用于基板镀膜的设备的制造方法

文档序号:9176835
用于基板镀膜的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于呈平板形基板的镀膜的设备,尤其是用于太阳能电池制造的玻璃基板的镀膜
【背景技术】
[0002]在未来的能量生产中,太阳能电池将扮演着重要的角色。目前,尤其是薄膜太阳能电池在如下方面有优点,即较少材料消耗并适用于产业化生产。碲化镉(CdTe)基薄膜太阳能电池适合于作为下一代高效薄膜太阳能电池的首选。CdTe材料的能隙为1.45eV,因此特别地适合用于吸收阳光,进而可以借助CdTe薄膜太阳能电池获得高的效率。通常将CdTe作为带有硫化镉(CdS)的顶层结构应用,以便制造所需的pn结,该pn结由p型的CdTe层和η型的CdS层组成。在此情况下,CdS在一定程度上作用为视窗,并且从可见光中吸收仅一小部分,而其余部分透过CdS层到达CdTe层被其吸收,产生形成光电压的载流子。
[0003]在CdTe基薄膜太阳能电池的制造中,通常将玻璃用作基板。从基板开始,然后以如下顺序沉底膜层,即,前电极层、n-CdS层、P-CdTe层、背电极层。目前,透明能导电氧化物(TCO,transparent conductive oxide)用前电极层,其中,通常使用铟掺杂的氧化锡(ITO) ο另外的公知的TCO是氟掺杂的氧化锡(FTO)或者铝掺杂的氧化锌(AZO)。以下不详细探究前电极层的制造。
[0004]金属层用作背电机层,其中,为了提高太阳能电池的稳定性并且为了欧姆地适配CdTe层,部分地加入额外的层。
[0005]以下涉及到基板时,以如下为前提,即基板上的必须的准备工作,正如前电极层的镀膜、清洗和剖光等步骤已经完成。
[0006]当谈到基板温度时,是指下侧的表面温度,也就是向下指向的、通常是指TCO镀膜侦U。该下侧的表面温度如上侧温度一样,非接触地通过温度传感器来确定。对专业技术人员公知的是这些材料以及设备的其他材料单独地、或者连同联接在设备前或后的材料一起地传输到一个或多个材料处理设施,该材料处理设施基于这些材料在考虑到整个过程的情况下,完成各单个设施的控制。依据本实用新型的方法受到控制。
[0007]事实证明,近空间升华(CSS)方法特别适合用于沉积CdS和CdTe。在此,将原材料、例如高纯度的CdTe颗粒在容器中、尤其是适合于此的蒸发坩祸中加热到约600°C至770°C的高温,以便升华或蒸发待蒸镀的材料,其中,将基板以很小的间距在蒸发源上方导引经过。在此,镀膜材料源与基板之间的间距仅为几个毫米至几个厘米。例如电阻加热元件或红外福射元件可以用于加热蒸发i甘祸。镀膜通常发生在真空腔中、在10 4mbar至1mbar的剩余气体压力中进行,其中,可以在此前有必要地借助惰性气体,如氮气或氩气冲洗镀膜腔。在镀膜时,如果使用传统的钠钙玻璃,基板本身典型地具有480°C至550°C的温度。在玻璃基板到达实际镀膜腔的沉积温度之前,玻璃基板将经过一个或多个加热腔的传送过程达到此沉积温度。理论上对于高效率而言,高的基板温度是值得期待的,这是因为观察到如下情况,即在575°C的基板温度下,效率显著下降。当然在非常高的基板温度情况下,只有相应昂贵的、耐高温的玻璃基板才能够使用。总之,该方法的特色在于几个ym/min的高沉积速率。
[0008]基板穿过加热腔和/或镀膜腔的运动是借助于布置在轴上的辊子为基础的传送系统来实现的。带有连续的传送轴、用在由硅制成的太阳能电池的传送系统也由WO03/054975 A2得知,当然,在传送轴上没有布置额外的辊子,从而使得相对小的太阳能电池以其整个平面搁放在传送轴上。在热处理过程期间,在炉中也使用该传送轴。对于通过从下方蒸镀材料获取膜层来制造大面积的太阳能模组而言,这种传送轴不适合,因为在此情况下基板的蒸镀侧或已蒸镀侧全平面地与轴接触,由此会导致膜层受到损害。
[0009]在现有技术中,呈平板形的基板具有垂直于传送方向的、典型的无轴支承的600mm的宽度,并且仅在外侧辊子上运动。较大的宽度不适合于通常的钠钙玻璃基板的使用。作为基板优选使用玻璃。玻璃通常被看作在室温中具有特别高粘度的液体。相应地,没有一个明显地熔融温度点,而是粘度随著温度升高而下降。因此,为了描述玻璃的软化引入不同的温度点,所述温度点的数值等于动态粘度指数(以10为底的对数)来定义。
[0010]下文中使用转变点Tg,该转变点具有12.0的粘度指数。该转变点处在具有12.0-13.4的粘度指数区间的转变区范围。Tg的数值在所使用的玻璃中都处在约5500C -5550C (典型的浮法玻璃数值处在540°C _560°C的区间中)。该转变温度的标准有如下的温度数值,在该温度数值的情况下,基板的动态粘度达到转变点。下文中,转变温度的区间(转变温度区间)描述如下温度区间,在该温度区间中粘度指数处在12.0至13.4的区间中。
[0011]在高温条件下,处在转变温度附近(在约540°C _560°C,依赖于玻璃种类),由于玻璃的粘性流动出现塑性形变,并且该粘性流动是不可逆转的,因此应该保持得尽可能小。低转变温度的玻璃基板也是具有同样的原因,即如果基板仅在外侧辊子上运动,则基板不能在高于约520°C的温度中镀膜。
【实用新型内容】
[0012]因此,从上面描述的技术难题出发,提出如下创新技术,即介绍一种设备用于几乎不受限于玻璃基板的宽度、以CSS方法在转变温度区间中的温度下镀膜。
【附图说明】
[0013]结合附图,通过下文的详细说明,可更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征和优点,其中:
[0014]图1示出了穿过镀膜腔的截面,该截面垂直于传送方向地分布,其中基板)支承在轴的外侧辊子上;在外侧辊子之间,基板由内侧辊子支撑;轴在其端部附近支承在轴的轴承中;
[0015]图2示出了穿过镀膜腔并沿传送方向的垂直截面,轴属于传送系统,在那些布置有带镀膜材料的容器的位置,轴的轴间距明显大于镀膜腔中部处的轴间距,在那里三个轴
(2)以很小的间隔相对彼此布置;
[0016]图3示出了镀膜腔的除去镀膜腔上盖的三维视图,内部腔的上部分也被除去,在多个轴之间示出了带有镀膜材料的容器,相对于在镀膜腔中部处的直接并排放置的多个轴之间的较小间距可以看出在镀膜容器之间的轴的较大间距,基板穿过输送缝进入镀膜腔中,并且由传送轴将基板运动穿过镀膜腔,穿过第二输送缝,基板又离开镀膜腔;
[0017]图4示出了用在基板转变温度以下的温度区间的轴,轴在外侧辊子之间仅具有一个内侧辊子,外侧辊子的导引轴肩的间距比在接近基板的转变温度的温度区间或者在该温度区间中的轴的情况下更小;
[0018]图5示出了图4的轴的截段A,在该截段中,示出轴端部,以及示出导引轴肩和外侧辊子的支承面,导引轴肩的角度和支承面的角度,如所示出地在穿过轴的轴线的截面中被确定;
[0019]图6示出了加热腔不带有其上部分的3D视图,在该加热腔中,多个轴以相对彼此同样的间距布置,在轴之下示出加热元件,基板穿过输送缝进入加热腔中,并且通过辊子将基板运动穿过加热腔,然后基板穿过第二输送缝又离开该加热腔;
[0020]图7示出了穿过加热腔的截面,该截面平行于传送方向,加热腔的传送系统具有轴,对于所有相邻的轴而言,轴相对彼此的间距是相同的;
[0021]图8示出了穿过加热腔垂直于传送方向的截面,轴在两个外侧辊子之间具有各一个内侧辊子,轴在内腔之外、在其端部上受支承,下反射面和上反射面面向基板方向上反射加热系统的热辐射,可以看出,反射面侧面下拉,以便也能将热量辐射到基板的侧棱边;并且
[0022]图9示出了作为温度的函数给出玻璃基板的粘度特性,可以看出转变温度,在该转变温度中,达到12.0的粘度指数。
[0023]【主要元件符号说明】
[0024]I 基板
[0025]2 镀膜腔
[0026]3 加热腔
[0027]10 带有CdS或CdTe的容器
[0028]20 镀膜腔的传送系统
[0029]21 镀膜腔的传送系统的轴
[0030]21 镀膜腔的传送系统的轴的轴端部
[0031]212镀膜腔的传送系统的轴的轴承
[0032]213镀膜腔的传送系统的轴的外侧辊子
[0033]2131镀膜腔中的轴的外侧辊子的呈圆锥形支承面
[0034]2132镀膜腔中的轴的外侧辊子的倾斜的导引轴肩
[0035]214镀膜腔的传送系统的轴的内侧辊子
[0036]22 镀膜腔的输送缝
[0037]30 加热腔中的传送系统
[0038]31 加热腔中的传送系统的轴
[0039]311加热腔的传送系统的轴的轴端部
[0040]312加热腔的传送系统的轴的轴承
[0041]3131加热腔中的轴的外侧辊子的呈圆锥形支承面
[0042]3132加热腔中的轴的外侧辊子的导引轴肩
[0043]313加热腔的传送系统的轴的外侧辊子
[0044]314加热腔的传送系统的轴的内侧辊子
[0045]32加热腔的输送缝
[0046]33加热腔中用于基板下侧的加热系统的加热元件
[0047]331下侧的加热系统的反射面
[0048]34加热腔中用于基板上侧的加热系统的加热元件
[0049]341上侧的加热系统的反射面
[0050]35加热腔的内部腔
[0051]I导引轴肩的间距
[0052]a外侧辊子的支承面的角度
[0053]b导引轴肩的角度
[0054]d涂覆腔的没有布置容器的区域中的轴的间距
[0055]dd加热腔中的轴的间距
[0056]D涂覆腔的布置有容器的区域中的轴的间距
【具体实施方式】
[0057]参见本实用新型具体实施例的附图,下文将更详细地描述
再多了解一些
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