太阳能电池的制造方法

专利名称：太阳能电池的制造方法
太阳能电池的制造方法相关申请的交叉引用本申请要求2008年3月4日提交的美国临时专利申请61/068，020的优先权，在 此引入其内容作为参考。
背景技术：
不断升高的油价已经提高了开发经济划算的可再生能源的重要性。全世界正在进 行重要的努力以开发经济划算的太阳能电池从而获得太阳能。目前，为了使太阳能电池经 济划算，必须以远低于$1/瓦的成本制造传统太阳能电池源。目前的太阳能技术可大致分为晶体硅和薄膜技术。大约90%的太阳能电池由硅 (单晶硅或多晶硅)制造。晶体硅(c-Si)已经在大多数太阳能电池中用作吸光半导体，虽 然它是相对较差的光吸收体并且需要相当厚度(数百微米)的材料。尽管如此，这被证明 是方便的，因为它给出具有良好效率(13-18%，理论最大值的一半到三分之二)的稳定的 太阳能电池组件，并且使用从微电子工业的知识库中发展的工艺技术。硅太阳能电池非常 昂贵，制造成本为$3. 50/瓦以上。制造是成熟的，但不能带来成本降低。第二代太阳能电池技术基于薄膜。主要的薄膜技术为非晶硅、铜铟镓硒(CIGS)和 碲化镉(CdTe)。由铜铟镓二硒(CIGS)吸收体制成的薄膜太阳能电池有希望实现10-12% 的高转换效率。与那些通过其它薄膜技术获得的效率相比，CIGS太阳能电池的创纪录的高 效率(19.9%NREL)是迄今为止最高的。这些破纪录的小面积器件已经采用资本密集并且 非常昂贵的真空蒸发技术制造。许多公司(Honda、Showa ShelUffurth Solar,Nanosolar, Miasole等)正在开发在玻璃基板和柔性基板上的CIGS太阳能电池。但是，在大面积基板 上制造均勻组合物的CIGS薄膜是非常有挑战性的。这部分是由于沉积化学和必要的后续 反应化学以形成CIGS。这个限制也影响到通常相当低的工艺产率。由于这些限制，蒸发技 术的实施在CIGS太阳能电池的大规模、低成本的商业生产上并不成功。CdTe并不经受那些 限制，其可在单步法中形成。国家可再生能源实验室(NREL)已经证实CdTe太阳能电池具有16. 5%的效率。有 时通过在3毫米厚玻璃基板上沉积CdTe来制造CdTe太阳能电池，再用另一 3毫米盖玻片 对其进行封装。这是缓慢且昂贵的制造方法。此外，这些CdTe太阳能电池还是非常重的， 不能用于住宅屋顶的应用(太阳能工业的最大市场部分之一)中。因而需要柔性CdTe太 阳能电池的有效制造方法。

发明内容
在一个具体实施方案中，公开了用于制造光伏器件的方法，该方法包括提供包括 一定长度柔性箔的基板，形成一组包括在一部分基板上的光伏器件的多层，其中所述多层 的至少一个层包括吸收体层，所述吸收体层包括至少一种II-VI族、I-III-VI族和IV族化 合物。在一个具体实施方案中，所述一组多层包括电极层、吸收体层、窗口层和TCO层。在 一个具体实施方案中，所述基板可以是透明的或者可选地可以由金属制得且为不透明的。在一个具体实施方案中，使用能够被加热或冷却的至少一个涂布鼓，将柔性箔连续移动经 过能够形成一层的至少一个沉积源。在一个具体实施方案中，基板在自由跨距结构中连续 移动经过能够形成一层的至少一个沉积源。可以结合鼓和自由跨距移动。所述长度的柔性 箔可以具有第一面和与第一面相对的第二面，并且形成一组多层包括在第一面和第二面上 形成至少一个层。在本发明的一个具体实施方案中，当连续移动基板经过能够形成一层的 至少一个沉积源时，可以基本上同时形成电极层、吸收体层、窗口层和TCO层，或者，在另一 具体实施方案中，当连续移动基板经过能够形成一层的至少一个沉积源时在基板上形成电 极层，在电极层之后形成吸收体层，在吸收体层之后形成窗口层，以及在吸收体层之后形成 TCO层。CIGS和相关材料(如CIS、CIGSe)为I-III-VI族材料的实例。非晶硅、微晶硅、微 结晶硅和晶体硅为IV族材料的实例。在此还公开了用于制造光伏器件的装置，所述装置包 括用于提供包括一定长度柔性箔的基板的供应室、第一、第二和第三室(其中每个室独立 地包括至少一个沉积源)，以及用于传送所述长度的柔性箔经过至少一个沉积源的部件，和 用于控制每个沉积源的部件。存在能够被加热或冷却的至少一个涂布鼓。可选地或另外地， 所述第一、第二或第三室的至少一个室包括在自由跨距结构中用于传送所述长度的柔性箔 经过至少一个沉积源的部件。此外，柔性箔可以包括第一面和相对的第二面，且至少一个室 具有位于第一面和/或第二面上的至少一个沉积源。本发明设想通过上述方法和/或装置 制造的光伏器件。有利地，根据文中所述方法沉积的层不暴露于周围环境中，否则会引起氧化或其 它污染问题而降低太阳能电池性能和产率。本发明的另一优点为膜形成室的内部不暴露于 大气压中，从而减少了内壁因水蒸气而变湿。


图1显示了本发明的一个具体实施方案的侧视图的一般示意图，其中柔性箔自进 给辊至卷取辊以辊对辊方式布置。图2显示了用于实施本发明方法的装置的一个具体实施方案的侧视图的一般示 意图。图3显示了用于实施本发明方法的具有真空室和自由跨距室的装置的一个具体 实施方案的侧视图的一般示意图。图4显示了用于实施本发明方法的具有多个自由跨距室的装置的一个具体实施 方案的侧视图的一般示意图。图5显示了具有位于室中的图案化系统的本发明的一个具体实施方案的侧视图 的一般示意图。图6显示了本发明有可能不使用鼓进行温度控制而加工箔的一个具体实施方案 的侧视图的一般示意图。
具体实施例方式本发明教导了在柔性基板上的薄膜太阳能电池的制造方法。本发明公开了一种 完整器件的制造，其中在连续过程中供给了裸露的柔性基板并实现了完整的太阳能电池器 件。
现在详细参考本发明的某些具体实施方案，包括发明人设想进行本发明的最佳实 施方式。这些具体实施方案的实例示于附图中。尽管结合这些具体实施方案描述本发明， 但应该理解的是这不旨在将本发明限制在所述具体实施方案中。相反地，其旨在覆盖可能 包括在本发明精神和范围之内的可替代形式、修改形式和等效形式，所述精神和范围由所 附权利要求限定。在下述说明中，为提供对本发明的透彻理解而给出大量具体细节。可实 践本发明而无需部分或所有这些具体细节。除非上下文另外清楚地指出，在本说明书和所 附权利要求书中，单数形式“一” (“a”、“an”)和“所述”(“the”)包括复数含义。除非另 有限定，文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常理解的相同 的含义。“柔性”是指能够被弯曲。本发明设想很多材料具有用作箔的合适柔性。优选地， 所述箔或基板材料具有的柔性足以被卷绕在辊上而无不良影响。“箔”是指片材、织造或非织造网和/或层压品或适合光伏器件基板的其它结构，其 包括根据本发明适合用于光伏器件的任何材料，例如金属(例如Al、Mo、Cu)、金属合金(例 如不锈钢)、聚合物(例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚醚酰亚胺、萘二甲酸乙二醇酯、聚酯 等)或其混合物和/或层压材料。所述箔可以为不透明的或透明的。所述箔可以包括适 合本文中所述方法的任何形状、厚度、宽度或长度。根据本发明，所述箔可以包括空白片段 (leaders)或“中断部”，其中箔通过任意合适的材料接合在一起并且仍然包括连续的“长 度”。任选地，箔可以包括层压的一种或多种材料，优选为包括电导材料的材料。可以通过 任何方法在该箔中布置任意数目的孔以用于多种用途。优选地，根据本发明的方法，柔性箔 用作光伏器件的基板。所述柔性箔可以用作电极或由在一层上包括电极材料的层压材料制 得。所述箔可具有第一面和相对的第二面或背面。当所述箔在文中用作基板时，其必须为 大约25微米至500微米，优选大约150微米，从而在大多数环境下发挥基板的作用。“辊对 辊”是指该方法用具有柔性箔的辊进料，且该方法包括完整的柔性太阳能电池卷绕其上的 卷取辊，这是与本发明一起使用的优选方法。本发明设想柔性箔在辊对辊结构中在两个方 向上均可以行进。“能够在柔性箔上形成层的系列沉积源”是指能够沉积或生成层或者蚀刻、划线或 作用于柔性箔上的至少两个“沉积源”。“形成层”是指用于沉积、蚀亥lj、反应、划线或产生或增加层，或在作用于已经存在 的层的那些步骤。“沉积层”应该包括用于形成、反应、刻蚀和/或划线层的那些步骤，其包括PVD、 CVD、蒸发和升华。文中使用的“沉积源”广义指包括那些能够通过(但不限于)物理蒸汽沉积装置 和化学气相沉积装置产生或形成层的装置和材料。而且，本发明设想“沉积源”还包括用于 形成、反应、蚀刻和/或划线或在光伏器件的层上发生或进行化学反应以产生或改变层的 装置和材料。“自由跨距”是指允许不使用鼓而加工箔。在本发明的一个具体实施方案中，同 时(如果需要的话)在箔的第一和第二面上通过多个沉积装置处理箔。“自由跨距”不 限制本发明整个工艺无鼓，尽管那是一个实施方案，但是设想使用至少一个无鼓沉积工艺 (drumless depositionprocess) 在一些具体实施方案中，在具有自由跨距结构的室中可以存在鼓工艺，或者在任何室中不存在鼓。在本领域中已知适合该目的的多辊，其可帮助引 导和拉紧箔。本文中使用的“真空室”是指包括具有通过本领域已知的那些方式能够控制压力的室。本文中使用的“光伏器件”是指具有所需的最少量层的多层结构，其中在具有合适 引导(leads)和连接的工作环境中能够将光能转化为电能。优选地，所述器件依次包括至 少如下层基板/电极层/吸收体层/窗口层和TCO层。在一个具体实施方案中，光伏器件 具有覆板结构，所述器件依次具有至少如下层基板/TCO/窗口层/吸收体层/电极层。在 覆板结构中，基板可以为透明或不透明的。在一个优选的具体实施方案中，所述基板包括金 属，且为不透明的。在这两种结构中，优选存在位于吸收体层和电极层之间的阻挡界面层。 所述器件可以具有实际利用器件所需的任何进一步的结构，如引导、连接等。本发明的上述 优选具体实施方案不限制光伏器件的层的顺序或沉积顺序。当本发明描述“形成包括第一 光伏器件的一组多层”时，其并不确切地限定任何特定组的层的沉积顺序或者在基板上的 层顺序。“一组多层”是指具有所需正确组成的最小数量的层，当使用中适当放置时其能够 充当太阳能设备，即将光能转化为电能。本文所用术语“连续的”是指在方法中在一定长度柔性箔上形成至少一组多层，其 中该方法中箔通过一组用于形成层的沉积源，其中当通过一组沉积源时，用作基板的操作 长度的柔性箔从输入源(进给辊)连续延伸至卷取辊或用于结束该方法的其它部件。本发 明还设想“连续的”可以指柔性箔向后或反向行进经过一组沉积源。该具体实施方案可用 作多种目的，包括再加工。本文中使用的“用于传送柔性箔的部件”包括实现辊对辊系统的卷取辊和进给辊、 辊对片材系统，或者包括多辊(以任何数目、形状或结构)的自由跨距结构，或包括上述的 任何组合的系统。其还包括如文中所述的鼓。鼓、进给辊、卷取辊、多辊中的任一个可以为 自由滚动的或通过计算机系统机械驱动和控制的。“在柔性箔上形成多层的手段”包括如文中所公开的物理及气相沉积源和装置，蚀 刻、划线、图案化、清洁和其它这样的工艺和装置，从而影响任意层或所有层的改变、制造或 反应。“独立控制每个沉积源的手段”包括本领域中用于控制多沉积工艺的那些技术，包 括但不要求或限制为具有随附软件的计算机。在本发明的一个具体实施方案中，光伏器件包括基板层/电极层/吸收体层/窗 口层/TCO层，其中TCO代表透明导电氧化物。优选的是在电极层和吸收体层之间存在阻挡 界面层，从而形成结构基板层/电极层/阻挡界面层/吸收体层/窗口层/TCO层。在一 个具体实施方案中，所述电极(导体)通常为金属(Al、Mo、Ni、Ti等)，但是可以为半导体 (如ZnTe)。金属电极具有的厚度为约200纳米至2，000纳米，优选约500纳米。界面(阻 挡)层材料在本领域中是已知的且可以是任何合适的材料(如ZnTe)或在接触吸收体材料 中具有优点的类似材料，如不易与金属直接形成欧姆接触的CdTe和/或CIGS。电极金属通 常通过溅射沉积。可以使用平面或可旋转磁控管。界面层可以通过类似的方法或通过蒸发 进行沉积。在本发明的一个具体实施方案中，溅射这两层可以在一个室中完成，其中基板在温度控制鼓上或在自由跨距中。这将为基板处理和热负荷提供料想不到的益处。在本发明的一个具体实施方案中，在沉积电极层和界面层之后，柔性箔行进经过 另一室。在室之间可以使用差动泵狭缝用于环境隔离。在一个具体实施方案中，可以通过喷溅或本领域已知的用于此目的的其它物理蒸 汽沉积(PVD)法，如近空间升华(CSS)、蒸汽传送沉积(VTD)、蒸发、近空间蒸汽传送(CSVT) 或类似PVD的方法，或者通过化学气相沉积(CVD)法沉积吸收体层。所述吸收体层可以包 括选自II-VI族、I-III-VI族或IV族化合物的化合物。II-VI族化合物包括ZnS、ZnSe、 ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、MgTe和相似物。优选的为II-VI族化合物，特别优 选的为CdTe。在一个具体实施方案中，吸收体材料可以在控制基板下的同时被沉积(通常在 4000C以上的温度)。CdTe和CIGS为优选的吸收体。CIGS为CuIr^Ga^Se,其中0彡χ < 1。 在此包括通常称作CIGS (包括CIS、CISe、CIGSe、CIGSSe)的一类材料。CdTe吸收体层厚度 为约1微米至10微米，优选约5微米。CIGS吸收体厚度为约0. 5微米至5微米，优选2微 米。沉积吸收体层之后，可通过类似的PVD法沉积窗口层。窗口层可以包括CdS、ZnS、 CdZnS, ZnSe和/或In2S3。在一个优选的具体实施方案中，CdS为窗口层材料，其可以通过 本领域已知的技术如CSS或VTD进行沉积。CdS窗口层厚度为约50纳米至200纳米，优选 约100纳米。在窗口层沉积之后，设想后加工晶粒生长步骤，如本领域已知的用于CdTe晶 粒生长的CdCl2处理。这可在CdS沉积之前或之后，在一些具体实施方案中在与吸收体相 同的沉积室中发生或者可以在第三隔离室中发生。在一个具体实施方案中，在吸收体层和窗口层沉积以及吸收体后沉积晶粒生长步 骤之后，可以通过PVD法如溅射沉积TC0。本领域已知用于该目的的常用TCO包括ZnO、 ZnO:Al,ITO,SnO2 和 CdSnO40 ITO 为包含 10% Sn 的 In2O3- TCO 厚度为约 200 纳米至 2，000 纳米，优选约500纳米。本发明设想如果需要的话沉积另外的层。非限制性实例包括在网格状图形中的顶 部金属接触以获得改进的太阳能电池器件性能。一旦完成，可将柔性太阳能电 再卷绕在卷线轴上。该方法为半连续或连续的，其 取决于新的柔性箔空白片段是否接合至之前的柔性箔尾部以维持连续的柔性箔。在一个具 体实施方案中，最初可以将柔性箔穿过系统、操作该工艺，然后卸除。这意味着每次打开系 统，将启动柔性箔以使柔性箔穿过系统。由于需要对这样的系统进行定期维护，因此可使柔 性箔的长度与维修计划同步发生，这样将不会影响系统正常运行时间和过程生产量。根据本发明制造的光伏器件的料想不到的优点在于沿基板长度(可以为500米 长)具有良好的层结合。此外，所述层显示出料想不到的一致化学计量组成。在一个具体实施方案中，将电池原位集成至单片集成方案的模块中。这设想在系 统内部使用激光和/或机械划线工具。本发明设想划线工艺的位置可在系统内变化。在一 个具体实施方案中，第一划线可位于背电极之后，阻挡界面层刚好在吸收体沉积前进行沉 积。在另一具体实施方案中，本发明设想将第二划线直接设在高电阻率ZnO层之后，且刚好 在Ζη0:Α1或低电阻率TCO层沉积之前。第三和最后划线在一个具体实施方案中可设置在 低电阻率TCO之后，但是，由于在某些具体实施方案中这是最后一层，其可在分开的独立系统上在制造系统之外完成，或者可能与随后的工艺手段(例如割缝/切片、接触或包装)取 得一致。划线可以位于基板的前面和后面。在一个具体实施方案中，设想在还原性气氛，如H2或合成气体中处理或退火。可 替代地，在本发明的方法中，设想在氧化性气氛如含O2、含HC1、含一氧化氮的气氛中处理或 退火。在本发明的一个具体实施方案中，制造系统提供基板的非前端接触。在一个优选 的具体实施方案中，所有层通过PVD法，包括溅射、蒸发、近空间升华、近空间蒸汽传送、蒸 汽传送沉积或其它这样的方法进行沉积。现在参照附图通过特定的具体实施方案描述本发明。图1显示了根据本发明的一个具体实施方案的一般示意图。柔性箔1自进给辊2 至卷取辊3以辊对辊方式布置。在进给辊2和卷取辊3之间为沉积区或材料源区，其中设 置了包括传统蒸发、近空间升华、蒸汽传送、近空间蒸汽传送和化学蒸汽的蒸发型沉积源4。 在该沉积区，薄膜太阳能电池的层，例如CdTe，通过物理蒸汽沉积或化学气相沉积法以连续 方式沉积在经过的柔性箔上。本发明设想当箔以任何合适的速度移动经过源时发生沉积从 而充分地形成所需尺寸和组成的层。可选地，沉积工艺可包括箔在室内暂时静止的步骤，编程所述静止步骤以影响作 用在箔上的特定工艺。可以以任何合适的张力维持柔性箔以在那个特定的室中实现特定的 沉积或划线等工艺。速度可以不是稳定状态，但是根据工艺而变。应该理解的是本发明并 不限于辊对辊用于箔的进给和卷取。例如，卷取辊可以用另一部件如切割和堆积装置取代。 类似地，进给辊可以用其它部件取代。图2显示了本发明的装置18的另一具体实施方案。在该具体实施方案中，柔性箔 1在真空供应室19中以辊对辊方式布置并自进给辊5至卷取辊6移动经过室，进给辊5和 卷取辊6均位于与其它加工/沉积室7、8和9隔离的室19中。每个加工/沉积室7和9 可以具有鼓10和11，箔围绕所述鼓穿过从而能够通过控制鼓温度(冷却的或加热的)而控 制基板温度。室7可以为PVD沉积室，而13a、13b和/或13c中的每一个可以独立地包括 溅射阴极/靶组，并配置为在柔性箔上沉积电极和在电极上沉积阻挡界面层。本发明设想 可以沉积多个薄金属电极层作为电极。在一个实施方案中，设想用在本发明中的鼓为通常的涂布鼓，其具有作为冷却或 加热气体或液体的通道的双重壁间隙(未示出)。当需要时，每个室具有如阀的部件用以使 源材料流动至如反应溅射气体(reactive sputtering gas)或Ar的室中。也设想电加热 鼓。在一个具体实施方案中，在室7和9之间可以使用子室8用以在自由跨距模式下另外 加工(例如，但不限于加热、冷却、沉积、蚀刻和清洁)箔。自由跨距室可以用作沉积室以在 箔的前面和后面沉积，或者在一个面上沉积而在背面蚀刻、划线等。必要时(即为了避免污 染)，通过使用小区域12(即箔周围具有特别用于室隔离目的的差动泵的狭缝)而隔离根据 本发明的室环境。每个沉积室彼此被有效隔离从而不会发生交叉污染。图2示出了三个沉积源，但是本发明并不受此限制。如果需要，可以使用一个、两 个、三个、四个、五个或更多个沉积源。本发明也不受源的确切物理位置的限制。箔经过差 动泵狭缝12进入室8。可以通过PVD源14如CSS、VTD或蒸发进行吸收体层沉积。本发明 设想采用本领域已知的硒化法改进CdTe和CIGS薄膜的均勻性、化学计量和形态。应该理解的是尽管如图2所示，14在室的外面，但是本发明认为所述室包括标记为14的PVD源。 在吸收体沉积之后，CdS和后沉积晶粒生长处理(通常在CdCl2中)可能发生。在450°C下 使CdS层退火，从而通过在CdTe上沉积CdCl2并进行退火而再结晶和活化CdTe/CdS异质 结。这两个工艺可以互换顺序，如图2中15和16所示。在一个实施方案中，在方法中的最 后一步为形成TC0，其可通过PVD法如溅射而沉积在室9中。图2显示了用于沉积这些层 的阴极17a、17b和17c。图2显示了 4个室。应该理解的是本发明可以包括更少或更多的 室，这取决于所需的沉积步骤。本发明设想将背面沉积技术用于本发明的任何自由跨距室 如室8(背面沉积源未示出)中。参见图2，本发明设想在一个具体实施方案中，使用源13a通过PVD溅射Al电极。 随后使用源13b将ZnTe的阻挡界面层沉积在Al上。所述箔可以为静止的或者以适合完成 沉积的速度移动。所述箔经过狭缝12，在下一步中将CdTe的吸收体层沉积在阻挡界面层 上。在室7中将电极层和阻挡界面层基本上同时地沉积在另一片柔性箔上。在柔性箔1上 具有沉积的电极(Al)/阻挡界面层(ZnTe)/吸收体(CdTe)的部分可以通过15和16的源/ 装置进行划线、蚀刻等以分隔和连续连接相邻区域。例如，根据本领域已知的技术沉积CdS 的窗口层，对所述组的多层进行划线，并对CdS和CdTe层进行二次划线以产生通路、喷墨沉 积和固化。如果需要，可基于生长表面的发射率的变化，通过本领域已知的数个技术监测层 生长，并使用X射线荧光原位监测组成。图3显示了本发明的装置25的另一具体实施方案。本发明设想自由跨距室23和 8位于室19的项部和底部。柔性箔1以辊对辊方式布置在真空室19、进给辊5、卷取辊6和 其它加工/沉积室7、8和9中。沉积室7和9显示鼓10和11。自由跨距室23能够预处理 柔性箔(如果需要)或者使室能够沉积电极。图4显示了本发明的装置34的另一具体实施方案。在图4中，存在3个较低的自 由跨距分隔的室31、32和33。本发明考虑到具有不同环境要求如压力或气体组成的额外 加工可以依次进行，而不会交叉干扰。应该理解的是分开的自由室的数目可根据工程需要 进行设计选择，其可以为一个、两个、三个或更多。每个自由跨距室可具有必需的阀，用于输 入和输出气体、原材料、废产物等。如上所述，通过差动泵狭缝分开每个室。柔性箔1以辊 对辊方式布置在真空室19、进给辊5、卷取辊6和其它加工/沉积室7、8和9中。沉积室7 和9显示鼓10和11。自由跨距室23能够预处理柔性箔(如果需要)或者使室能够沉积电 极。图5显示了本发明的装置54的另一具体实施方案。本发明设想图案化系统可以 位于室内或室外。图5显示图案化系统50、51、52和53位于室内或室外。应该理解，取决 于所需的产品，可以使用任何数目的图案化系统。这些图案化系统将能够实现在太阳能电 池互连设计(例如单片集成)中所需的图案化如划线。柔性箔1以辊对辊方式布置在真空 室19、进给辊5、卷取辊6和其它加工/沉积室7、8和9中。沉积室7和9显示鼓10和11。 自由跨距室23能够预处理柔性箔(如果需要)或者使室能够沉积电极。图6显示了本发明的另一具体实施方案。图6显示了一种加工装置60，其对柔性 箔61进行加工，所述柔性箔61显示为以辊对辊方式布置在真空室62中，并且能够穿过室 62从进给辊63移动至卷取辊64，进给辊63和卷取辊64都位于与其它加工/沉积室65、66和67隔离的室62中。在一个具体实施方案中，室65、66和67的每个室可以为自由跨距， 使得能够不使用鼓进行温度控制而加工箔。在该具体实施方案中，所述箔可以获得比鼓结 构更高的温度，这是因为鼓的温度受鼓内介质的沸点所限，或受鼓的热限制如鼓的最大承 受温度所限。此外，自由跨距结构可以提供箔(其不通过张力与鼓连接)的另外的自由度。 室65可以为PVD沉积室，其中溅射阴极/靶68a、68b和/或68c可以在吸收体沉积之前沉 积第一阻挡和导电层。吸收体沉积可通过PVD源如CSS、VTD或蒸发完成，如该图中69所 示。在吸收体沉积之后，所述方法和装置提供CdS和后沉积晶粒生长处理，特别是在CdCl2 中。这两个工艺可以互换顺序，如70和72所示。在一个实施方案中，在方法中的最后一步 为形成TC0，其可通过PVD法如溅射而沉积在室67中。阴极71a、71b和71c用于沉积这些 层。本发明设想在自由跨距模式中，可存在沉积源如溅射阴极/靶73a、73b和73c以在柔性 箔的背面上沉积层。背面沉积方法和装置的进一步非限制性实例示于74a、74b和74c中。 配置多辊75a和75b以引导柔性箔。存在以任何结构或形状的任何数目的辊以期使箔移动 通过室，在沉积源周围移动并经过沉积源。应该理解的是在此描述的具体实施方案仅公开本发明可能的分层结构的说明性 但非穷尽性的实例。还设想在此公开的那些中间层和/或另外层，它们也在本发明的范围 内。设想涂布、密封和其它结构层，其中光伏器件的最终用途保证如此结构。在此为了所有目的引入在本文中公开的所有专利、出版物和公开物的全部内容。
权利要求
一种光伏器件的制造方法，该方法包括提供包括一定长度的柔性箔的基板，形成一组多层，所述多层包括在一部分基板上的光伏器件，其中所述多层的至少一层包括吸收体层，且所述吸收体层包括至少一种II VI族化合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一组多层包括电极层、吸收体层、窗口层和TCO层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中 所述基板为透明的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中 所述基板包括金属，且所述基板为不透明的。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括连续移动该一定长度的柔性箔经过能够形成一层的至少一个沉积源，其中 使用能够被加热或冷却的至少一个涂布鼓传送所述箔。
6.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在自由跨距结构中连续移动该一定长度的柔性箔经过能够形成一层的至少一个沉积源。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该一定长度的柔性箔具有第一面和与第一面相对的第二面，以及 形成一组多层包括在第一面和第二面上形成至少一层。
8.根据权利要求1所述的方法，其中当连续移动基板经过能够形成一层的至少一个沉积源时，基本上同时形成电极层、吸 收体层、窗口层和TCO层。
9.根据权利要求1所述的方法，其中当连续移动基板经过能够形成一层的至少一个沉积源时， 在基板上形成电极层， 在电极层之后形成吸收体层， 在吸收体层之后形成窗口层，以及 在吸收体层之后形成TCO层。
10.根据权利要求9所述的方法，该方法进一步包括连续移动基板经过能够形成一层的至少一个沉积源，其中 使用至少一个能够被加热或冷却的涂布鼓传送所述箔。
11.根据权利要求9所述的方法，其中连续移动具有自由跨距结构的基板经过能够形成一层的至少一个沉积源。
12.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括至少一个独立地选自由退火、CdCl2处理、硒化、划线、激光图案化和机械图案化组成的 组的步骤。
13.根据权利要求1所述的方法，其中 所述吸收体层包括CdTe。
14.一种光伏器件，其由如权利要求1所述方法制造。
15.一种光伏器件的制造方法，该方法包括 提供包括一定长度的柔性箔的基板，连续移动具有自由跨距结构的基板经过能够形成一层的至少一个沉积源，以及 形成一组多层，所述多层包括在一部分基板上的光伏器件，其中该一定长度的柔性箔 具有第一面和与第一面相对的第二面，并且形成一组多层包括在第一面和第二面上形成至 少一个层。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述一组多层包括电极层、吸收体层、窗口层和TCO层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述吸收体层包括选自由II-VI族、I-III-VI族和IV族化合物组成的组的材料。
18.根据权利要求17所述的方法，其中 所述吸收体层包括CdTe。
19.根据权利要求17所述的方法，其中 所述吸收体层包括CIGS。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述吸收体层包括选自由非晶硅、微晶硅、微结晶硅、晶体硅和锗化硅组成的组的材料。
21.根据权利要求15所述的方法，其中 所述基板为透明的。
22.根据权利要求15所述的方法，其中 所述基板包括金属，且所述基板为不透明的。
23.根据权利要求15所述的方法，该方法进一步包括独立地选自由退火、CdCl2处理、硒化、划线、激光图案化和机械图案化组成的组的至少一个工艺。
24.一种用于制造光伏器件的装置，其包括 用于提供包括一定长度柔性箔的基板的供应室， 第一、第二和第三室，其中每个室独立地包括至少一个沉积源，以及传送该一定长度柔性箔经过至少一个沉积源的部件，和用于控制每个沉积源的部件。
25.根据权利要求24所述的用于制造光伏器件的装置，其进一步包括至少一个能够 被加热或冷却的涂布鼓。
26.根据权利要求24所述的用于制造光伏器件的装置，其进一步包括所述第一、第二或第三室的至少一个室包括在自由跨距结构中用于传送该一定长度的 柔性箔经过至少一个沉积源的部件。
27.根据权利要求26所述的用于制造光伏器件的装置，其中 所述柔性箔具有第一面和相对的第二面，以及至少一个室具有至少一个位于第一面和/或第二面上的沉积源。
全文摘要
本发明描述了以连续辊对辊法制造光伏器件的方法和装置。根据本发明的制造装置是相当新颖且非显而易见的，并提供了加工薄膜太阳能电池的资本效率和益处。
文档编号H01L31/00GK101965640SQ200980107703
公开日2011年2月2日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年3月4日
发明者C·莱德霍尔姆, D·雷迪 申请人:索莱克山特公司