專利名稱：化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)及其化學(xué)混浴沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)及其相關(guān)化學(xué)混浴沉積方法，特別涉及一種使用第一混浴槽及第二混浴槽以依序在背電極基板上形成緩沖層及氧化鋅窗口層的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)及其相關(guān)化學(xué)混浴沉積方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池制程中，常見(jiàn)用來(lái)形成氧化鋅窗口層及緩沖層在光電轉(zhuǎn)換層上的設(shè)計(jì)先利用化學(xué)混浴沉積法(Chemical Bath Deposition, CBD)以將緩沖層(如硫化鎘、硫化鋅等)形成在光電轉(zhuǎn)換層上，再使用一濺鍍機(jī)將氧化鋅窗口層形成在緩沖層上。然而，完成化學(xué)混浴沉積鍍膜程序后除了需進(jìn)行純水清洗外，尚需進(jìn)行水份去除干燥處理以避免影響后續(xù)濺鍍機(jī)抽真空的執(zhí)行，此外，完成緩沖層鍍膜的基板在運(yùn)往濺鍍機(jī)進(jìn)行氧化鋅窗口層鍍膜的過(guò)程中，環(huán)境中的粉塵微粒也會(huì)沉降在緩沖層上，如此將影響太陽(yáng)能電池的整體質(zhì)量。因此，現(xiàn)有技術(shù)利用化學(xué)混浴沉積設(shè)備與濺鍍機(jī)設(shè)備非位于同一生產(chǎn)線上的設(shè)計(jì)，不僅將會(huì)拉長(zhǎng)制程的時(shí)間，也會(huì)有暴露在環(huán)境中的粉塵的風(fēng)險(xiǎn)。再者，現(xiàn)有技術(shù)除了需要配置不同成型設(shè)備而造成高設(shè)備配置成本的缺點(diǎn)外，此設(shè)計(jì)也會(huì)因需要定期進(jìn)行濺鍍機(jī)的機(jī)臺(tái)維修與靶材更換而導(dǎo)致制程稼動(dòng)率下降的問(wèn)題，從而影響到太陽(yáng)能電池的制程產(chǎn)能。因此，如何設(shè)計(jì)出省時(shí)且可降低設(shè)備配置成本的氧化鋅窗口層與緩沖層成形制程是現(xiàn)今太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)所需努力的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)，用以在具有一光電轉(zhuǎn)換層的至少一背電極基板上形成一緩沖層及一氧化鋅窗口層，所述化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)包括一第一混浴槽及一第二混浴槽。所述第一混浴槽用來(lái)存放一緩沖層化學(xué)溶液，當(dāng)所述背電極基板進(jìn)入所述第一混浴槽以浸泡于所述緩沖層化學(xué)溶液中時(shí)，所述緩沖層化學(xué)溶液反應(yīng)生成所述緩沖層在所述光電轉(zhuǎn)換層上。所述第二混浴槽用來(lái)存放一窗口層化學(xué)溶液，當(dāng)所述背電極基板進(jìn)入所述第二混浴槽以浸泡于所述窗口層化學(xué)溶液中時(shí)，所述窗口層化學(xué)溶液反應(yīng)生成所述氧化鋅窗口層在所述緩沖層上。所述第一混浴槽與所述第二混浴槽為一連續(xù)式配置。所述緩沖層可以由一陽(yáng)離子及一陰離子所組成，所述陽(yáng)離子可以選自由鋅離子、鎘離子、汞離子、鋁離子、鎵離子、銦離子所組成的群組的至少其中之一，所述陰離子可以選自由氧離子、硫離子、硒離子、氫氧根離子所組成的群組的至少其中之一。所述窗口層溶液可以包括過(guò)氧化氫溶液、氨水及含鋅離子溶液。
所述化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)可以還包括一預(yù)清洗裝置、一中間清洗裝置及一后清洗裝置。所述預(yù)清洗裝置用來(lái)在所述背電極基板進(jìn)入所述第一混浴槽前，清洗所述背電極基板。所述中間清洗裝置用來(lái)在所述背電極基板進(jìn)入所述第二混浴槽前，清洗所述背電極基板。所述后清洗裝置用來(lái)在所述背電極基板離開(kāi)所述第二混浴槽后，清洗所述背電極基板。本發(fā)明還揭露一種化學(xué)混浴沉積方法，用以在具有一光電轉(zhuǎn)換層的至少一背電極基板上形成一緩沖層及一氧化鋅窗口層，所述化學(xué)混浴沉積方法包括將所述背電極基板浸泡于一第一混浴槽的一緩沖層化學(xué)溶液中以形成所述緩沖層在所述光電轉(zhuǎn)換層上、從所述第一混浴槽內(nèi)取出所述背電極基板，及將所述背電極基板浸泡于一第二混浴槽的一窗口層化學(xué)溶液中，以形成所述氧化鋅窗口層在所述緩沖層上。所述第一混浴槽與所述第二混浴槽為一連續(xù)式配置。所述化學(xué)混浴沉積方法還包括在將所述背電極基板浸泡于所述第一混浴槽的所述緩沖層化學(xué)溶液中前，清洗所述背電極基板。所述化學(xué)混浴沉積方法還包括在將所述背電極基板浸泡于所述第二混浴槽的所述窗口層化學(xué)溶液中前，清洗所述背電極基板。所述化學(xué)混浴沉積方法還包括從所述第二混浴槽內(nèi)取出所述背電極基板及清洗所述背電極基板。根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明使用將具有光電轉(zhuǎn)換層的背電極基板依序浸泡于第一混浴槽及第二混浴槽中以分別形成緩沖層及氧化鋅窗口層在背電極基板上的方式，以達(dá)到取代現(xiàn)有技術(shù)需額外使用濺鍍機(jī)以將氧化鋅窗口層形成在緩沖層上的方式的目的，因此，在省略濺鍍機(jī)的配置及可不需額外將背電極基板從化學(xué)混浴沉積設(shè)備中取出以移動(dòng)至濺鍍?cè)O(shè)備中的設(shè)計(jì)下，本發(fā)明不僅可解決現(xiàn)有技術(shù)制程稼動(dòng)率下降的問(wèn)題，從而提升太陽(yáng)能電池的制程產(chǎn)能，同時(shí)也可有效地降低太陽(yáng)能電池在形成緩沖層與氧化鋅窗口層上所需耗費(fèi)的設(shè)備配置成本及制程時(shí)間。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)的功能方塊示意圖；及圖2為使用圖1的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)以在具有光電轉(zhuǎn)換層的背電極基板上形成緩沖層及氧化鋅窗口層的化學(xué)混浴沉積方法的流程圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:1 背電極基板3 光電轉(zhuǎn)換層10 化學(xué)混浴沉積系統(tǒng) 12 第一混浴槽14 第二混浴槽16 預(yù)清洗裝置18 中間清洗裝置20 后清洗裝置步驟200、202、204、206、208、210、21具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1，其為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)10的功能方塊示意圖?；瘜W(xué)混浴沉積系統(tǒng)10用來(lái)在至少一背電極基板1 (在圖1中顯示一個(gè))的光電轉(zhuǎn)換層3上依序形成緩沖層及氧化鋅窗口層，其中背電極基板1及在其上所形成的光電轉(zhuǎn)換層3的設(shè)計(jì)常見(jiàn)于現(xiàn)有技術(shù)中，簡(jiǎn)單地說(shuō)，背電極基板I的基板可由鈉鈣玻璃(soda-limeglass)所組成及背電極基板I的背電極可由鑰、鉭、鈦、釩或鋯的其中之一所組成，而光電轉(zhuǎn)換層3可由銅銦鎵硒(CIGS)化合物所組成，但不受此限，也就是說(shuō)，化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)10也可應(yīng)用在由其它常見(jiàn)應(yīng)用在太陽(yáng)能電池上的材質(zhì)所組成的背電極基板及光電轉(zhuǎn)換層上。需注意的是，化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)10也可以批次式浸泡的方式以同時(shí)在多片背電極基板上形成緩沖層及氧化鋅窗口層，以進(jìn)一步地提升制程產(chǎn)能。由圖1可知，化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)10包括第一混浴槽12及第二混浴槽14。第一混浴槽12用來(lái)存放緩沖層化學(xué)溶液，緩沖層化學(xué)溶液用來(lái)反應(yīng)生成相對(duì)應(yīng)的緩沖層在光電轉(zhuǎn)換層3上，其中緩沖層可由一陽(yáng)離子及一陰離子所組成，在此實(shí)施例中，陽(yáng)離子可選自由鋅離子、鎘離子、汞離子、鋁離子、鎵離子、銦離子所組成的群組的至少其中之一，陰離子選自由氧離子、硫離子、硒離子、氫氧根離子所組成的群組的至少其中之一，舉例來(lái)說(shuō)，緩沖層可為如硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)、硫化鋅鎘(CdZnS)或硫化銦(In2S3)等化合物所組成。第一混浴槽12與第二混浴槽14為一連續(xù)式配置(in-line arrangement),也就是說(shuō)第二混浴槽14鄰近于第一混浴槽12且位于同一生產(chǎn)線上，因此在完成緩沖層薄膜的鍍膜程序后，就可以立刻進(jìn)行氧化鋅窗口層的鍍膜程序。第二混浴槽14用來(lái)存放窗口層化學(xué)溶液，一般來(lái)說(shuō)，窗口層化學(xué)溶液可包括過(guò)氧化氫溶液、氨水及含鋅離子溶液(可為硫酸鋅、醋酸鋅或氯化鋅水溶液)，窗口層化學(xué)溶液用來(lái)形成氧化鋅窗口層在緩沖層上。此外，為了確保上述緩沖層及氧化鋅窗口層的形成品質(zhì)，如圖1所示，化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)10可還包括預(yù)清洗裝置16、中間清洗裝置18，及后清洗裝置20。預(yù)清洗裝置16用來(lái)在背電極基板I進(jìn)入第一混浴槽12前，清洗背電極基板I。中間清洗裝置18用來(lái)在背電極基板I進(jìn)入第二混浴槽14前，清洗背電極基板I。后清洗裝置20用來(lái)在背電極基板I離開(kāi)第二混浴槽14后，清洗背電極基板I。如此一來(lái)，通過(guò)在形成上述緩沖層的前后及在形成上述氧化鋅窗口層后將背電極基板I清洗干凈的方式，化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)10就可以確保緩沖層與氧化鋅窗口層的形成質(zhì)量及在后續(xù)制程中不會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)摻雜在沉積材料與背電極基板I之間的情況。接下來(lái)，請(qǐng)參照?qǐng)D2，其為使用圖1的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)10以在具有光電轉(zhuǎn)換層3的背電極基板I上形成緩沖層及氧化鋅窗口層的化學(xué)混浴沉積方法的流程圖。所述化學(xué)混浴沉積方法包括下列步驟。步驟200:預(yù)清洗裝置16清洗背電極基板I ;步驟202:將背電極基板1浸泡于第一混浴槽12的緩沖層化學(xué)溶液中，以形成緩沖層在背電極基板I的光電轉(zhuǎn)換層3上；步驟204:從第一混浴槽12內(nèi)取出背電極基板1 ;步驟206:中間清洗裝置18清洗背電極基板1 ;步驟208:將背電極基板I浸泡于第二混浴槽14的窗口層化學(xué)溶液中，以形成氧化鋅窗口層在緩沖層上；步驟210:從第二混浴槽14內(nèi)取出背電極基板1 ;步驟212:后清洗裝置20清洗背電極基板1。于此針對(duì)上述步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，在完成在背電極基板1上的光電轉(zhuǎn)換層3的成型后，可先使用預(yù)清洗裝置16將背電極基板I清洗干凈(步驟200)，以清除在形成光電轉(zhuǎn)換層3的過(guò)程所殘留在背電極基板1上的雜質(zhì)，以防止不必要的雜質(zhì)摻雜在光電轉(zhuǎn)換層3與后續(xù)所欲形成的緩沖層之間。至于背電極基板I與光電轉(zhuǎn)換層3的相關(guān)制程常見(jiàn)于現(xiàn)有技術(shù)中，簡(jiǎn)單地說(shuō)，可使用一濺鍍機(jī)或其它電極成型技術(shù)在背電極基板I的基板上進(jìn)行背電極的成型，并接著使用薄膜沉積技術(shù)或其它薄膜成型技術(shù)而在背電極基板I上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換層3的成型。
接下來(lái)，可將已清洗干凈的背電極基板I浸泡于第一混浴槽12的緩沖層化學(xué)溶液中(步驟202)，此時(shí)，緩沖層就可以形成且均勻分布在背電極基板1的光電轉(zhuǎn)換層3上。在完成緩沖層的成型后，可將背電極基板I從第一混浴槽12中取出(步驟204)，并隨后使用中間清洗裝置18將已沉積有緩沖層的背電極基板I清洗干凈(步驟206)，以清除在形成緩沖層的過(guò)程所殘留在背電極基板I上的雜質(zhì)，以防止不必要的雜質(zhì)摻雜在緩沖層與后續(xù)所欲形成的氧化鋅窗口層之間。接下來(lái)，可將已清洗干凈的背電極基板I浸泡于第二混浴槽14的窗口層化學(xué)溶液中(步驟208)，此時(shí)，氧化鋅窗口層就可以形成且均勻分布在背電極基板I的緩沖層上。最后，可將背電極基板1從第二混浴槽14中取出(步驟210)，并隨后使用后清洗裝置20將已沉積有氧化鋅窗口層的背電極基板I清洗干凈(步驟212)，以清除在形成氧化鋅窗口層的過(guò)程所殘留在背電極基板I上的雜質(zhì)，以防止不必要的雜質(zhì)影響到太陽(yáng)能電池的后續(xù)制程質(zhì)量。由上述步驟可知，本發(fā)明所提供的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)使用將具有光電轉(zhuǎn)換層的背電極基板依序浸泡于第一混浴槽及第二混浴槽中以分別形成緩沖層及氧化鋅窗口層在光電轉(zhuǎn)換層上的方式，以達(dá)到取代現(xiàn)有技術(shù)需額外使用濺鍍機(jī)以將氧化鋅窗口層形成在緩沖層上的方式的目的。此外，第一混浴槽與第二混浴槽為連續(xù)式配置，如此一來(lái)，在省略濺鍍機(jī)的配置及可不需額外將背電極基板從化學(xué)混浴沉積設(shè)備中取出以移動(dòng)至濺鍍?cè)O(shè)備中的設(shè)計(jì)下，本發(fā)明不僅可解決上述制程稼動(dòng)率下降的問(wèn)題，從而提升太陽(yáng)能電池的制程產(chǎn)能，同時(shí)也可有效地降低太陽(yáng)能電池在形成緩沖層與氧化鋅窗口層上所需耗費(fèi)的設(shè)備配置成本及制程時(shí)間。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)用以在具有一光電轉(zhuǎn)換層的至少一背電極基板上形成一緩沖層及一氧化鋅窗口層，所述化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)包括: 一第一混浴槽，用來(lái)存放一緩沖層化學(xué)溶液，當(dāng)所述背電極基板進(jìn)入所述第一混浴槽以浸泡于所述緩沖層化學(xué)溶液中時(shí)，所述緩沖層化學(xué)溶液反應(yīng)生成所述緩沖層在所述光電轉(zhuǎn)換層上 '及 一第二混浴槽，用來(lái)存放一窗口層化學(xué)溶液，當(dāng)所述背電極基板進(jìn)入所述第二混浴槽以浸泡于所述窗口層化學(xué)溶液中時(shí)，所述窗口層化學(xué)溶液反應(yīng)生成所述氧化鋅窗口層在所述緩沖層上，所述第一混浴槽與所述第二混浴槽為一連續(xù)式配置。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述緩沖層由一陽(yáng)離子及一陰離子所組成，所述陽(yáng)離子選自由鋅離子、鎘離子、汞離子、鋁離子、鎵離子、銦離子所組成的群組的至少其中之一，所述陰離子選自由氧離子、硫離子、硒離子、氫氧根離子所組成的群組的至少其中之一。
3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述窗口層溶液包括過(guò)氧化氫溶液、氨水及含鋅離子溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)，其特征在于，所述化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)還包括: 一預(yù)清洗裝置，用來(lái)在所述背電極基板進(jìn)入所述第一混浴槽前，清洗所述背電極基板； 一中間清洗裝置，用來(lái)在所述背電極基板進(jìn)入所述第二混浴槽前，清洗所述背電極基板；及 一后清洗裝置，用來(lái)在所述背電極基板離開(kāi)所述第二混浴槽后，清洗所述背電極基板。
5.一種化學(xué)混浴沉積方法，其特征在于，所述化學(xué)混浴沉積方法用以在具有一光電轉(zhuǎn)換層的至少一背電極基板上形成一緩沖層及一氧化鋅窗口層，所述化學(xué)混浴沉積方法包括: 將所述背電極基板浸泡于一第一混浴槽的一緩沖層化學(xué)溶液中，以形成所述緩沖層在所述光電轉(zhuǎn)換層上； 從所述第一混浴槽內(nèi)取出所述背電極基板；及 將所述背電極基板浸泡于一第二混浴槽的一窗口層化學(xué)溶液中，以形成所述氧化鋅窗口層在所述緩沖層上，所述第一混浴槽與所述第二混浴槽為一連續(xù)式配置。
6.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)混浴沉積方法，其特征在于，所述化學(xué)混浴沉積方法還包括: 在將所述背電極基板浸泡于所述第一混浴槽的所述緩沖層化學(xué)溶液中前，清洗所述背電極基板。
7.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)混浴沉積方法，其特征在于，所述化學(xué)混浴沉積方法還包括: 在將所述背電極基板浸泡于所述第二混浴槽的所述窗口層化學(xué)溶液中前，清洗所述背電極基板。
8.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)混浴沉積方法，其特征在于，所述化學(xué)混浴沉積方法還包括: 從所述第二混浴槽內(nèi)取出所述背電極基板；及清洗所述背電極基板。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種化學(xué)混浴沉積系統(tǒng)，用以在具有光電轉(zhuǎn)換層的背電極基板上形成緩沖層及氧化鋅窗口層，包括分別用來(lái)存放緩沖層化學(xué)溶液及窗口層化學(xué)溶液的第一及第二混浴槽。背電極基板浸泡于緩沖層化學(xué)溶液中以反應(yīng)生成緩沖層在光電轉(zhuǎn)換層上。背電極基板浸泡于窗口層化學(xué)溶液中以反應(yīng)生成氧化鋅窗口層在緩沖層上。第一與第二混浴槽為一連續(xù)式配置。本發(fā)明使用將背電極基板依序浸泡于第一混浴槽及第二混浴槽中以分別形成緩沖層及氧化鋅窗口層在光電轉(zhuǎn)換層上的方式，以降低太陽(yáng)能電池在形成緩沖層與氧化鋅窗口層上所需耗費(fèi)的成本及制程時(shí)間。
文檔編號(hào)H01L21/02GK103103504SQ20121006371
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者李適維, 王隆杰 申請(qǐng)人:綠陽(yáng)光電股份有限公司