专利名称：沉积材料的热蒸发设备、用途和方法
技术领域：
本发明涉及用于将多种薄膜以高沉积速率沉积在基材上的热蒸发
设备，和更具体地本发明涉及特别是当沉积腐蚀性材料例如硒(Se)时 改进这样的设备以获得更耐用的热蒸发设备。
背景技术：
例如，在制备CIS太阳能电池组件的Cu(In，Ga) (S，Se)2半导体层 过程中，热气相沉积法(本文称为"TVD")是沿用已久的将硒(Se)薄膜 ;兄积在大表面基材上的方法。
在用于制备含热气相沉积材料薄膜的装置的工业生产工艺中，需 遵守数个通用要求。例如，当TVD在高温下进行时可以实现需要十分 高的沉积速率的工业生产工艺以满足对效率的要求。另外的要求涉及 用于TVD的设备的耐用性。因为较高的温度导致更大的磨损和降低的 设备寿命周期，所以前一个要求与后一个要求互相抵触。此外，更高 的温度增加了待通过TVD沉积的材料的受污染风险，特别是当要沉积 腐蚀性材料例如硒(Se)时。特别地，在太阳能电池半导体CIS薄膜领 域，这种污染可能在半导体中产生劣化其性能的杂质阱。最终，由于 高处理温度引起的高腐蚀影响使得难以实现工业生产工艺另外要求的 设备性能的稳定性。
DE 100 H 5!30 Cl描述了带有细长蒸气出口管和在蒸气出口管内 部同轴放置的加热棒的蒸气源。DE 100 21 530 Cl的蒸气源特别设计 用于CIS薄膜太阳能电池的生产工艺。在两个熔炉中加热待沉积的材 料从而产生蒸气和将蒸气供应至含出口开孔的加热后蒸气出口管，蒸 气通过蒸气出口管从蒸气源排出以被沉积在基材上。DE 100 21 530 Cl 中提到在CIS太阳能电池生产工艺中可序列排布连续使用数个蒸气源以沉积不同材料。
EP 1 424 404 A描述了含电加热熔炉的热蒸发设备，待沉积的材
料在熔炉中储存和熔化以产生蒸气。在含出口开孔的蒸气管中接收蒸
气，蒸气管的出口开孔允许蒸气从蒸气管排出。蒸气管被加热器包覆， 和排布辐射反射器以将加热器提供的热导向蒸气管。
存在对可在高沉积速率下沉积任意的材料包括腐蚀性材料例如硒 (Se)的热蒸发设备的需求。
还存在对可在多至和高于400。C的高温下、和在甚至更高的温度下 操作以获得高沉积速率的热蒸发设备的需求。
另外还存在对即使在高温和在腐蚀性材料例如硒(Se)存在下耐磨 损的热蒸发设备的需求。
另外还存在对特别适用于在CIS太阳能电池的生产工艺中使用的 热蒸发设备的需求。
发明内容
本发明提供一种用于将材料沉积在基材上的热蒸发设备，所述设 备包括
-材料储存装置，用于接收待沉积的材料，其中至少设置与材料蒸 气接触的材料储存装置的表面是耐腐蚀材料的，例如但不限于以下物 质的材料石英、熔融二氧化硅、陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC);
-加热装置，用于加热材料储存装置中的材料以产生材料蒸气；
-蒸气出口装置，设置用于在其内部接收在所述材料储存装置中加 热后的材料蒸气，所述蒸气出口装置包括
-蒸气接收管，其具有蒸气出口通道，其中至少设置与材料蒸气接 触的蒸气接收管的表面是耐腐蚀材料的，例如但不限于以下物质的材 料石英、熔融二氧化硅、陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC)，和
-减辐射装置，设置用于使蒸气出口装置朝向所述基材的外表面表 现出低辐射，其中至少设置与材料蒸气接触的减辐射装置的表面是耐 腐蚀材料的，例如但不限于以下物质的材料熔融二氧化硅和陶瓷，和其中所述设备另外包括
-管加热装置，设置于所述蒸气出口装置的内部，优选为沿所述蒸 气接收管的纵轴延伸或与所述蒸气接收管的纵轴平行的线型管加热装 置，所述管加热装置提供有设置与材料蒸气接触和由耐腐蚀材料形成 的耐腐蚀外表面，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石 英、熔融二氧化硅、陶瓷和石墨。
在权利要求1中也描述了上述的热蒸发设备。在从属权利要求中 描述了优选的实施方案。
所述热蒸发设备允许在高沉积速率下沉积腐蚀性材料例如硒 (Se)。与蒸气接触的组件的表面是耐腐蚀材料的。
通过减辐射装置可实现特别的有益效果，该效果允许即使在高温 例如高于350。C、 400°C、或高于400。C下操作蒸气出口装置时，至少 在朝向基材的方向上减少蒸气出口装置的热辐射，使得从蒸气出口装 置通过辐射对基材的加热降低至可接受的水平和到达基材的材料不会 从基材表面再次蒸发。在CIS太阳能电池的生产工艺中、和特别是用 于使硒沉积在CIS薄膜的前体上时可有利地使用所述设备。该前体包 括一系列组成待形成的CIS层的具有不同化学组成的层。在硒沉积之 后，需对前体进行热处理以形成CIS层。在硒沉积期间，带有前体的 基材的温度优选不超过一定的最大温度。所^最大温度通过考虑硒的 粘附系数测定，所述粘附系数是沉积和再蒸发之间平衡的量度标准。 硒沉积适合的最大温度是90°C，优选80。C，更优选70"C。
适宜地，减辐射装置表现出低辐射，这是由于它包含具有低辐射 系数的材料或由具有低辐射系数的材料制得。材料的辐射系数是由材 料辐射的能量与由相同温度的黑体辐射的能量的比，和通常表示为 O-l的无量纲数值s。当￡=1时是黑体。适宜地，减辐射装置的辐射 系数为0. 6或更小、优选O. 5或更小、更优选O. 3或更小。在常规操 作期间，基材方向上的辐射和辐射系数是特别相关的。
根据本发明另 一个方面的用于将材料沉积在基材上的热蒸发设备 包括-材料储存装置，用于接收待沉积的材料，所述材料储存装置由耐
腐蚀材料构成，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、 溶融二氧化硅、陶资、石墨和碳纤维强化碳(CFC);
-加热装置，用于加热材料储存装置中的材料以产生材料蒸气；和 -蒸气出口装置，设置用于在其内部接收在所述材料储存装置中加 热后的材料蒸气和具有蒸气出口通道，其中所述蒸气出口装置基本由 耐腐蚀材料构成，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石 英，熔融二氧化硅，陶资，石墨和碳纤维强化碳(CFC)，和其中所述蒸
气出口装置的气密程度使所述材料蒸气可获得充足的动态压力以将所 述材料均匀沉积在所述基材上。
权利要求21中也描述了上述的热蒸发设备。在从属权利要求中描 述了优选的实施方案。
本发明另外的优点是蒸气出口对于蒸发材料例如腐蚀性Se蒸气而 言是充分气密性的。这也允许建立用于均匀沉积蒸气材料的足够动态 压力。
本发明进一步涉及使用本发明的热蒸发设备以将材料沉积在基材 上，特别地其中所述材料是硒，和更特别地其中所述基材包括CIS层 的前体或前体层。
此外，本发明提供一种通过热蒸发将材料沉积到基材上的方法， 所述方法包括
-提供热蒸发设备，所述热蒸发设备包括用于接收待沉积材料的可 加热的材料储存装置；和设置用于在其内部接收在所述材料储存装置 中加热后的材料蒸气和具有蒸气出口通道的可加热的蒸气出口装置；
-在材料热蒸发期间选择基材的最大温度；
-提供用于蒸气、出口装置的减辐射装置，所述减辐射装置使朝向所 述基材的蒸气出口装置外表面表现出足够低的辐射，从而在材料热蒸 发期间使所述基材不被加热至高于最大温度；和
-操作热蒸发设备，包括加热材料储存装置和蒸气出口装置以蒸发 材料和将材料沉积在基材上。最大温度的选取考虑关于沉积后的材料从基材再蒸发的参数例如 粘附系数，和/或考虑基材或部分基材的热稳定性。
在具体的实施方案中，所述材料是硒，和更具体地所述基材包括
热平衡下的CIS层的前体或前体层，例如Cu、 In、 Ga和/或双层例如 Cu/Ga或In/Ga。后一种情况的区别在于例如在US 7 194 197中所描 述的通过将CIS组分共蒸发至热基材上形成CIS层。因为CIS膜形成 与沉积同时发生，所以在共蒸发中基材保持在比在CIS前体上沉积层 高很多的温度下。因此，对于在CIS前体层上的沉积来说，通过蒸发 设备向通常冷得多的基材辐射的热能是个特定问题。因此在本发明的 方法中，基材优选不包括CIS前体层。
下文将更详细地和参考
本发明的实施方案，其中 图1显示了本发明的热气相沉积设备的第一实施方案； 图2显示了本发明的热气相沉积设备的第一实施方案的截面图； 图h显示了本发明的热气相沉积设备的第一实施方案的减辐射管 的第一变体的透视图2b显示了本发明的热气相沉积设备的第一实施方案的减辐射管
的第二变体的透视图3显示了本发明的热气相沉积设备的第二实施方案； 图4显示了本发明的热气相沉积设备的第二实施方案的截面图； 图5显示了本发明的热气相沉积设备的任意实施方案的减辐射装 置的替代设置的截面图6显示了本发明的热气相沉积设备的第三实施方案；
图7显示了本发明的热气相沉积设备的第三实施方案的截面和
图8a-8c显示了本发明的热气相沉积设备的蒸气出口装置相对于 材料储存装置的不同设置。
对于在不同附图中使用的相同附图标记，它们表示相同或相似的对象。
具体实施例方式
参考图1。图1显示了允许在高速率下将材料沉积于基材上的本发 明的热气相沉积设备的第一实施方案。图1的设备包括用于接收待熔 化和蒸发的材料的材料储存装置l(其可以是例如熔炉)。可通过加热
装置2例如电加热器加热材料储存装置1，用于加热材料储存装置1 中储存的材料使得在材料储存装置1内部产生材料蒸气。材料储存装 置1也可称为材料储存容器1。加热装置2也可称为加热器2。
材料储存装置1包括设置用于与材料蒸气接触的耐腐蚀表面。耐 腐蚀表面可通过耐腐蚀材料例如石英、熔融二氧化硅、陶瓷、石墨或 碳纤维强化碳(CFC)提供。这些材料可耐受腐蚀性材料特别是Se和Se 蒸气。适合的陶瓷是Ah03。明显地，材料储存装置不仅表面而且整个 壁或主体部分均可以是耐腐蚀材料的。
图1中所示的设备另外包括相对于材料储存装置1设置的蒸气出 口装置3,使得在蒸气出口装置3的内部接收材料储存装置1中储存 的材料所产生的蒸气。蒸气出口装置3优选具有细长的圆筒状。
蒸气出口装置3包括在一端4a具有开孔的蒸气接收管4，形成用
于蒸气出口装置的蒸气的入口和蒸气接收管，使得蒸气接收管4的内 部与材料储存装置1的内部连通以允许材料蒸气从材料储存装置1扩
散至蒸气出口装置3中。蒸气接收管4优选具有细长的圆筒状。如图 1中所示，蒸气接收管4包括允许材料蒸气通过图1中的灰色三角所 表示的朝向基材5的方向从蒸气出口装置3流出的蒸气出口通道4b。 根据本发明，蒸气接收管4包括设置用于与材料蒸气接触的耐腐 蚀表面。设置用于与材料蒸气接触的蒸气出口装置和蒸气接收管的表 面或实际上其整个壁或主体由耐腐蚀材料制得。所述耐腐蚀表面可通 过耐腐蚀材料例如石英、熔融二氧化硅、陶资、石墨或碳纤维强化碳 (CFC)提供。
根据本发明的具体和单独的方面，设备的蒸气出口装置3另外包括减辐射装置6，例如图1中所示的在其内部容纳蒸气接收管4的减 辐射管6，用于在至少朝向基材5的方向上降低蒸气出口装置4的辐 射。由于提供了所述减辐射装置6,从蒸气出口装置3通过辐射对基 材5的加热降低从而基材的温度可保持在可接受的水平和到达基材的 材料不会从基材表面再蒸发。减辐射装置6优选具有细长的圓筒状。
减辐射装置6包括设置用于与材料蒸气接触的耐腐蚀表面。所述 耐腐蚀表面可通过耐腐蚀材料例如熔融二氧化硅、陶瓷提供。
通过选择适用于具体应用的用于蒸气接收管4和减辐射装置6的 材料的组合，蒸气接收管4和/或减辐射装置6对蒸气出口装置3的气 密性作出贡献，然而可达到的气密性程度根据所选取的材料而有所不 同。在任意情况下，根据本发明这个方面选取的材料允许蒸气接收管 4和/或减辐射装置6使蒸气出口装置3足够气密，从而当在本发明的 设备的材料储存装置1中加热材料时，获得足够程度的用于使材料蒸 气从蒸气出口装置3流出以向基材5扩散和到达基材5所需的气压。 根据本发明的具体和单独的方面获得的气密性使蒸气出口装置3可建 立用于蒸气材料均匀沉积的足够动态压力。
可例如通过比较由蒸气出口通道4b流出的材料蒸气的量与本发明
的热蒸发设备中产生的材料蒸气的总量，观测上述的气密性。在优选 的实施方案中，设置蒸气出口装置使得材料储存装置中产生的材料蒸 气的75。/。或更多通过蒸气出口通道4b从蒸气出口装置3流出。根据本 发明，可进一步增加气密性使得本发明的设备中产生的材料蒸气的 90%或更多或甚至至少99%通过蒸气出口通道4b从蒸气出口装置3流 出。特别适用的材料是高密度石墨，和另一选择是涂覆的CFC。
减辐射装置6提供有蒸气通道通孔6a，该蒸气通道通孔6a与蒸气 接收管4的蒸气出口通道4b对齐，使得通过蒸气接收管4中的蒸气出 口通道4b从蒸气出口装置3流出的材料蒸气可基本不受阻碍地朝基材 5扩散。为此，减辐射装置6的蒸气通道通孔的直径等于或大于蒸气 接收管4的蒸气出口通道4b的直径。
根据本发明，图1中所示的设备另外包括管加热装置7，该实施方
12案中示出的管加热装置7是设置于蒸气接收管4中的线型管加热装置 使得线型管加热装置7的纵轴与蒸气接收管4的纵轴平行和优选一致。 线型加热装置7加热蒸气出口装置3和防止蒸气出口装置3内部的材
料蒸气冷凝和/或形成液滴。
在图1中所示的实施方案中，线型管加热装置7包括加热元件7a 和加热元件壳(盖)7b，其中加热元件7a设置于加热元件壳7b中。加 热元件7a和加热元件壳7b中，仅后者的外表面朝向蒸气接收管4的 内部和与材料蒸气接触。
根据本发明，线型管加热装置7包括例如通过上述加热元件壳7b 提供的耐腐蚀外表面，其中耐腐蚀表面通过耐腐蚀材料例如石英、熔 融二氧化硅、陶瓷和石墨提供。
有利地，线型加热装置7是卣化鴒IR加热器，即包括用于向卣化 鴒灯提供电能的电接触例如两个电接触器7d的卣化钨灯。
图2显示了蒸气出口装置3在图1中所示的线A-A处的截面图。 从图2可以看出设置减辐射装置6包覆蒸气接收管4，和设置蒸气接 收管4的蒸气出口通道4b与减辐射装置6的蒸气通道通孔6a (特别地， 使它们对齐)使得蒸气通过所述通道从蒸气出口装置3的内部流出。从 图2可以看出蒸气接收管4和减辐射装置6优选具有圆筒状截面。在 示出的本发明的实施方案中还可以看出蒸气接收管4、减辐射装置6 和线型管加热装置7相对于它们的纵轴同心排布。
在图2a中所示的如上所述的减辐射管6包括各蒸气通道通孔6a。 应注意，代替如上所述的各蒸气通道通孔6a,减辐射装置6可以配有 如图2b中所示的细长的蒸气通道槽6b,其与蒸气接收管4的蒸气出 口通道4b对齐。
图3显示了与第一实施方案在数个方面相似的本发明的热气相沉 积设备的第二实施方案。因此，图3中所示的设备包括用于接收待熔 化和蒸发的材料的材料储存装置1以及用于加热材料储存装置1中储 存的材料的加热装置2。另外，根据第二实施方案的设备包括相对于 材料储存装置l设置的蒸气出口装置3使得材料储存装置1中储存的材料产出的蒸气在蒸气出口装置3的内部被接收。如图3中所示，蒸 气出口装置3包括具有一个开口端部4a和蒸气出口通道4b的蒸气接 收管4，使得材料蒸气以朝向基材5的方向流出蒸气出口装置3。如图 3中所示，蒸气出口装置3中提供有线型管加热装置7。本发明设备的 第二实施方案的进一步细节参考上述对第一实施方案的说明。
本发明设备的第二实施方案也包括减辐射装置6，然而该减辐射装 置6通过在蒸气接收管4的至少一部分表面上的减辐射层6提供。如 图3中所示，减辐射层6使得蒸气接收管4的蒸气出口通道4b处于打 开状态从而不阻止蒸气从本发明第二实施方案的设备中的蒸气出口装 置3的内部流出。
图4是蒸气出口装置3在图3中所示线A-A处的截面图。从图4 可看出，在本发明设备的第二实施方案中，减辐射层6设置于蒸气接 收管4的表面上和蒸气出口通道4b处于打开状态以使材料蒸气流过。
图5显示了第二实施方案的减辐射层6的替代设置。然而该替代 设置的原则是可适用于本发明任意实施方案的减辐射装置。从图5可 看出，根据替代设置仅在蒸气接收管4的一部分表面上提供减辐射层 6，使得蒸气出口装置3朝向基材5的表面部分被减辐射层6所覆盖。
图6显示了本发明设备的第三实施方案。根据第三实施方案的设 备包括根据第一实施方案设备的所有特征，从而可参照上述的相应说 明。然而根据第三实施方案，所述设备另外包括用于吸收由线型管加 热装置7释放的热辐射和通过将能量保持在蒸气出口装置3中以加热 材料蒸气提升效率的辐射吸收装置8。为实现所需的效率提升，辐射 吸收装置8的吸收速率和特别是吸收系数分别比蒸气接收管4的吸收 速率和特别是吸收系数高和优选高出50%。辐射吸收装置设置在蒸气 出口装置和蒸气出口管的内部。
如果蒸气接收管4的材料对加热装置的辐射的透射程度使得由蒸 气出口装置的加热装置例如线型管加热装置7释放的热辐射基本通过 蒸气接收管4，则辐射吸收装置8是特别有利的。例如，如果蒸气接 收管4由例如石英的材料制得、辐射吸收装置由例如CFC、石墨、TiN或SiN的材料制得是特别有利的。随后辐射吸收装置吸收吸收来自加 热装置的辐射能量，通过在可被蒸气接收管吸收的不同波长下的辐射 本身和/或通过热传导传递热能。通常，根据本发明，辐射吸收装置8 包括设置用于与材料蒸气接触的耐腐蚀表面。耐腐蚀表面可通过耐腐 蚀材料例如陶瓷、TiN、 SiN、石墨或碳纤维强化碳(CFC)提供。
如图6中所示，辐射吸收装置8可通过设置于蒸气出口装置3的 蒸气接收管4内部的辐射吸收管8提供。辐射吸收管8可与蒸气接收 管4大范围接触或限制接触使得辐射吸收管8和蒸气接收管4之间仅 在某些确定的位置8a存在接触。替代地，辐射吸收装置8可通过辐射 吸收层提供，所述辐射吸收层以与上述的减辐射层类似的排布设置于 蒸气接收管4的内表面上。在任意情况下，辐射吸收装置8包括与蒸 气接收管4的蒸气出口通道4b对齐的蒸气通道通孔8b以使蒸气基本 不受阻碍的从本发明设备的蒸气出口装置3内部流出。
根据一个替代实施方案，辐射吸收装置8可通过分别与线型加热 装置7邻近设置于蒸气出口装置3的内部和在其内部容纳线型加热装 置的辐射吸收管提供。另外，辐射吸收装置8可通过线型加热装置7 表面上的辐射吸收层提供，所述辐射吸收层可为涂层。根据两个替代 实施方案，辐射吸收装置8可有效吸收线型加热装置的短波IR辐射和 发出长波IR辐射(黑体辐射)。短波的波长低于1-4微米之间的上限例 如低于2微米。
图7显示了蒸气出口装置3在图6中所示的线A-A处的截面图。 从图7可看出，辐射吸收装置8被蒸气接收管4所包覆，和设置蒸气 接收管4的蒸气出口通道4b与辐射吸收装置8的蒸气通道通孔8a使 蒸气通过所述通道从蒸气出口装置3的内部流出。从图7可看出，辐 射吸收装置8优选具有圆筒截面。从本发明所示出的实施方案还可看 出，蒸气接收管4、减辐射装置6、线型管加热装置7和辐射吸收装置 8相对于它们的纵轴同心设置。
另外，根据本发明的一个有利实施方案，设备包括如图1、 5和6 中以虚线表示的阀装置9，其设置使得蒸气出口装置3的内部可被关闭以停止通过蒸气接收管的蒸发。
根据本发明，阀装置9由耐腐蚀材料例如上迷材料构成。另外， 根据本发明另一个有利实施方案，所述设备包括冷却装置(2a)以快速 冷却材料储存装置(l)和其中含有的材料。当关闭和维修机器时，所述 冷却装置允许快速停止蒸发。冷却剂可以以气态或液态形式提供。
在目前为止所讨论的本发明热蒸发设备的实施方案中，材料储存 装置设置用于将所述蒸气提供至所述蒸气出口装置的所述蒸气接收管 端部，特别是直立的蒸气接收管的下端。
如本发明实施方案示意图的图8a-8c所示，应注意材料储存装置1 和蒸气接收装置3的排布可与图1、 5和6中所示的排布不同。如图 8a中所示，蒸气出口装置3可设置在材料储存装置1的一侧。如图8b 中所示，蒸气出口装置3可弯曲任意的角度例如90° 。如图8c中所 示，可提供第二材料储存装置l'和第二加热装置2'使得第一材料储存 装置1和第一加热装置2设置在蒸气出口装置3的一端和第二材料储 存装置l'和第二加热装置2'设置在蒸气出口装置3的另一端。图8a-8c 中也显示了基材5的位置。因此，可将第二材料储存装置设置在蒸气 接收管的端部。
当在说明书或权利要求中提及耐腐蚀物体、表面或材料时，特别 地其可为非金属物体、表面或材料。适合的耐腐蚀陶瓷可以是A1203。 耐腐蚀性的量度可以是在特定蒸气压力和组成下的确定气氛中材料表 面的重量增加(例如mg/cm2)。对于硒蒸发器，在300-600。C的温度下 置于硒气氛中10天后，5mg/cn^的最大重量增加、优选最大lmg/cm2 被认为是充分耐腐蚀的。已发现例如石墨表现出小于lmg/ci^的重量 增加。作为对比，所测试的数种钢材表现出10-50mg/cm2的重量增加。
权利要求
1. 用于将材料沉积在基材上的热蒸发设备，所述设备包括-材料储存装置，用于接收待沉积的材料，其中至少设置与材料蒸气接触的材料储存装置的表面是耐腐蚀材料的，例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC)；-加热装置，用于加热材料储存装置中的材料以产生材料蒸气；-蒸气出口装置，设置用于在其内部接收在所述材料储存装置中加热后的材料蒸气，所述蒸气出口装置包括-蒸气接收管，其具有蒸气出口通道，其中至少设置与材料蒸气接触的蒸气接收管的表面是耐腐蚀材料的，例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC)，和-减辐射装置，设置用于使蒸气出口装置朝向所述基材的外表面表现出低辐射，其中至少设置与材料蒸气接触的减辐射装置的表面是耐腐蚀材料的，例如但不限于以下物质的材料熔融二氧化硅和陶瓷，和其中所述设备另外包括-管加热装置，设置于所述蒸气出口装置的内部，优选为沿所述蒸气接收管的纵轴延伸或与所述蒸气接收管的纵轴平行的线型管加热装置，所述管加热装置提供有与材料蒸气接触和由耐腐蚀材料形成的耐腐蚀外表面，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、陶瓷和石墨。
2. 权利要求1的热蒸发设备，其中所述减辐射装置是在其内部容 纳所述蒸气接收管的减辐射管。
3. 权利要求2的热蒸发设备，其中所述减辐射管包括与所述蒸气 接收管的蒸气出口通道对齐的至少一个蒸气通道通孔或蒸气通道槽。
4. 权利要求1的热蒸发设备，其中所述减辐射装置是所述蒸气接 收管外表面上的减辐射层，所述层设置在朝向所述基材的所迷蒸气接 收管的至少一部分表面上。
5. 权利要求l-4任一项的热蒸发设备，另外包括辐射吸收装置，所述辐射吸收装置包括设置与材料蒸气接触的耐腐蚀表面，所述耐腐 蚀表面通过耐腐蚀材料提供，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC),用 于吸收由所述线型管加热装置释放的辐射。
6. 权利要求5的热蒸发设备，其中所述辐射吸收装置是在所述蒸 气接收管中提供的辐射吸收管。
7. 权利要求6的热蒸发设备，其中所述辐射吸收装置包括与所述 蒸气接收管的所述蒸气出口通道对齐的蒸气通道通孔。
8. 权利要求6的热蒸发设备，其中所述辐射吸收装置是在所述蒸 气接收管内表面上提供的辐射吸收层。
9. 权利要求l-8任一项的热蒸发设备，其中所述管加热装置包括 加热元件和容纳所述加热元件的加热元件壳，使得只有加热元件壳的 表面朝向所迷蒸气接收管的内部。
10. 权利要求1-9任一项的热蒸发设备，另外包括设置用于控制 流体通过所述蒸气接收管的阀装置，所述阀装置包括设置与材料蒸气 接触的耐腐蚀表面，所述耐腐蚀表面由耐腐蚀材料提供，所述耐腐蚀 材料例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、陶瓷、石 墨和碳纤维强化碳(CFC)。
11. 权利要求l-10任一项的热蒸发设备，另外包括用于快速冷却 材料储存装置的冷却装置。
12. 权利要求l-ll任一项的热蒸发设备，其中提供第二材料储存 装置和第二加热装置以将蒸气供应至所述蒸气出口装置的所述蒸气接收管。
13. 权利要求1-12任一项的热蒸发设备，其中蒸气接收管和/或 减辐射装置为蒸气出口装置提供充分的气密性，使得当在材料储存装 置中加热材料时获得所需气压。
14. 权利要求18的热蒸发设备，其中通过适当选取蒸气接收管和 /或减辐射装置的材料实现所述气密性。
15. 用于将材料沉积在基材上的热蒸发设备，所述设备包括-材料储存装置，用于接收待沉积的材料，所述材料储存装置由耐腐蚀材料构成，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、 熔融二氧化硅、陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC);-加热装置，用于加热材料储存装置中的材料以产生材料蒸气；和 -蒸气出口装置，设置用于在其内部接收在所述材料储存装置中加 热后的材料蒸气和具有蒸气出口通道，其中所述蒸气出口装置基本由 耐腐蚀材料构成，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石 英、熔融二氧化硅、陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC)，和其中所述蒸 气出口装置的气密程度使所述材料蒸气可获得充足的动态压力以将所 述材料均匀沉积在所述基材上。
16. 权利要求15的热蒸发设备，其中所述蒸气出口装置的气密程 度使所述材料蒸气的75%或更多、优选90%或更多通过所述蒸气出口通 道从蒸气出口装置流出。
17. 权利要求15或16的热蒸发设备，其中所述蒸气出口装置包 括具有蒸气出口通道的蒸气接收管，所述蒸气接收管由耐腐蚀材料 构成，所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二 氧化硅、陶资、石墨和碳纤维强化碳(CFC);和减辐射装置，其设置使蒸气出口装置朝向所述基材的外表面表现出低辐射，所述减辐射装置 由熔融二氧化硅和陶瓷的耐腐蚀材料构成，但不限于这些材料。
18. 权利要求17的热蒸发设备，另外包括设置在所述蒸气出口装 置内部的管加热装置，优选为与所述蒸气接收管的纵轴平行延伸的线 型管加热装置，所述管加热装置提供有由耐腐蚀材料构成的外表面， 所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、 陶资和石墨。
19. 权利要求15-18任一项的热蒸发设备，另外包括用于蒸气出 口装置的减辐射装置，特别地其中所述减辐射装置是在其内部容纳所 述蒸气接收管的减辐射管或者在所述蒸气接收管外表面上的减辐射层 之一，所述层设置于朝向所述基材的所述蒸气接收管的至少一部分表 面上。
20. 权利要求15-19任一项的热蒸发设备，另外包括由耐腐蚀材 料构成的辐射吸收装置，用于吸收由所述线型管加热装置释放的辐射， 所述耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、 陶瓷、石墨和碳纤维强化碳(CFC)。
21. 权利要求15-20任一项的热蒸发设备，另外包括设置用于关 闭所述蒸气出口装置的阀装置，所述阀装置由耐腐蚀材料构成，所述 耐腐蚀材料例如但不限于以下物质的材料石英、熔融二氧化硅、陶 资、石墨和碳纤维强化碳(CFC)。
22. 权利要求15-32任一项的热蒸发设备，另外包括用于快速冷却材料储存装置的冷却装置。
23. 权利要求l-22任一项的热蒸发设备用于将材料沉积在基材上 的用途。
24. 权利要求23的用途，其中材料是硒。
25. 权利要求23或24的用途，用于生产光伏电池的过程，特别 是CIS太阳能电池组件，更特别是在CIS前体层上沉积层。
26. —种通过热蒸发将材料沉积到基材上的方法，所述方法包括 -提供热蒸发设备，所述热蒸发设备包括用于接收待沉积的材料的可加热的材料储存装置；和设置用于在其内部接收在所述材料储存装置 中加热后的材料蒸气和具有蒸气出口通道的可加热的蒸气出口装置； -在材料热蒸发期间选择基材的最大温度；-提供用于蒸气出口装置的减辐射装置，设置所述减辐射装置使朝 向所述基材的蒸气出口装置外表面表现出足够低的辐射，从而在材料 热蒸发期间使所述基材不被加热至高于所述最大温度；和-操作热蒸发设备，包括加热材料储存装置和蒸气出口装置以蒸发 和在基材上沉积材料。
27. 权利要求26的方法，其中所述热蒸发设备是权利要求1-22 任一项的设备。
28. 权利要求26或27的方法，其中所述材料是硒，和特别地其 中所述基材包括CIS前体层。
全文摘要
用于将材料沉积在基材上的热蒸发设备，所述设备包括材料储存装置；加热装置以在材料储存装置中产生材料蒸气；蒸气出口装置，包括具有蒸气出口通道的蒸气接收管和设置使蒸气出口装置朝向所述基材的外表面表现出低辐射的减辐射装置，和其中所述设备另外包括在所述蒸气出口装置内部的管加热装置，其中至少设置与材料蒸气接触的材料储存装置、加热装置、减辐射装置以及管加热装置的表面是耐腐蚀材料。另外，用于将材料沉积在基材上的热蒸发设备包括设置用于在其内部接收在材料储存装置中加热的材料蒸气和具有蒸气出口通道的蒸气出口装置，其中所述蒸气出口装置基本由耐腐蚀材料构成和气密程度使所述材料蒸气可获得充足的动态压力以将所述材料均匀沉积在所述基材上。以及所述设备的用途，和通过热蒸发将材料沉积到基材上的方法。
文档编号C23C14/24GK101454478SQ200780019328
公开日2009年6月10日 申请日期2007年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者V·普罗布斯特, W·斯泰特尔 申请人:壳牌可再生能源有限公司