯底由CdS/TCO/玻璃構(gòu)成(其中將在CdS的薄膜上發(fā)生沉積)，則接觸插腳的尖端可涂布有銦及/或銦的合金或可由銦及/或銦的合金制成。在電鍍條件下，銦與CdS進行良好歐姆接觸，而無需施加較高電位以使電阻崩潰來實現(xiàn)歐姆接觸?！皻W姆接觸”意味著襯底上的區(qū)域化接觸區(qū)中的襯底的電流-電壓(1-V)曲線為線性且對稱的區(qū)。換言之，歐姆接觸為具有與電壓無關(guān)的電阻的接觸，也就是說，無關(guān)于所施加電壓的極性而具有可忽略電阻的接觸。因此，由于歐姆接觸處的電阻為可忽略的，所以可在沒有來自襯底層的實質(zhì)電阻的情況下將電鍍電位供應(yīng)到下伏導(dǎo)電層。又，接觸插腳應(yīng)為機械上穩(wěn)固的以最小化磨損且減少操作成本及工具的停工時間(down time)，且(如所提及)應(yīng)與所使用的電解質(zhì)化學(xué)兼容(涂布有絕緣體或未涂布有絕緣體)，且優(yōu)選為成本有效的。在圖4A及4B中的實例中，接觸插腳435經(jīng)由涂布于插腳上(除了插腳與襯底嚙合的接觸區(qū)域之外)的絕緣體材料440而與反電極430電隔離。可通過適當間距(也就是說，與反電極非接觸)及/或經(jīng)由經(jīng)適當配置的絕緣材料實現(xiàn)電子隔離。如所提及，在一個實施例中，通過使接觸插腳在任何位置涂布有電絕緣材料來實現(xiàn)此電子隔離，除了在探針的與襯底電接觸的尖端處之外。合適電絕緣材料包括以下各者中的至少一者聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)、聚四氟乙烯全氟甲基乙烯基醚(MFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯六氟丙烯偏二氟乙烯(THV)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)及聚(對-二甲苯)(通常作為“帕利靈(Parylene) ”出售)。視所選擇的材料而使接觸插腳涂布有電絕緣材料可提供防止在電沉積期間在插腳上的沉積的益處，此可對插腳的壽命有益且還防止電解質(zhì)受插腳的污染。本發(fā)明的一個實施例為如上述的設(shè)備，其中多個接觸插腳包括涂布有電絕緣材料的插腳的至少一個子集，除了每一插腳的在電沉積期間與襯底表面接觸的一部分之外。也就是說，本發(fā)明的實施例包括具有多個接觸插腳的設(shè)備，其中所述插腳的配置、材料、間距及其類似者變化。舉例來說，可根據(jù)跨越插腳所施加的電壓狀態(tài)但還可通過跨越插腳的柵格、插腳的間距、插腳的接觸壓力及其類似者變化插腳材料來定制電沉積。涂布插腳僅為使接觸插腳與反電極電隔離的一種途徑。存在可使接觸插腳與反電極電隔離的許多其它方式。在一個實施例中，使反電極中的孔隙(接觸插腳穿過所述孔隙)涂布有如上文所描述的絕緣材料。本發(fā)明的實施例包括如上述的電隔離配置的組合。舉例來說，使插腳、反電極中的孔隙電絕緣、使用接觸插腳與反電極之間的適當間距(及彼此)等可組合使用以提供接觸插腳與反電極的合適電隔離?？梢匀魏谓M合使用上述電子隔離方法中的任一者。電路(經(jīng)由電路將電位施加到插腳)的總電阻可為極小的，這是因為有意使插腳接觸為歐姆接觸。本發(fā)明的一個實施例并入有與襯底并聯(lián)連接的插腳。此視插腳密度及襯底的面積而可能為數(shù)百或甚至數(shù)千個插腳。圖8說明此實施例。插腳835接觸(例如)上面有CdS薄膜(未描繪)的襯底825。如從所述電路圖顯而易見，每一插腳835具有相關(guān)聯(lián)的電阻器，將所述插腳彼此并聯(lián)地布線，但將所述電阻器與每一插腳串聯(lián)地布線。視應(yīng)用而定，與多個接觸插腳相關(guān)聯(lián)的電阻器可具有不同值或同一值。在一個實施例中，電阻器中的每一者獨立地具有約I歐姆與約500歐姆之間的(電阻)值。在另一實施例中，電阻器中的每一者獨立地具有約5歐姆與約100歐姆之間的值。在另一實施例中，電阻器中的每一者獨立地具有約10歐姆與約50歐姆之間的值。此實施例包括設(shè)備配置，其中插腳穿過反電極或不穿過反電極(即，插腳由在電沉積期間定位于工作電極與反電極之間的結(jié)構(gòu)支撐，或其中支撐結(jié)構(gòu)在電鍍期間不位于所述電極之間，而是僅接觸插腳位于所述電極之間)。在此實施例中，插腳的外部布線及接觸電阻的小變化可引起通過標稱類似插腳的電流的大變化。這些電流變化產(chǎn)生伴隨的電位變化。組合來說,這些變化可引起所沉積層中的顯著非均勻性。因此，在一個實施例中，控制電鍍電位使得接觸襯底的所有插腳標稱地展現(xiàn)相同電壓及電流性能。可通過在外部將不同電位施加到插腳中的每一者以補償電阻的差來處理此問題。在一個實施例中，將具有比布線的電阻及觸點的電阻顯著大的(且特性化的)電阻的電阻器與每一插腳串聯(lián)地布線。以此方式，由電阻器支配(完成)電路的電阻，這是因為布線、觸點及/或接觸插腳的電阻的任何差為電路的總電阻的相對較小百分比。在一個實施例中，變化到每一插腳的電位以便最佳化電流密度且因此最佳化薄膜厚度、均勻性及其類似者。與插腳相關(guān)聯(lián)的控制電路及/或硬件經(jīng)配置以能夠?qū)⒉煌娢皇┘拥讲煌迥_以最佳化薄膜厚度組合物或其它性質(zhì)。在一個實施例中，通過變化與插腳中的每一者串聯(lián)或與插腳的群組串聯(lián)的電阻器的電阻值而實現(xiàn)此。因為由電阻器、插腳間距及固有薄膜電阻控制從電壓供應(yīng)器到工作電極的電位降，所以變化電阻器的電阻值將改變經(jīng)由插腳施加到工作電極的電位且提供用以定制鄰近于每一插腳的區(qū)域中的電位及電沉積剖面的相對簡單方法。舉例來說，工作電極的內(nèi)部區(qū)中的接觸插腳可具有比(例如)可使用輔助周邊接觸的外部區(qū)中的那些接觸插腳的電阻低的電阻。又，本文中所描述的一些 實施例具有實質(zhì)上相同長度的接觸插腳，而其它實施例具有長度可實質(zhì)上變化的接觸插腳(例如，在插腳的支撐結(jié)構(gòu)在沉積期間不位于電極之間的情況下)。接觸插腳的長度連同制造接觸插腳所用的材料及(例如)插腳的直徑將影響插腳自身的電阻。在使用變化的插腳長度的實施例中，當電沉積及/或?qū)㈦娮杵鲬?yīng)用到每一插腳時，考慮不同插腳將具有不同電阻值的事實?；蛘?，在一個實施例中，不同長度的插腳由不同材料制成及/或由相同材料制成(但具有不同尺寸)，以便實現(xiàn)每一插腳的相同或類似電阻值。后一實施例可允許(例如)使用相同電阻器類型而不管具有變化的長度的插腳，這是因為每一插腳具有相同電阻或在所有其它插腳的給定范圍內(nèi)的電阻。反電極可由許多不同材料制成，如將由一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。大體來說，反電極為導(dǎo)電的、與電解溶液化學(xué)兼容的，且符合任何成本考慮因素。在一個實施例中，反電極包括鉬、石墨、鈦、鎢、次氧化鈦(例如，如由英國南威爾士的阿切沃達公司(Atraverda)以商標Ebonex 而出售)及氮化鈦中的至少一者。在一個實施例中，使用氧化釕、次氧化鈦、氧化銥(例如，如由英國倫敦的威廉·格萊客(William Gregor)有限公司以商標MMO所出售)、氮化鈦及其組合來涂布鈦或其它合適金屬或合金。可使接觸插腳的間距最佳化，以實現(xiàn)將由工藝的細節(jié)決定的最佳可能生產(chǎn)量。舉例來說，如果襯底的導(dǎo)電層(例如，CdS/TCO/玻璃襯底的TCO層)具有每平方10歐姆的薄層電阻且在沉積期間所要的電流為每平方厘米2mA，則(例如)2cm的接觸插腳間距將導(dǎo)致跨越整個襯底的小于20mV的最大電位降。因此，可甚至在高沉積電流下通過適當插腳間距定制跨越襯底的表面的電位降的精確控制(此也視插腳材料及配置(例如，接觸區(qū)域)而定)，以便允許在高生產(chǎn)量下制造均勻?qū)?。在一個實施例中，多個接觸插腳包括約100個插腳/平方米與約10，000個插腳/平方米之間的插腳密度。在一個實施例中，多個接觸插腳包括約500個插腳/平方米與約1000個插腳/平方米之間的插腳密度，在另一實施例中，包括約550個插腳/平方米與約750個插腳/平方米之間的插腳密度，及在又一實施例中，包括約650個插腳/平方米與約675個插腳/平方米之間的插腳密度，在另一實施例中，包括約667個插腳/平方米的插腳密度。在另一實施例中，多個接觸插腳包括約2000個插腳/平方米與約3000個插腳/平方米之間的插腳密度，在另一實施例中，包括約2250個插腳/平方米與約2750個插腳/平方米之間的插腳密度，及在又一實施例中，包括約2400個插腳/平方米與約2600個插腳/平方米之間的插腳密度，在另一實施例中，多個接觸插腳包括約2500個插腳/平方米的插腳密度。本文中所描述的一些實施例包括為支撐結(jié)構(gòu)的部分的與反電極分離的多個接觸插腳。這些支撐結(jié)構(gòu)可能具有或不具有若干孔隙，且因此具有或不具有支撐結(jié)構(gòu)的可駐留插腳的較小百分比的物理區(qū)域，例如，柵格或篩網(wǎng)型結(jié)構(gòu)。應(yīng)理解，前述插腳密度仍適用，也就是說，插腳間隔于支撐結(jié)構(gòu)的適當部分上以實現(xiàn)所要插腳密度。此外，本文中所描述的設(shè)備包括插腳配置與布置的組合。舉例來說，一個實施例為電沉積設(shè)備，所述電沉積設(shè)備包括穿過反電極的插腳以及由如本文中所描述的支撐結(jié)構(gòu)所支撐的插腳。舉例來說，在一個配置中，存在在反電極的中心區(qū)中穿過反電極的第一多個接觸插腳，以及由支撐結(jié)構(gòu)所支撐的第二多個接觸插腳，其中支撐結(jié)構(gòu)的部分在電沉積期間可能或可能不位于電極之間。在一個實施例中，包括插腳之間的區(qū)域的接觸插腳(不管是穿過反電極，作為工 作電極與反電極之間的介入支撐結(jié)構(gòu)的部分，或是兩者)占據(jù)約Im2與約IOm2之間的總面積。在另一實施例中，包括插腳之間的區(qū)域的接觸插腳占據(jù)約1. 5m2與約5m2之間的總面積，在另一實施例中，占據(jù)約2m2與約4m2之間的總面積。在這些實施例中，本文中所描述的插腳密度適用。如上文所提及，最佳插腳間距可視(例如)接觸插腳的接觸區(qū)域(也就是說，插腳與電鍍襯底的表面介接之處)而定。由于每一插腳可稍微不同地接觸襯底，所以可依據(jù)平均接觸區(qū)域來表達個別插腳的接觸面積。接觸插腳可具有與襯底接觸的表面(其中所述表面可具有用以使接觸最佳化的各種形狀)，例如，插入到襯底中以建立更好電接觸的平坦表面或尖頭形或楔形表面。接觸插腳可具有各種橫截面(例如)以促進制造及/或圍繞插腳的電解質(zhì)流動。在許多狀況下，接觸插腳將為相對較薄的，使得以插腳的平均直徑反映平均接觸區(qū)域。在一個實施例中，多個插腳中的每一插腳具有約10微米與約1000微米之間的平均直徑，在另一實施例中，具有約100微米與約800微米之間的平均直徑，在另一實施例中，具有約150微米與約750微米之間的平均直徑，在另一實施例中，具有約200微米與約600微米之間的平均直徑，及在又一實施例中，具有約250微米與約500微米之間的平均直徑。出于多個原因，較小直徑插腳為有用的，所述插腳中的一者在所沉積的薄膜中形成較小“死(dead)”區(qū)域。也就是說，在插腳接觸襯底的情況下，阻擋新薄膜的沉積，且因此，在插腳與襯底脫離之后形成“空隙”或孔。必須適當處理最新沉積的薄膜中的這些孔，以便形成(例如)功能性光電堆疊。下文中更詳細描述此方面，參見(例如)圖7A到D的論述。如本文中所描述的接觸插腳配置可用于靜態(tài)浴槽沉積設(shè)備或用于電解質(zhì)正流經(jīng)所述設(shè)備的設(shè)備。舉例來說，圖4A描繪(例如)用于分批電沉積的靜態(tài)型浴槽。圖4C及4D描繪在電沉積期間使用在電極之間的電解質(zhì)流的設(shè)備。通過在電沉積期間使電解質(zhì)流動，較高電流沉積是可能的，這是因為使電解質(zhì)耗盡效應(yīng)最小化。也就是說，從所述流連續(xù)補給所耗盡的電解質(zhì)。參看圖4C中的實例，具有與設(shè)備400的特征類似的特征的電沉積設(shè)備445具有電解質(zhì)腔室，所述電解質(zhì)腔室具有用于產(chǎn)生(在此實例中)電解質(zhì)410的層流(如由虛線箭頭所描繪)的一個或一個以上流入口 446及流出口 447。圖4D為大體展示在沉積期間在電極之間的層流(如由粗箭頭所描繪)的透視圖。在一些實施例中，提供實質(zhì)性層流，同時在電極之間還存在某交叉流，例如當在電鍍期間在電極之間使用包括接觸插腳的支撐結(jié)構(gòu)時。下文中更詳細解釋此情形。將(例如)關(guān)于圖4A及4C所描述的設(shè)備描繪為具有穿過反電極中的孔隙的插腳。接觸插腳以可滑動方式與反電極嚙合的實施例意在包括于本發(fā)明的范疇中，或不包括于本發(fā)明的范疇中。也就是說，設(shè)備可包括用于經(jīng)由將襯底(工作電極)移動到插腳及/或?qū)⒉迥_移動到襯底(工作電極)而使插腳與襯底嚙合的組件。在一些電鍍應(yīng)用中，工作電極與反電極之間的距離或“電鍍距離”可為重要參數(shù)。在一些實施例中，通過一種或一種以上方法(包括移動反電極及/或襯底)管理電鍍距離。本文中所描述的設(shè)備包括與工作電極、反電極、接觸插腳及接觸插腳的支撐結(jié)構(gòu)中的至少一者相關(guān)聯(lián)的定位機構(gòu)。襯底無需為平面的或?qū)嵸|(zhì)上平坦的，其可為彎曲的。在將對彎曲襯底(例如，圓柱體)執(zhí)行電鍍的情況下，反電極及接觸插腳經(jīng)適當配置以進行本文中所描述的方法。圖4E描繪電沉積設(shè)備的組件450，所述組件450具有彎曲反電極430a，接觸插腳435a穿過彎曲 反電極430a (與關(guān)于(例如)圖4B中的平坦反電極430的描述一致)而突出。在接觸插腳不穿過反電極，而是使用支撐結(jié)構(gòu)以將接觸插腳固持以與襯底相抵的其它實施例中，反電極可能為或可能不為彎曲的，同時支撐結(jié)構(gòu)將以在與襯底嚙合時與襯底的表面特征匹配的形式支撐接觸插腳。因此，一個實施例為經(jīng)配置以對彎曲襯底進行本文中所描述的方法的設(shè)備。此設(shè)備可在彎曲襯底(例如，圓柱體或彎曲平面)上進行電沉積。另一實施例為如本文中所描述的對彎曲襯底所進行的方法。在層流狀態(tài)(例如，如關(guān)于圖4D所描述)中，由于接觸插腳具有體積，所以接觸插腳可形成遮蔽效應(yīng)。也就是說，歸因于接觸插腳的前側(cè)或邊緣與電解質(zhì)的實質(zhì)上單向?qū)恿鞯南嗷プ饔?，對于鄰近于接觸插腳且與插腳的首先遭遇電解質(zhì)的側(cè)相對的區(qū)域，在鄰近于插腳的所述區(qū)域處可存在流體壓力差，且此可形成與襯底的剩余部分上的沉積速率不同的區(qū)域化的沉積速率。如果接觸插腳具有足夠小的平均直徑，則這些效應(yīng)可最小化或可使這些效應(yīng)微不足道。又，可使插腳的橫截面更符合空氣動力學(xué)，使得存在圍繞整個插腳的實質(zhì)性層流(而非在前邊緣或前側(cè)處的層流及相反邊緣或相反側(cè)處的擾流)。又，可通過使電解質(zhì)以擾流方式流動而克服此遮蔽效應(yīng)，其中電解質(zhì)及工藝的參數(shù)準許在擾流狀態(tài)下的操作。還可通過使用下文中更詳細描述的電解質(zhì)的沖擊流來克服所述遮蔽效應(yīng)。因此，一個實施例為如本文中所描述的經(jīng)配置以使電解質(zhì)以實質(zhì)性層流在襯底表面與反電極之間流動的設(shè)備。另一實施例為如本文中所描述的經(jīng)配置以使電解質(zhì)以擾流方式在襯底表面與反電極之間流動的設(shè)備。在一個實施例中，反電極(例如，簇射頭型反電極)包括孔隙，電解質(zhì)垂直于(沖擊)反電極的表面而流經(jīng)所述孔隙且垂直遭遇襯底表面。也就是說，為了實現(xiàn)襯底上的均勻沉積，反電極無需具有連續(xù)表面，例如，接觸插腳的孔隙并不阻止在襯底上的均勻沉積，且因此，可包括用于如所描述的電解質(zhì)流的額外孔隙。在一個實施例中，使電解質(zhì)流經(jīng)接觸插腳與反電極中的孔隙(插腳穿過所述孔隙)之間的間隙。在一個實施例中，兩者用以使電解質(zhì)流經(jīng)反電極且流到襯底上。例如圖4E中所描繪的彎曲反電極可具有用于使電解質(zhì)流經(jīng)反電極且流到工作電極上的孔隙。一個實施例為具有孔隙(用于供電解質(zhì)流經(jīng)其中)的彎曲反電極?？蓪⑦@些反電極與穿過反電極的接觸插腳或由支撐結(jié)構(gòu)所固持的那些接觸插腳組合使用。在前一實施例中，接觸插腳可穿過與電解質(zhì)所流經(jīng)的孔隙相同的孔隙，及/或具有自身的用以穿過的孔隙，而不管電解質(zhì)是否也流經(jīng)插腳孔隙。圖4F為與圖4C中所描繪的設(shè)備類似的設(shè)備448的橫截面，除了反電極430具有允許電解質(zhì)經(jīng)由入口 446垂直于工作電極的表面而流經(jīng)反電極的多個孔隙之外。電解質(zhì)在發(fā)生電沉積時沖擊工作電極，且用過的電解質(zhì)經(jīng)由出口 447從電沉積腔室傳遞出。在此圖中未展示到接觸插腳的電連接。一個實施例為電沉積設(shè)備，所述電沉積設(shè)備包括具有用于電解質(zhì)流的孔隙的反電極，以及與由如本文中所描述的支撐結(jié)構(gòu)所固持的接觸插腳組合的穿過孔隙的接觸插腳。用于執(zhí)行電沉積的其它設(shè)備將通常包括用于將襯底放置于適當位置且用于使襯底與接觸插腳嚙合的機構(gòu)。一旦插腳與襯底進行合適電接觸且電解質(zhì)存在，便可開始電沉積。電解質(zhì)的組合物視待沉積的材料而定。上文描述可用于制造CdTe太陽能電池的不同層的電鍍?nèi)芤旱膶嵗?。在某些實施例中，設(shè)備不具有具孔隙(接觸插腳穿過孔隙以便與工作電極接觸) 的反電極(但其可包括電解質(zhì)流孔隙)。更確切來說，某些這些設(shè)備具有用于固持接觸插腳的支撐結(jié)構(gòu)，其中支撐結(jié)構(gòu)可在電沉積期間至少部分地位于反電極與工作電極之間，且用以固持插腳以與襯底相抵(如上文所描述，一個實施例為具有穿過反電極且由支撐結(jié)構(gòu)所固持兩者的接觸插腳的電沉積設(shè)備)。一個實施例為用于電沉積的包括支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)備，所述支撐結(jié)構(gòu)包括多個接觸插腳，所述多個接觸插腳中的每一接觸插腳經(jīng)配置以建立與襯底表面的電接觸，且借此將電鍍電位供應(yīng)到襯底，所述支撐結(jié)構(gòu)在電沉積期間安置于襯底表面與反電極之間。支撐結(jié)構(gòu)可進一步包括用于使插腳朝向襯底移動及/或使插腳移動遠離襯底的機構(gòu)?？墒怪谓Y(jié)構(gòu)涂布有抗化學(xué)腐蝕涂層及/或絕緣涂層，以防止電解質(zhì)的污染及支撐結(jié)構(gòu)歸因于電解質(zhì)的化學(xué)降解。在此實施例中，接觸插腳可具有柔性，使得襯底(雖然與插腳接觸)可朝向反電極移動或移動遠離反電極。在一個實施例中，接觸插腳為硬質(zhì)的但具有彈簧機構(gòu)，使得其可使支撐結(jié)構(gòu)回縮或推入支撐結(jié)構(gòu)中，以便保持襯底與接觸插腳之間的張力及/或變化襯底與反電極之間的距離。圖4G描繪與關(guān)于圖4C所描述的電沉積設(shè)備類似的電沉積設(shè)備455的橫截面。然而，在此設(shè)備中，反電極430a不具有用于使接觸插腳穿過的孔隙(但反電極可具有(例如)用于電解質(zhì)流的孔隙，或如一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的其它特征，這些實施例不限于任何特定反電極配置)。設(shè)備455包括支撐接觸插腳435的支撐結(jié)構(gòu)460 (如本文中所描述)。圖4G中的剩余參考數(shù)字與關(guān)于圖4C所描述的參考數(shù)字相同。在此實例中，電解質(zhì)在反電極與支撐結(jié)構(gòu)之間流動(如所繪制的從左到右)，及在工作電極與支撐結(jié)構(gòu)之間流動，如由粗點箭頭所指示。接觸插腳435將電荷供應(yīng)到CdS薄膜425,如本文中所描述。支撐結(jié)構(gòu)460包括接觸插腳及到插腳的布線。支撐結(jié)構(gòu)460還可包括例如用于電鍍系統(tǒng)的電路的其它組件，例如，如本文中所描述的用于接觸插腳的電阻器。在此實例中，支撐結(jié)構(gòu)460具有平面主體，其不具有允許電解質(zhì)穿過的孔隙。支撐件可由(例如)涂布有聚合保護層(例如，類似帕利靈(parylene)的塑料或另一所描述的電絕緣且抗化學(xué)腐蝕的材料(例如，關(guān)于本文中的接觸插腳的涂層所描述的那些材料))的金屬制成。在一個實例中，支撐結(jié)構(gòu)為涂布有這些材料的電路板。
如關(guān)于圖4C及4D所描述，在電沉積期間使用在電極之間的電解質(zhì)流的設(shè)備允許較高電流沉積，這是因為使電解質(zhì)耗盡效應(yīng)最小化。在此實例中，電解質(zhì)在反電極與支撐結(jié)構(gòu)之間流動，及在工作電極與支撐結(jié)構(gòu)之間流動。電解質(zhì)組合物及流參數(shù)可足以允許甚至在高電流沉積下的均勻電沉積。然而，支撐結(jié)構(gòu)也可具有允許電解質(zhì)流經(jīng)支撐結(jié)構(gòu)的孔隙。圖4H描繪與設(shè)備455類似的電沉積設(shè)備465的橫截面，但在此實例中，支撐結(jié)構(gòu)460a具有孔隙470，電解質(zhì)可在電鍍期間橫穿過孔隙470。在圖4H中，由垂直雙向虛線箭頭描繪此電解質(zhì)流。通過允許流經(jīng)支撐結(jié)構(gòu)，輔助離子輸送以及產(chǎn)生電場。雖然圖4C到D及圖4G到H描繪呈現(xiàn)為沿著水平平面的電解質(zhì)流的情況，但本發(fā)明不限于此。本文中所描述的設(shè)備可經(jīng)定向且經(jīng)配置而與水平面成角度來操作。舉例來說，在一個實施例中，以(例如)電解質(zhì)從電鍍單元的一端處的入口端口流經(jīng)沉積單元并流經(jīng)所述設(shè)備的底部的出口的垂直定向來配置本文中所描述的設(shè)備。類似地，雖然圖4F呈現(xiàn)為描繪電解質(zhì)從沉積單元的底部垂直流到襯底的表面且接著向外徑向地偏轉(zhuǎn)，但在某些實施例中，所述設(shè)備事實上處于垂直定向，其中電解質(zhì)水平流動以沖擊工作電極，且接著(例 如)沿著襯底的表面而向外徑向地流到一個或一個以上出口端口。圖41從俯視圖描繪支撐結(jié)構(gòu)460a。在此實例中，包括孔隙470的行以允許穿過支撐結(jié)構(gòu)的有效電解質(zhì)流。圖4J描繪具有孔隙470a的另一支撐結(jié)構(gòu)460b的俯視圖，孔隙470a為經(jīng)形成使得在電鍍期間孔隙470a垂直于電解質(zhì)流而定向的通道。圖4K描繪使用支撐結(jié)構(gòu)470a的電沉積設(shè)備465的橫截面。在此實例中，支撐結(jié)構(gòu)460b包括其底部(如所繪制)表面上的突起471。突起471可沿著通道470a的長度為連續(xù)的，或不為連續(xù)的。在此實例中，突起471經(jīng)配置以使電解質(zhì)流從支撐板460b的下側(cè)偏轉(zhuǎn)，且引導(dǎo)其穿過通道470a且朝向工作電極的表面，如由彎曲點箭頭所指示。圖4L以支撐板460b的橫截面說明可使孔隙成角度以輔助流經(jīng)所述孔隙。突起可經(jīng)配置以輔助流經(jīng)支撐板朝向及/或遠離工作電極，此視所要的特定電沉積而定。在一些實施例中，可需要使流經(jīng)支撐結(jié)構(gòu)的流最大化，且因此，可需要使支撐結(jié)構(gòu)的占據(jù)面積最小化?？蓪⒋┻^支撐結(jié)構(gòu)的孔隙制造成盡可能大，例如，如圖4M中所展示。在此實例中，支撐結(jié)構(gòu)460c具有數(shù)個大的孔隙470b。在將孔隙制造成表示支撐結(jié)構(gòu)的表面的較大比例的區(qū)域時，支撐結(jié)構(gòu)開始與網(wǎng)或篩子類似?？墒勾私Y(jié)構(gòu)的特性化為具有支撐承載接觸插腳的內(nèi)部支撐桿的“框架”。在一個實施例中，支撐結(jié)構(gòu)包括各自支撐數(shù)個接觸插腳的多個桿，所述多個桿由框架支撐。以此方式，由于存在到支撐結(jié)構(gòu)的極小的表面區(qū)域，所以使流經(jīng)支撐結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)流最大化。圖4N描繪示范性支撐結(jié)構(gòu)460d的俯視圖，支撐結(jié)構(gòu)460d具有支撐接觸插腳435的桿。在布置桿時(如所描繪)，大的孔隙470c允許電解質(zhì)自由地流經(jīng)支撐結(jié)構(gòu)。在此情形下的“桿”可具有任何橫截面，例如，圓形、矩形、橢圓形、三角形等。在一個實施例中，所述桿的形狀類似鰭片或翼形。在一個實施例中，桿的形狀經(jīng)配置以導(dǎo)引電解質(zhì)流(平行于襯底的表面及反電極而行進)，使得在支撐結(jié)構(gòu)上方及/或支撐結(jié)構(gòu)下方導(dǎo)引電解質(zhì)。在另一實施例中，桿的形狀經(jīng)配置以導(dǎo)引電解質(zhì)流(垂直于襯底表面(例如，沖擊襯底表面)而行進、垂直于襯底的特定區(qū)域而行進)，(例如)以補償從與接觸插腳及襯底的表面相互作用的電解質(zhì)流所導(dǎo)出的流型。舉例來說，所述桿的形狀可類似刀片或鰭片以將流集中于某些區(qū)域中，同時減少沖擊襯底的其它區(qū)域的流。在一個實施例中，將蓮蓬頭型反電極(例如，如圖4F中所描繪)與具有如本文中所描述的多個孔隙的支撐結(jié)構(gòu)組合使用。在一個實施例中，反電極具有電解質(zhì)可流經(jīng)的一個或僅幾個(較大)孔隙，且支撐結(jié)構(gòu)的孔隙充當擴散器以形成沖擊工作電極的均勻電解質(zhì)流以便以均勻方式電沉積。在一個實施例中，桿具有柔性且由硬質(zhì)框架或部分框架(例如，U型開放式框架)或(例如)桿的一個或一個以上個別支撐件(例如，參見描述用于插腳的類似支撐件560的圖5A及5B)支撐。桿的柔性允許在接觸插腳與工作電極嚙合時接觸插腳的一些撓曲。此與窗網(wǎng)類似，其中框架為硬質(zhì)的，但網(wǎng)可具有柔性。在此實施例中，接觸插腳也可能具有一些柔性或可能為硬質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)的全部或部分框架在電鍍期間可能或可能不駐留于工作電極與反電極之間。在一個實施例中，框架在電鍍期間不駐留于襯底與反電極之間；桿充分長以使得其橫跨電極的工作表面尺寸。因此，框架可較大以容納電路(例如，電阻器)、支撐桿的末端及其類似者，而可使承載插腳(及到插腳的布線)的桿的尺寸最小化。在一個實施例中，不管電解質(zhì)是否穿過支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)均支撐由一個或一個以上彈簧機構(gòu)所支撐的薄柔性部件(例如，柔性部件與硬質(zhì)基座之間的柔性主體)上的插腳。當插腳與襯底嚙合時，薄柔性部件與柔性主體兩者給出(但通過其配置維持)與襯底相抵的插腳上的壓力。如上文所提及，支撐結(jié)構(gòu)可完全駐留于反電極與工作電極之外，且插腳可經(jīng)建構(gòu)以使得插腳處于反電極與工作電極之間的空間中(而不穿過反電極)且與工作電極接觸，而無支撐結(jié)構(gòu)的固持駐留于兩個電極之間的接觸插腳的所述部分。圖5A及5B描述此支撐結(jié)構(gòu)的實例。參看圖5A，支撐結(jié)構(gòu)500包括用于支撐多個插腳535的插腳固持器560。在此實例中，存在包括于支撐結(jié)構(gòu)500中的兩個插腳固持器560。插腳535大體成L型，且在此實例中具有變化的長度。L型插腳具有插腳的橫穿實質(zhì)上平行于電極(反電極530及工作電極(在此實例中，襯底515、TCO 520及CdS薄膜525))的面的跨距的部分及實質(zhì)上垂直于電極的面的部分，后一部分包括插腳的在電沉積期間與工作電極的面物理接觸的末端。在此實例中，插腳535具有變化的長度，且經(jīng)配置以使得其彼此不接觸，而在工作電極上的接觸點處適當間隔開。優(yōu)選的是，插腳535由如本文中所描述的材料建構(gòu)，然而，一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，當前可獲得或此后所開發(fā)的其它材料將適于制造插腳535。舉例來說，插腳535可由相對較硬質(zhì)材料制成，在與所描述的形狀及尺寸組合時提供柔性，因此插腳可與工作電極以壓縮方式哨合。在此實例中，如果將電阻器與插腳535 —起使用，則電阻器可容納于插腳固持器560中或(例如)與插腳自身成一體。在一個實施例中，與接觸插腳結(jié)構(gòu)一起布線電阻器，且在接觸插腳結(jié)構(gòu)內(nèi)配置電阻器。在另一實施例中，與接觸插腳結(jié)構(gòu)一起布線電阻器，且在接觸插腳結(jié)構(gòu)外部(但在接觸插腳結(jié)構(gòu)上)配置電阻器。在此后一實施例中，使接觸插腳、電阻器(例如，粘合或粘附到插腳)及相關(guān)聯(lián)的布線涂布有如本文中所描述的抗腐蝕材料。圖5B描繪展示存在插腳535的行的俯視圖(如從朝向工作電極的反電極的角度看)，在此實例中，在每一插腳固持器上存在插腳的23個行，每一行具有8個插腳，每一插腳固持器560上總共184個插腳。因此，此特定支撐結(jié)構(gòu)具有368個插腳。本文中所描述的插腳數(shù)目及插腳密度范圍適用于關(guān)于圖5A到D所描述的實施例。如關(guān)于圖4N所描述，插腳535可僅通過單一插腳固持器560固持，插腳固持器560 可采取如圖5B中的單一線性結(jié)構(gòu)的形式或四面框架或(例如)U形結(jié)構(gòu)的形式。插腳535也可視應(yīng)用由兩個、三個或四個插腳固持器560固持。舉例來說，圖5C描繪與圖5A中所描繪的支撐結(jié)構(gòu)的橫截面類似的支撐結(jié)構(gòu)505的橫截面(還描繪工作電極及反電極)。在此實例中，插腳535為彎曲的，例如，可能或可能不存在每一插腳的垂直于或平行于電極工作表面的部分。圖展示從朝向工作電極的反電極的角度看的視圖。在此實例中，存在四個插腳固持器560 (為清晰起見，且因為其為橫截面，所以在圖5C中未描繪所述插腳固持器中的兩個插腳固持器)。每一插腳固持器560固持64個插腳(如關(guān)于圖中的最頂部插腳固持器560所描繪)，所述插腳的行分別包括I個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、7個、6個、5個、4個、3個、2個及I個插腳。由于在此實例中存在四個插腳固持器，所以支撐結(jié)構(gòu)505包括256個插腳。在支撐結(jié)構(gòu)包括定位機構(gòu)的實施例中，插腳固持器560中的一者或一者以上可沿著一個或一個以上向量向內(nèi)移動。舉例來說，插腳固持器可各自沿著平行于工作電極的路徑移動到適當位置中(從電極的周 邊外部的點朝向工作電極的周邊內(nèi)部的點移動)。插腳固持器也可以任何角度在與平行于工作電極的平面中行進，例如，可將插腳固持器圍繞垂直于工作電極的軸線旋轉(zhuǎn)，以便將插腳定位于工作電極上(以類似方式將插腳從所述位置移除)(例如，如在相機光圈關(guān)閉或開啟的過程中)。在另一實例中，使插腳固持器處于適當位置中(如圖中所描繪)或從其移除插腳固持器(相對于工作電極的邊緣成45度角)。插腳固持器還可沿著垂直于工作電極的路徑移動以使插腳與工作電極嚙合。由于也可經(jīng)由定位機構(gòu)移動襯底及/或反電極，且因而工作電極與反電極之間的距離可極大地變化，所以插腳固持器也可沿著垂直于所述電極或平行于所述電極的向量移動。舉例來說，定位機構(gòu)可沿著與工作電極表面成銳角的向量移動插腳固持器，及/或圍繞軸線旋轉(zhuǎn)以便將插腳“擺動”成與工作電極嚙合。一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在不脫離本發(fā)明的范疇的情況下任何數(shù)目個移動是可能的，且預(yù)期這些移動的各種組合。為了不使表示過度復(fù)雜，圖5A到D不展示電解質(zhì)浴槽、電解質(zhì)流動力學(xué)，或(例如)電路及/或電阻器(如其它圖式中)。一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，這些特征意在包括于起作用的電沉積系統(tǒng)中。更為重要的是，一個實施例為包括如關(guān)于圖5A到D所描述的支撐結(jié)構(gòu)的一個或一個以上特征，及包括來自本文中的其它圖的電路、流參數(shù)及其類似者的任何特征的電沉積設(shè)備。舉例來說，關(guān)于圖5A到D所描述的支撐結(jié)構(gòu)非常適于包括(例如)在電沉積期間在工作電極上產(chǎn)生電解質(zhì)的甚至沖擊流的簇射頭型反電極的設(shè)備(但預(yù)期其它電解質(zhì)流型)。在另一實例中，一般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，關(guān)于圖5A到D所描述的支撐結(jié)構(gòu)至少部分歸因于接觸插腳的柔性而適于用于彎曲襯底上。一個實施例為如關(guān)于圖5A到D所描述的經(jīng)配置以用于彎曲襯底上的支撐結(jié)構(gòu)。—般所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，關(guān)于圖4G到M及圖5A到D所描述的特征的各種組合是可能的。一個實施例為具有關(guān)于圖4G到M及圖5A到D所描述的特征中的一者或一者以上的支撐結(jié)構(gòu)。一個實施例為具有如本文中所描述的具有本文中所描述的插腳觸點及/或控制特征中的任一者的支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)備。圖4A到N及圖5A到D為電沉積設(shè)備實施例的簡化說明。未描繪設(shè)備的其它組件(例如，用于將電位施加到電極的控制系統(tǒng)的電子裝置、電解質(zhì)的化學(xué)處置系統(tǒng)等)，以便簡化論述。系統(tǒng)的不同組件的尺寸可跨越大范圍而變化，此視在不脫離本發(fā)明的范疇的情況下希望設(shè)備所用于的應(yīng)用而定。舉例來說，雖然所描述的一些支撐結(jié)構(gòu)被描繪為近似具有反電極與工作電極的面積，但在一個實施例中，支撐結(jié)構(gòu)具有工作電極的面積的(例如)兩倍、三倍、四倍或四倍以上，使得可使用對應(yīng)反電極或單一大的反電極在兩個、三個或四個襯底上同時發(fā)生一個以上電沉積。本文中所描述的接觸插腳將電鍍電位供應(yīng)到工作電極，且因此占據(jù)反電極與工作電極之間的物理空間。因而，接觸插腳可影響電極之間的電場。此也適用于本文中所描述的支撐結(jié)構(gòu)。大體來說，否定此事實的負面含義，這是因為接觸插腳用以使跨越襯底表面的電鍍電流正規(guī)化。然而，可能存在需要經(jīng)由工作電極與反電極之間的空間的場成形的額外控制的情況。在一個實施例中，接觸插腳及/或支撐結(jié)構(gòu)還經(jīng)配置為場成形元件，以便實現(xiàn)均勻電沉積。舉例來說，支撐結(jié)構(gòu)可由聚合材料制成，且使支撐結(jié)構(gòu)成形以調(diào)整電場(例如，接近襯底的中央、邊緣或中央與邊緣兩者)。電沉積設(shè)備還可包括用于管理系統(tǒng)的不同組件的控制器系統(tǒng)。通過實例，控制器可經(jīng)配置或編程以選擇施加于襯底與電極之間的電位差、控制電解質(zhì)流動速率及 流體管理、控制移動機構(gòu)、使接觸插腳與反電極對齊、驗證接觸插腳與襯底的連接性，將電壓施加到個別插腳，及其類似者。可利用任何合適的硬件及/或軟件來實施控制器系統(tǒng)。舉例來說，控制器系統(tǒng)可包括一個或一個以上微控制器及微處理器，例如，可編程裝置(例如，復(fù)合型可編程邏輯裝置(CPLD)及現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))，及不可編程裝置(例如，門陣列專用集成電路(ASIC)或通用微處理器、計算機及/或經(jīng)配置以存儲通用處理操作及/或本文中所描述的方法的數(shù)據(jù)、程序指令的存儲器)。另一實施例為電沉積的方法，其包括(a)使用多個接觸插腳經(jīng)由襯底薄膜建立到下伏導(dǎo)電薄膜的多個歐姆接觸，所述多個接觸插腳與反電極電隔離；及(b)將材料從電解質(zhì)電沉積到襯底薄膜上。如以上所描述，本發(fā)明的方法尤其適用于襯底薄膜具有有限導(dǎo)電性且因而具有固有薄層電阻的情況，特別是將在具有大面積的襯底上執(zhí)行沉積的情況。通過建立到下伏導(dǎo)電層的多個歐姆接觸，可在處理跨越大電鍍區(qū)域的電位降的同時使用較高電鍍電流。在下伏導(dǎo)電層為(例如)相對較薄透明導(dǎo)電氧化物的情形下，經(jīng)由經(jīng)襯底層的歐姆接觸來處理其薄層電阻，且因此可在無跨越所述透明導(dǎo)電氧化物的大的電位降的情況下使用較高電鍍電流?！耙r底薄膜”意味著電子裝置(例如，光電裝置)的部分或?qū)殡娮友b置的部分的薄膜或?qū)?。在一個實施例中，襯底薄膜具有約O. Olym與約IOym之間的厚度，在另一實施例中，具有約O. 03 μ m與約5 μ m之間的厚度，在另一實施例中，具有約O. 03 μ m與約O. 3 μ m之間的厚度，及在另一實施例中，具有約O.1 μ m與約O. 3 μ m之間的厚度。舉例來說，CdS可為襯底薄膜。導(dǎo)電層在襯底薄膜下且與襯底薄膜鄰接，經(jīng)由襯底薄膜與導(dǎo)電層進行歐姆接觸。導(dǎo)電層具有在本發(fā)明的電沉積方法期間得到補償?shù)墓逃斜与娮瑁沟每稍诓粻奚鶆蛐缘那闆r下使用較高電鍍電流(如果如常規(guī)方法中僅經(jīng)由導(dǎo)電層的周邊施加電位，則將導(dǎo)致犧牲均勻性)。在一個實施例中，導(dǎo)電層具有每平方約I歐姆與每平方約30歐姆之間的薄層電阻，在另一實施例中，具有每平方約2歐姆與每平方約20歐姆之間的薄層電阻，在另一實施例中，具有每平方約5歐姆與每平方約15歐姆之間的薄層電阻。使用較高電鍍電流允許較快速電沉積，同時本文中所描述的接觸插腳允許跨越大面積襯底維持所沉積薄膜的均勻性。在一個實施例中，本文中所描述的設(shè)備經(jīng)配置以在約I米乘約2米之間的襯底(例如，1.1米乘1. 4米的襯底)上電沉積。在一個實施例中，本文中所描述的設(shè)備經(jīng)配置以在約I米乘約3米之間的襯底(例如，1.1米乘2. 5米的襯底)上電沉積。在另一實施例中，本文中所描述的設(shè)備經(jīng)配置以在約2米乘約4米之間或更大的襯底上電沉積。在一個實施例中，以約O. 01微米/分鐘與約I微米/分鐘之間的速率執(zhí)行電沉積，其中平均薄膜厚度的均勻性為約1%與約25%之間。在一個實施例中，以約O. 05微米/分鐘與約O. 5微米/分鐘之間的速率執(zhí)行電沉積，其中平均薄膜厚度的均勻性為約5%與約20%之間。在一個實施例中，以約O.1微米/分鐘與約O. 3微米/分鐘之間的速率執(zhí)行電沉積，其中平均薄膜厚度的均勻性為約5%與約10%之間。在一個實施例中，以約O. 2微米/分鐘的速率執(zhí)行電沉積，其中平均薄膜厚度的均勻性為約10%。圖6描繪概述用于根據(jù)本發(fā)明的實施例進行電沉積的方法的方面的工藝流程600。首先，使用多個接觸插腳經(jīng)由襯底建立到下伏導(dǎo)電層的多個歐姆接觸，參見605。任選地，在電鍍之前確認接觸插腳的連接性，參見610?？赏ㄟ^(例如)通過使用開關(guān)矩陣將接觸插腳配置為可個別處理來實現(xiàn)插腳連接性(經(jīng)由襯底薄膜與導(dǎo)電層的電通信)的驗證。 此連接性檢查有助于確保實現(xiàn)跨越襯底的均勻沉積。接著，將材料電沉積到襯底薄膜上，參見615。接著，所述方法完成。實例將為將CdTe沉積于CdS襯底薄膜(例如，如上述的CdS/TCO/玻璃襯底)上。在一個實施例中，施加到每一接觸插腳的電壓可根據(jù)基于沉積的需要將電壓施加到個別接觸插腳的控制器中的預(yù)設(shè)及/或反饋算法而變化，以便實現(xiàn)所要材料薄膜的均勻沉積。舉例來說，為了使用恒定電位沉積將CdTe薄膜沉積于CdS/TCO/玻璃襯底上，可使用相對于銀/氯化銀(Ag/AgCl)參考電極的約_200mV與約-600mV之間的電位。又，也可使用在沉積期間調(diào)整電位的方法，例如，基于準靜止電位(QRP)的方法。在基于QRP的方法中，施加電位以用于沉積，且周期性地中斷電流以測量電阻降(根據(jù)電阻降確定QRP)。在這些方法中，調(diào)整電位以在沉積期間維持恒定的QRP。舉例來說，對于使用此方法的CdTe沉積，可使用相對于Ag/AgCl參考電極的約_300mV與約_600mV之間的QRP值。在一個實施例中，建立多個歐姆接觸包括以下操作的至少一者使用多個接觸插腳的包括與襯底薄膜接觸的接觸區(qū)域的接觸插腳，所述接觸區(qū)域包括能夠在電鍍電壓下或約電鍍電壓下建立與襯底薄膜的歐姆接觸的導(dǎo)體。舉例來說，如果襯底薄膜包括CdSJiMf允許在電鍍電壓狀態(tài)內(nèi)的歐姆接觸的導(dǎo)體為銦。因此在一個實施例中，接觸插腳至少在其接觸區(qū)域(也就是說，其在與襯底薄膜嚙合時與襯底薄膜鄰接處)中涂布有及/或包括銦。允許此歐姆接觸的其它導(dǎo)體包括(但不限于)鋁、鎵及鋅。此方法的一個潛在缺點為如上述的導(dǎo)體的成本。舉例來說，銦為相對較昂貴的。然而，在CdS襯底薄膜的實例中，所需的銦的量相對較小，這是因為僅插腳的接觸區(qū)域需要含有銦，且接觸插腳通常具有小橫截面及/或尖配直。一個實施例為電沉積的方法，其包括(a)使用多個接觸插腳經(jīng)由CdS薄膜建立與TCO的多個歐姆接觸，所述多個接觸插腳與反電極電隔離；及(b)將材料從電解質(zhì)電沉積到CdS薄膜上；其中(a)包括以下操作中的至少一者使用至少在接觸點處涂布有銦的接觸插腳及將崩潰電壓施加到多個接觸插腳中的每一者。崩潰電壓為適于形成與TCO的歐姆接觸的電壓。在一個實施例中，電沉積材料包括締化鎘。如果并不根據(jù)需要在電鍍電壓下或大約在電鍍電壓下經(jīng)由襯底建立與下伏導(dǎo)電層的歐姆接觸而約束接觸插腳的材料，則其可為有益的。舉例來說，為了接觸CdS，用于在電鍍電壓下或在大約電鍍電壓下形成歐姆接觸的上述金屬(例如，銦)通常為昂貴的及/或不市售。然而，大量導(dǎo)體(例如，普通金屬)與通常(例如)用于在襯底層下的透明導(dǎo)電氧化物中的材料進行歐姆接觸。在一個實施例中，當在使接觸插腳與具有(例如)下伏TCO的襯底薄膜嚙合之后在所述襯底薄膜上電沉積時，將崩潰電壓施加到接觸插腳以建立到下伏TCO的歐姆接觸?？稍趯㈦娊赓|(zhì)引入到設(shè)備之前及/或?qū)㈦娊赓|(zhì)引入到設(shè)備之后進行此操作。也就是說，施加崩潰電壓以建立與下伏層的歐姆接觸，而非(例如)使接觸插腳涂布有允許在電鍍電位下或接近電鍍電位下建立歐姆接觸的材料(例如，銦)?！氨罎㈦妷骸睘榇篌w意味著使絕緣體的部分變成導(dǎo)電的最小電壓的技術(shù)術(shù)語。襯底薄膜(例如，CdS及其類似者)具有某導(dǎo)電性，但還具有某固有電阻。崩潰電壓為克服襯底薄膜的電阻分量且允許電流到下伏導(dǎo)電層(例如，TC0)所需的最小電壓。(例如)在CdS為襯底薄膜時，在CdS層的厚度為大約1000人時，崩潰電壓為大約幾伏特。此電位區(qū)域地擾動形成到TCO的導(dǎo)電路徑的CdS，從而形成接觸插腳與TCO之間的歐姆接觸。此實施例作出對可用于接觸插腳(至少可用于經(jīng)配置以在沉積期間與襯底接觸的部分)的導(dǎo)電材料的廣泛得多的選擇。在一個實施例中，崩潰電壓為足夠高的以使襯底薄膜的電阻崩潰，但并未高到達到下伏TCO的崩潰電壓。在一個實施例中，崩潰電壓在約O. 5伏特與約10伏特之間， 在另一實施例中，在約I伏特與約5伏特之間，及在另一實施例中，在約2伏特與約3伏特之間。當接觸插腳與襯底薄膜嚙合且電解質(zhì)正流動時，視接觸插腳的材料及配置及接觸插腳是否穿透襯底薄膜而定，存在襯底薄膜表面上的接觸插腳的位置可改變的可能性。也就是說，電解質(zhì)流可使插腳從其沿著襯底薄膜的表面的原始位置物理地移位到新位置。本發(fā)明的實施例預(yù)期從第一接觸區(qū)域到另一接觸區(qū)域的插腳移位。又，崩潰電壓可改變襯底薄膜的物理特性，在所述情況下襯底薄膜的與插腳接觸的部分可充分改變，以便促進插腳的接觸(例如)通過電解質(zhì)流的物理移位。在一個實施例中，在電解質(zhì)流之前施加崩潰電壓。在另一實施例中，在電解質(zhì)流之后施加崩潰電壓。在又一實施例中，在電解質(zhì)流之前及電解質(zhì)流之后施加崩潰電壓。在特定實施例中，在將崩潰電壓施加到CdS襯底薄膜且在崩潰電壓下CdS薄膜中未達到沉積電位的情況下，則在電解質(zhì)流之后施加崩潰電壓，使得(例如)歸因于插腳首先遭遇電解質(zhì)流的插腳移動無關(guān)緊要。也就是說，如果存在在崩潰電壓下沉積的很小可能性，則歸因于崩潰電壓連同電解質(zhì)流的插腳移動無關(guān)緊要，這是因為在襯底薄膜上的任何沉積之前將已經(jīng)發(fā)生歸因于這些力的插腳移動。在施加崩潰電壓以在襯底與插腳之間進行歐姆接觸時，電路的總電阻突然改變，此可引起大電流流經(jīng)電路。此大電流可損害CdS薄膜。如果將具有大于在插腳與襯底進行歐姆接觸時的電路電阻的電阻值的電阻器串聯(lián)地放置于電路中，則可防止歸因于大的突然電流流動的損害。因為在施加崩潰電壓且插腳與襯底形成歐姆接觸時，電路中流動的電流將由這些電阻器限制，所以可防止歸因于大的突然電流流動的損害。在另一實施例中，襯底的照明可用以降低其電阻率，且因此輔助形成歐姆接觸。也就是說，由于光電襯底薄膜(例如，CdS)為光敏性的，則襯底(將發(fā)生沉積的層)上的閃耀強光降低薄膜的電阻，且因此可在無需施加崩潰電壓的情況下降低進行歐姆接觸的電阻。在一個實施例中，光源與電鍍設(shè)備集成。在一個實施例中，光源為明亮的白光源或具有約400nm與約900nm之間的特定波長的光源。在一個實施例中，通過從襯底的玻璃側(cè)(與將發(fā)生電沉積相反的側(cè))入射的光穿過CdS/TCO/玻璃襯底來執(zhí)行襯底薄膜的毯覆式照明。在沉積開始時應(yīng)用照明以降低到CdS襯底的接觸電阻，且在沉積結(jié)束時或接近沉積結(jié)束或在沉積完成之后終止照明。在另一實施例中，修改襯底薄膜的物理特性以便形成更好的歐姆接觸。舉例來說，已觀測到，可通過退火及/或快重離子(SHI)照射變更納米晶形硫化鎘薄膜以降低薄膜的電阻率(例如，參看R.R·阿哈爾(R. R. Ahire)等人的“通過使用快重離子來設(shè)計納米晶形硫化鎘薄膜(Engineering of nanocrystalline cadmium sulfide thin films by usingswiftheavy ions)，，(2007 應(yīng)用物理學(xué)報(J. Phys. D :Appl. Phys. ) 404850),為實現(xiàn)所有目的，所述文章以引用的方式并入本文中)。本發(fā)明的一個實施例包括使襯底薄膜暴露到退火及離子照射中的至少一者以輔助形成歐姆接觸。在一個實施例中，在至少接觸插腳與襯底薄膜接觸的區(qū)域中照射襯底薄膜。此可包括特定接觸點照射，也就是說，僅與接觸點一致及/或在比集中于接觸區(qū)域的接觸點稍大的區(qū)域上。在此實施例的另一實施方案中，使用光的柵格圖案，其中襯底上的受照明柵格包括襯底上的接觸插腳區(qū)域。在另一實施例中，實 質(zhì)上跨越襯底薄膜的表面照射襯底薄膜，使得在接觸插腳的接觸點處的選擇性照射為不必要的。本發(fā)明的實施例意在包括形成歐姆接觸的以上方法的組合，也就是說，將特定材料作為接觸插腳的部分以在電鍍電位下或接近電鍍電位下進行歐姆接觸，施加崩潰電壓，將襯底薄膜暴露到高強度光，及將薄膜的物理特性朝向更好的歐姆接觸進行預(yù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的實施例還包括在周邊處接觸下伏導(dǎo)電層(襯底下的進行歐姆接觸的層)，也就是說，將電壓施加到下伏導(dǎo)電層的周邊以及經(jīng)由經(jīng)襯底薄膜的歐姆接觸。在襯底薄膜上的電沉積之后，移除接觸插腳。由于在電沉積期間插腳存在，所以插腳阻擋在襯底薄膜上的在接觸插腳的位置處的電沉積。因此，在移除插腳時，孔隙保留于最新沉積的層中。圖7A描繪堆疊的部分的橫截面，所述堆疊包括涂布有TCO 720的玻璃層715，且CdS層725在TCO 720上。接觸插腳735與CdS襯底薄膜725接觸，且最新沉積的CdTe層755在CdS層725之上。應(yīng)注意，在接觸插腳與CdS層725接觸之處，CdTe 755被阻擋以免于沉積。圖7B展示在接觸插腳735與襯底薄膜725脫離時此沉積的結(jié)果。在最新沉積的CdTe層755中存在空隙或孔。因此，接觸插腳與襯底接觸的區(qū)域并不接收襯底上的任何沉積，且此區(qū)域不能用于光電產(chǎn)生。更重要的是，必須用絕緣材料填充這些孔，否則(例如)背面接觸層使用(例如)濺鍍的后續(xù)沉積或銅、鎳、石墨、錫及/或其它金屬、合金及復(fù)合物的電沉積將在裝置中形成短路(也就是說，裝置堆疊的導(dǎo)電電極層之間的直接電通信)。圖7C描繪在用絕緣材料填充孔之后的圖7B的裝置堆疊。通過噴涂、旋涂、蒸鍍、滴鑄、液體分配(例如，使用噴墨技術(shù))、原子層沉積(ALD)、化學(xué)沉積及其類似者中的至少一者來沉積此絕緣材料。因此，一個實施例為如上述的電沉積的方法，其進一步包括(c)使多個接觸插腳與襯底薄膜之間脫離接觸；及(d)用絕緣材料填充由此在材料中形成的孔。用于絕緣材料的合適材料包括負型光致抗蝕劑、正型光致抗蝕劑及其類似者中的至少一者。光致抗蝕劑十分適于此填充操作，這是因為鄰接層(例如，視其不透明度)可用作用于相對在場區(qū)上而在所述孔中選擇性地顯影光致抗蝕劑的掩模。使用此選擇性顯影允許光致抗蝕劑從場區(qū)的對應(yīng)選擇性移除，且因此在孔中留下光致抗蝕劑的插塞。
在用絕緣材料填充孔之后，可沉積后續(xù)層(如圖7D中所描繪)，其中沉積層765 (例如，背面接觸層)。在一個實施例中，在填充孔之后，絕緣材料可與堆疊的退火兼容。在另一實施例中，在填充孔之前使堆疊退火。本發(fā)明的方法可用于在用絕緣材料填充之前沉積一個以上材料層。另一實施例為如上述的電沉積的方法，其進一步包括(C)在不首先使多個接觸插腳與襯底薄膜之間脫離接觸的情況下將第二材料電沉積到(第一)材料上；(d)從所述材料及所述第二材料抽出所述多個接觸插腳；及(e)用絕緣材料填充由此在(第一)材料及所述第二材料中形成的孔。如上述的用于孔填充的絕緣材料也適于此方法中的孔填充。本發(fā)明的一些方法消除填充在由電沉積隨后使接觸插腳與襯底脫離而產(chǎn)生的最新電沉積的層中所形成的孔的需要。一個實施例為如上述的電沉積方法，其中在接觸插腳與襯底脫離后便暴露孔，所述方法進一步包括布置多個接觸插腳使得所述多個接觸插腳中的每一者與襯底薄膜接觸的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上與一個或一個以上激光刻劃一致，所述一個或一個以上激光刻劃將在包括襯底薄膜的一個或一個以上光電電池的形成期間進行。在一個實例中，使用激光切除從某些區(qū)移除材料(例如，CdTe)以便產(chǎn)生互連及隔離溝槽以用于以柵格 形成太陽能電池。如果以使得接觸探針與將最終移除以用于互連及/或隔離個別電池的區(qū)域一致的方式來放置接觸探針，則接觸插腳留下空隙的區(qū)域中沉積的缺乏并不導(dǎo)致光電作用區(qū)域的任何額外損失。也就是說，通過使用此方法，無需填充孔，而是使得孔為(例如)計劃的隔離溝槽或互連方案的部分。上述實施例包括接觸插腳觸碰襯底薄膜以便與下伏導(dǎo)電層進行歐姆接觸的情形。重要的是應(yīng)注意，透明導(dǎo)電氧化物(例如)具有固有薄層電阻，因此，本發(fā)明的方法十分適于將(例如)硫化鎘層擱置于TCO上。盡管當前存在將CdS沉積于TCO上的更成本有效的方法(例如，通過化學(xué)沉積)，但這些均勻成核化學(xué)沉積形成大的廢物流。本文中所描述的電沉積方法產(chǎn)生較少廢物，且因此，應(yīng)預(yù)期，歸因于當前均勻成核化學(xué)沉積的真實成本，本發(fā)明的方法可替代當前均勻成核化學(xué)沉積。一個實施例為電沉積的方法，其包括(a)使用多個接觸插腳建立到透明導(dǎo)電氧化物薄膜的多個歐姆接觸，所述多個接觸插腳與反電極電隔離 '及(b)將材料從電解質(zhì)電沉積到所述透明導(dǎo)電氧化物薄膜上。雖然出于清晰理解的目的，已相當詳細地描述了前述發(fā)明，但應(yīng)顯而易見的是，可在所附權(quán)利要求書的范疇內(nèi)實踐某些改變及修改。因此，本實施例應(yīng)被視為說明性的且非限制性的，且本發(fā)明不限于本文中所提供的細節(jié)，而是可在所附權(quán)利要求書的范疇及等效物內(nèi)加以修改。
權(quán)利要求
1.一種用于電沉積的設(shè)備，其包含包括多個接觸插腳的支撐結(jié)構(gòu)，所述多個接觸插腳中的每一接觸插腳經(jīng)配置以建立與襯底表面的電接觸且借此將電鍍電位供應(yīng)到所述襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進一步包含定位機構(gòu)，所述定位機構(gòu)經(jīng)配置以定向所述支撐結(jié)構(gòu)，使得所述多個接觸插腳在電沉積期間與所述襯底表面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述支撐結(jié)構(gòu)在電沉積期間安置于所述襯底表面與反電極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包含用于允許電解質(zhì)在電沉積期間流經(jīng)所述支撐結(jié)構(gòu)的多個孔隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包含由框架支撐的多個桿，所述多個桿經(jīng)配置以支撐所述多個接觸插腳且將電鍍電位供應(yīng)到所述多個接觸插腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包含一個或一個以上插腳固持器， 所述一個或一個以上插腳固持器經(jīng)配置以支撐所述多個接觸插腳且將電鍍電位供應(yīng)到所述多個接觸插腳，其中所述插腳固持器在電沉積期間駐留于所述襯底的周邊之外。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其進一步包含定位機構(gòu)，所述定位機構(gòu)用于將所述一個或一個以上插腳固持器移動到適當位置中，以便使所述多個接觸插腳與所述襯底嚙合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含硬質(zhì)插腳、順應(yīng)式插腳及彈簧型插腳中的至少一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳是由包含金、鈦、鎢、鋼、氮化鈦、銦及其合金中的至少一者的材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含除了每一插腳的在電沉積期間與所述襯底表面接觸的部分之外涂布有電絕緣材料的插腳的至少一個子集。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述電絕緣材料包含以下各物中的至少一者 聚四氟乙烯PTFE、全氟烷氧基PFA、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚MFA、氟化乙烯丙烯 FEP、乙烯四氟乙烯ETFE、乙烯三氟氯乙烯ECTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、四氟乙烯六氟丙烯偏二氟乙烯THV、聚醚醚酮PEEK、聚醚酰亞胺PEI及聚(對-二甲苯)(帕利靈(Parylene))。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中每一插腳的在電沉積期間與所述襯底表面接觸的所述部分包含銦、鎵、鋁及鋅中的至少一者。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述反電極包含鉬、石墨、鈦、鎢、埃博斯 (ebonex)、氮化鈦、MMO中的至少一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含介于約100個插腳/平方米與約10，000個插腳/平方米之間的插腳密度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含介于約2000個插腳/平方米與約3000個插腳/平方米之間的插腳密度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳中的每一插腳具有介于約 100微米與約500微米之間的平均直徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳中的每一插腳具有介于約 250微米與約500微米之間的平均直徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)以實質(zhì)層流在所述襯底表面與所述支撐結(jié)構(gòu)之間流動，及在所述支撐結(jié)構(gòu)與所述反電極之間流動。
19.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)以擾流在所述襯底表面與所述支撐結(jié)構(gòu)之間流動，及在所述支撐結(jié)構(gòu)與所述反電極之間流動。
20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)流經(jīng)所述反電極中的一個或一個以上孔隙，流經(jīng)所述支撐結(jié)構(gòu)中的所述多個孔隙且沖擊于所述襯底表面上。
21.根據(jù)權(quán)利要求1、3或6所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以在彎曲襯底上進行電沉積。
22.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包含接近所述多個孔隙中的至少一者的至少一個突起，所述至少一個突起經(jīng)配置以使沿著所述支撐結(jié)構(gòu)的面的層流偏轉(zhuǎn)穿過所述多個孔隙中的所述至少一者。
23.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述多個孔隙垂直于所述支撐結(jié)構(gòu)的所述面。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳中的每一者具有相關(guān)聯(lián)的電阻器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳中的每一者與其相關(guān)聯(lián)的電阻器串聯(lián)地布線，且與其它接觸插腳并聯(lián)地布線。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)聯(lián)的電阻器具有介于約I歐姆與約 500歐姆之間的值。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)聯(lián)的電阻器具有介于約5歐姆與約 100歐姆之間的值。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)聯(lián)的電阻器具有介于約10歐姆與約 50歐姆之間的值。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)垂直于所述襯底從所述反電極的方向朝向所述襯底流動且流經(jīng)所述支撐結(jié)構(gòu)中的一個或一個以上孔隙。
30.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包含涂布有電絕緣材料的電路板，所述電絕緣材料包含以下各物中的至少一者聚四氟乙烯PTFE、全氟烷氧基PFA、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚MFA、氟化乙烯丙烯FEP、乙烯四氟乙烯ETFE、乙烯三氟氯乙烯 ECTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、四氟乙烯六氟丙烯偏二氟乙烯THV、聚醚醚酮PEEK、聚醚酰亞胺 PEI及聚(對-二甲苯)(帕利靈)。
31.一種用于電沉積的設(shè)備，其包含包括多個順應(yīng)式接觸插腳的支撐結(jié)構(gòu)，所述多個順應(yīng)式接觸插腳中的每一接觸插腳經(jīng)配置以建立與襯底表面的電接觸且借此將電鍍電位供應(yīng)到所述襯底；其中所述支撐結(jié)構(gòu)包含一個或一個以上插腳固持器，所述一個或一個以上插腳固持器經(jīng)配置以支撐所述多個順應(yīng)式接觸插腳且將電鍍電位供應(yīng)到所述多個順應(yīng)式接觸插腳，其中所述插腳固持器在電沉積期間駐留于所述襯底的周邊之外。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其進一步包含定位機構(gòu)，所述定位機構(gòu)用于將所述一個或一個以上插腳固持器移動到適當位置中，以便使所述多個順應(yīng)式接觸插腳與所述襯底嚙合。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述多個順應(yīng)式接觸插腳由包含金、鈦、鎢、鋼、 氮化鈦、銦及其合金中的至少一者的材料制成。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中所述多個順應(yīng)式接觸插腳包含除了每一插腳的在電沉積期間與所述襯底表面接觸的部分之外涂布有電絕緣材料的插腳的至少一個子集。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述電絕緣材料包含以下各物中的至少一者聚四氟乙烯PTFE、全氟烷氧基PFA、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚MFA、氟化乙烯丙烯 FEP、乙烯四氟乙烯ETFE、乙烯三氟氯乙烯ECTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、四氟乙烯六氟丙烯偏二氟乙烯THV、聚醚醚酮PEEK、聚醚酰亞胺PEI及聚(對-二甲苯)(帕利靈)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述多個順應(yīng)式接觸插腳中的每一插腳的在電沉積期間與所述襯底表面接觸的所述部分包含銦、鎵、鋁及鋅中的至少一者。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述反電極包含鉬、石墨、鈦、鎢、埃博斯、氮化鈦、MMO中的至少一者。
38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述多個順應(yīng)式接觸插腳包含介于約100個插腳/平方米與約10，000個插腳/平方米之間的插腳密度。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述多個順應(yīng)式接觸插腳中的每一插腳具有介于約100微米與約500微米之間的平均直徑。
40.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)以實質(zhì)層流在所述襯底表面與所述反電極之間流動。
41.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)以擾流在所述襯底表面與所述反電極之間流動。
42.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)流經(jīng)所述反電極中的一個或一個以上孔隙且沖擊于所述襯底表面上。
43.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以在彎曲襯底上進行電沉積。
44.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述多個順應(yīng)式接觸插腳中的每一者具有相關(guān)聯(lián)的電阻器。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中所述多個順應(yīng)式接觸插腳中的每一者與其相關(guān)聯(lián)的電阻器串聯(lián)地布線，且與其它接觸插腳并聯(lián)地布線。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)聯(lián)的電阻器具有介于約I歐姆與約 500歐姆之間的值。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)聯(lián)的電阻器具有介于約5歐姆與約 100歐姆之間的值。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)聯(lián)的電阻器具有介于約10歐姆與約 50歐姆之間的值。
49.一種用于電沉積的設(shè)備，其包含(a)反電極，其包含垂直于所述反電極的在電沉積期間面向襯底表面的表面的多個孔隙；及(b)多個接觸插腳，所述多個接觸插腳中的每一接觸插腳與所述多個孔隙中的每一孔隙對齊且經(jīng)配置以穿過所述多個孔隙中的每一孔隙且建立與所述襯底表面的電接觸，但在電沉積期間與所述反電極電隔離。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含硬質(zhì)插腳、順應(yīng)式插腳及彈簧型插腳中的至少一者。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳由包含金、鈦、鎢、鋼、氮化鈦、銦及其合金中的至少一者的材料制成。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含除了每一插腳的在電沉積期間與所述襯底表面接觸的部分之外涂布有電絕緣材料的插腳的至少一個子集，及/或使用未涂布于所述多個接觸插腳上的所述電絕緣材料來使所述多個接觸插腳與所述反電極電子絕緣。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中所述電絕緣材料包含以下各物中的至少一者 聚四氟乙烯PTFE、全氟烷氧基PFA、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚MFA、氟化乙烯丙烯 FEP、乙烯四氟乙烯ETFE、乙烯三氟氯乙烯ECTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、四氟乙烯六氟丙烯偏二氟乙烯THV、聚醚醚酮PEEK、聚醚酰亞胺PEI及聚(對-二甲苯)(帕利靈)。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中每一插腳的在電沉積期間與所述襯底表面接觸的所述部分包含銦、鎵、鋁及鋅中的至少一者。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中所述反電極包含鉬、石墨、鈦、鎢、埃博斯、氮化鈦中的至少一者。
56.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含介于約100個插腳/平方米與約10，000個插腳/平方米之間的插腳密度。
57.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中所述多個接觸插腳包含介于約500個插腳/平方米與約1000個插腳/平方米之間的插腳密度。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其中所述多個插腳中的每一插腳具有介于約100微米與約500微米之間的平均直徑。
59.根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其中所述多個插腳中的每一插腳具有介于約250微米與約500微米之間的平均直徑。
60.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)以實質(zhì)層流在所述襯底表面與所述反電極之間流動。
61.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以使電解質(zhì)以擾流在所述襯底表面與所述反電極之間流動。
62.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其經(jīng)配置以在彎曲襯底上進行電沉積。
63.—種電沉積的方法,其包含(a)使用多個接觸插腳經(jīng)由襯底薄膜建立與下伏導(dǎo)電層的多個歐姆接觸，所述多個接觸插腳與反電極電隔離；及(b)將材料從電解質(zhì)電沉積到所述襯底薄膜上。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述下伏導(dǎo)電層包含介于每平方約2歐姆與每平方約20歐姆之間的薄層電阻。
65.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中建立所述多個歐姆接觸包含以下操作中的至少一者使所述多個接觸插腳中的至少一些接觸插腳涂布有能夠在電鍍電壓下或約電鍍電壓下經(jīng)由所述襯底薄膜建立與所述下伏導(dǎo)電層的歐姆接觸的導(dǎo)體，將崩潰電壓施加到所述多個接觸插腳中的至少一些接觸插腳及使所述襯底薄膜暴露到高強度光。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述襯底薄膜包含硫化鎘。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述導(dǎo)體包含銦、鎵、鋁及鋅中的至少一者。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述崩潰電壓是在約O.5伏特與約10伏特之間。
69.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中所述崩潰電壓是在約I伏特與約5伏特之間。
70.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其進一步包含(C)使所述多個接觸插腳與所述襯底薄膜之間脫離接觸 '及(d)用絕緣材料填充由此在所述材料中形成的孔。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述絕緣材料包含正型光致抗蝕劑與負型光致抗蝕劑中的至少一者。
72.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述歐姆接觸是在所述襯底薄膜暴露到所述電解質(zhì)之前建立。
73.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述歐姆接觸是在所述襯底薄膜暴露到所述電解質(zhì)之后建立。
74.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其進一步包含布置所述多個接觸插腳，使得所述多個接觸插腳中的每一者與所述襯底薄膜接觸的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上與一個或一個以上激光刻劃一致，所述一個或一個以上激光刻劃將在包含所述襯底薄膜的一個或一個以上光伏電池的形成期間進行。
75.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其進一步包含(C)在不首先使所述多個接觸插腳與所述襯底薄膜之間脫離接觸的情況下將第二材料電沉積到所述材料上；(d)從所述材料及所述第二材料抽出所述多個接觸插腳'及(e)用絕緣材料填充由此在所述材料及所述第二材料中形成的所述孔。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中所述絕緣材料包含正型光致抗蝕劑與負型光致抗蝕劑中的至少一者。
77.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其進一步包含將第二材料電沉積到所述材料及所述絕緣材料上。
78.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其進一步包含驗證所述多個接觸插腳中的一者或一者以上在與所述襯底薄膜嚙合之后的連接性。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中驗證所述多個接觸插腳中的一者或一者以上的所述連接性包含使用探針卡及開關(guān)矩陣。
80.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述襯底薄膜是在彎曲表面上。
81.—種電沉積的方法，其包含(a)使用多個接觸插腳經(jīng)由CdS薄膜建立與下伏導(dǎo)電層的多個歐姆接觸，所述多個接觸插腳與反電極電隔離，且其中所述多個接觸插腳包含銦、鎵、鋁及鋅中的至少一者；及(b)將材料從電解質(zhì)電沉積到所述CdS薄膜上；其中(a)包含以下操作中的至少一者將崩潰電壓施加到所述多個接觸插腳中的每一者及將所述CdS薄膜暴露到高強度光。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述下伏導(dǎo)電層為透明導(dǎo)電氧化物。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的方法，其中所述CdS薄膜的厚度在約O.01 μ m與約10 μ m 之間。
84.根據(jù)權(quán)利要求82所述的方法，其進一步包含(c)使所述多個接觸插腳與所述襯底薄膜之間脫離接觸；及(d)用絕緣材料填充由此在所述材料中形成的孔。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中所述絕緣材料包含正型光致抗蝕劑與負型光致抗蝕劑中的至少一者。
86.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述襯底薄膜是在彎曲表面上。
全文摘要
本發(fā)明大體來說涉及電沉積設(shè)備及方法。當經(jīng)由電沉積來沉積薄膜時，在襯底具有固有電阻率(例如，薄膜中的薄層電阻)的情況下，使用本發(fā)明的方法及設(shè)備通過形成到襯底表面的多個歐姆接觸而將材料電沉積到所述襯底上，且借此克服固有電阻且電沉積均勻薄膜。本發(fā)明的方法及設(shè)備特別適用于太陽能電池制造。
文檔編號H01L31/042GK103026506SQ201180032000
公開日2013年4月3日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者庫爾特·H·韋納, 格拉芙·維爾瑪 申請人:瑞而索樂公司