带梯度层的太阳能吸收器层系统和制造它的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及太阳能吸收器层系统以及用于通过至少两个靶（9、10）的阴极溅射在基底上制造出梯度层的方法和用于在具有至少一个涂层隔间的真空涂层设备中沉积出太阳能吸收器层系统的梯度层的装置，基底经过靶并以具有分梯度的层被涂层。进行作为金属陶瓷梯度层的吸收层（32）的沉积，该吸收层具有金属的和陶瓷的成分，一种是基体而另一种是分布在该基体内的微粒。沉积由双靶实现，双靶的第一靶提供金属陶瓷的陶瓷的组成部分并且包括陶瓷的材料，而这个双靶的第二靶提供金属陶瓷的金属的组成部分，其中，金属靶作为主要组成部分包括金属成分的氧化物、氮化物或氮氧化物或这些金属成分的金属。
【专利说明】带梯度层的太阳能吸收器层系统和制造它的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能吸收器层系统，其带有很高的太阳能吸收率和很小的热辐射率，以及涉及一种用于在基底上通过至少两个靶的阴极溅射来制造作为梯度层的太阳能吸收层的方法，其中，基底在旁边运动经过靶并在此以具有分梯度的组分的层来涂层。
[0002]本发明同样涉及一种用于按该方法在带有至少一个涂层隔间的真空涂层设备中制造梯度层的装置，该涂层隔间作为涂层源具有至少两个与基底对置的、配备有各一个靶的阴极、一个用于制造涂层过程的真空环境的过程气体导引装置和一个运输系统，该运输系统实现了基底相对涂层源的运动。
【背景技术】
[0003]这种层系统使用在太阳能热技术中，以便通过选择性作用的，也就是说在具有最高能量辐照的太阳光的光谱范围内吸收的以及使红外线辐射最小化的层系统实现太阳能热技术应用的高效。为此目的，太阳能吸收器层系统的特征在于在约300至1000nm的最大太阳能辐照的波长范围内的极小的反射和很强的吸收，以及针对较大的波长而强烈上升的且在直至约2000nm的近红外范围内和位于其上的红外范围内的很高的反射和很小的辐射。
[0004]用于太阳能吸收的层系统通常包括在红外范围内高反射的底层，其一般由铝、金、银、铜、钥或其它合适的材料构成。至少一个吸收层作为功能层处在该底层上方并且在该吸收层上方又有抗反射的顶层，该顶层除了抗反射的作用外还具有很高的透射能力，以便提高通过吸收层的吸收。这些层可以一体地或由多部分构成并且可以通过改善粘附的中间层来补充。
[0005]又可以由多个子层构成的功能层在很小的层厚度下就已经具有在太阳辐射范围内，也就是说约300至2500nm范 围内的很好的吸收能力。公知的是，氧化铬层和由氧化钛和/或氮化钛构成的层作为用于这个具有合适的选择性吸收特性的层的材料，在这些层中，吸收特性可以通过化学计算法来改变。
[0006]在选择性作用的吸收器中公知的是，也由氧化铬构成的、可以成一体地或由多部分构成的梯度层，其带有所谓的金属陶瓷梯度。通常如下材料复合物被称为金属陶瓷，在这些材料复合物中，离散的金属组成部分(微粒)被埋入陶瓷的基体中。也公知的是基本组分的逆转，也就是说将陶瓷的微粒埋入金属的基体中。组分在此可以如下这样发生变化，即，通过陶瓷的和金属的份额可以非常有针对性地调整光学的，尤其是吸收特性，这是因为可以用公知的方式通过金属的(吸收的)和陶瓷的(不吸收的或吸收很弱的)份额改变反射和透射的比例。这种构造出梯度的氧化铬的金属陶瓷层已被证实在热方面极为稳定，这由于在收集器中的温度和环境条件以及收集器的所期望的长时间的使用寿命尤其对在太阳能收集器中的应用有重要意义。
[0007]常见的梯度层的可变的层组分尤其可以通过反应溅射制成，在反应溅射时，金属靶在反应性环境下，在当前情况下为在氮流入下被溅射。陶瓷份额的富集大多通过金属成分经由更多的反应气体输入在基底经过涂层设备期间不断增加的反应性沉积实现。以此方式可以沉积出所提到的铬基吸收层和钛基吸收层。
[0008]为了制造出单层的梯度层，在利用金属靶的反应性导引的过程步骤内实现非对称的过程气体输送。如果例如沿基底的运动方向来观察在靶之前输送由惰性气体和反应气体构成的反应气体份额占大部分的混合物或仅反应气体，而在靶之后输入惰性气体份额占大部分的混合物或仅惰性气体，那么在两侧之间存在反应气体的不均匀分配，从而使层的首先制成的下部区域具有比层的上部分更高的氧化度。如果沉积在多个涂层站中进行，那么例如陶瓷成分的富集也可以通过金属成分经由不断上升的反应气体输入而不断增加的反应性沉积来实现。
[0009]用这个方法制成的梯度层仅能以限定的程度相区别，这是因为作为梯度仅能是氧化度上的限定的差别。这在实践中导致，涂层方法在有针对性地调整梯度层的光学特性方面被证实是不灵活且极难控制的。尤其是出现了在梯度层中延伸的最下面的最先制成的子层的化学计算比例的漂移现象。主要在使用极大的靶时特别明显地表现出该方法的不稳定性和由此引起的缺陷，其中，这些极大的靶应能实现用于制造所需层厚度和过渡层的空间上的间隙的形成。
[0010]如果梯度层包括不同的分梯度的材料成分，那么它以如下方式在一个或多个涂层站中来制造，即，两个具有不同靶材的靶在空间上相互布置成使不同材料的等离子棒在基底平面的区域内进行一定的重叠并进而在这个区域内沉积出两种材料的混合层，该混合层埋入两个靶材的层中。例如在DE 10 2004 014 323 Al中将两个靶布置在一个涂层隔间中并通过与每个阴极无关的 功率调节和使用挡板来影响梯度的形成。但重叠也局限于相对较小的范围上且梯度的差别由于设备技术被设定了很窄的极限。
[0011]用于沉积出梯度层的成本低廉的方法是管状靶的反应性磁控管溅射。但可行的材料组合的选择非常有限，这限制了能实现的特性。此外，在很多情况下，反应性过程导引与很低的沉积率相关联并且此外还极易受干扰。由此通常造成了很小的基底速度和较高的阴极数(这与较高数量的过程腔相关联)，这使梯度层的制造非常低效。
[0012]针对反应性引导的过程，设备费用也由于必要的气体分隔腔而提高。此外，因为梯度层的待改变的组分要求单个成分的不同沉积率，所以无法充分利用靶的最大功率，这同样提高了必要的涂层站的数量。当层系统由一个或多个梯度层主导，像例如在太阳能吸收器中基于完全的金属陶瓷那样的情况时，那么特别要考虑这些缺陷。
【发明内容】
[0013]因此本发明所要解决的任务是，说明一种带有梯度层的太阳能吸收器层系统以及一种用于其沉积的方法以及一种能用于其沉积的装置，它们允许了在很高的沉积率下使具有多种材料成分的可稳定地调整的层组分的梯度层也通过管状靶来沉积。
[0014]为了解决该任务，使用一种按权利要求1所述的太阳能吸收器层系统以及一种按权利要求3所述的方法和一种按权利要求11所述的装置。其中各从属权利要求表示有利的设计方案。
[0015]按本发明的太阳能吸收器层系统作为梯度层具有一体地或由多部分构成的金属陶瓷梯度层，其具有陶瓷的和金属的成分，一种成分作为基体而另一种成分作为埋入其中的微粒，它们的份额可以被很好地调整。按照本发明，陶瓷的成分包括接下来被称为ZAO的掺铝氧化锌作为主要组成部分。
[0016]这种材料可以借助溅射以及尤其借助高比率磁控管溅射以高沉积率稳定地且可复制地来沉积。此外，这些靶还可以廉价地以及用在很宽的范围内的组分来制造。
[0017]ZAO应仅是金属陶瓷的主要组成部分。这就是说可以包含技术上引起的污物或技术上引起的杂质，它们有助于在沉积期间的过程导引或有助于靶的制造。这种类型的污物或技术上的杂质大多处在小于1%的范围内，但在单一材料的情况下也可以占直至2%或3%。在ZAO的情况下，在氧化锌中掺铝大于1%通常不再被视为是技术上引起的杂质或污物。铝的份额一般为2%至10%，其中，也公知具有更高份额的ZAO且能用于该方法。
[0018]此外还表明，金属成分的份额借助钴溅射可以在很宽广的范围内发生改变，从而是金属的和陶瓷的成分的作为基体或微粒的功能可以交换。在此有利的是，金属的成分既能由金属的氧化物、氮化物或氮氧化物也能由金属本身来溅射。因此也可以在微粒份额方面实现精细的分级，更确切地说也在极限范围内。
[0019]作为金属的成分，钛和铌尤其适用于所期望的光学特性，这些光学特性表明热稳定性和很好的可过程化性。作为备选也可以使用其它金属，它们针对太阳能吸收器的适用性是公知的。
[0020]按本发明的用于制造金属陶瓷梯度层的方法以及能用于该方法的装置在一个双靶中且进而紧挨着并排地使用两种靶材，以便通过蒸汽分配的叠加制造出混合层并在此组合这些材料，从而使这两个靶以很高的涂层率来运行。为此，陶瓷靶(为了提高比率可选地也是有传导能力的陶瓷的材料)为了沉积出金属陶瓷的陶瓷的成分与所谓的金属的靶一起被使用。这个“金属的”靶包括金属陶瓷的金属的材料作为主要组成部分，其形式为该金属的氧化物、氮化物或氮氧化物或该金属本身，其中，根据该方法的设计方案，氧化物、氮化物或氮氧化物可以亚化学计算(unterstoechiometrisch)地形成。在此又参考上面对主要组成部分的概念的说明。
[0021]尤其地，太阳能吸收器层系统的上面所描述的具有ZAO作为陶瓷成分且优选具有钛或铌作为金属成分的金属陶瓷梯度层可以用按本发明的方法来制造且能在其组分上很好地进行改变。
[0022]假如使用第一或第二靶的名称，那么这仅用于区分，由此并没有确定在基底运输方面的顺序。更确切地说，顺序可以根据要实现的梯度层来确定。
[0023]靶既可以构造为管状靶也可以构造成平面靶，其中，公知的是，管状靶尤其为大规模工业应用提供了大量优势。也可以使用这两种类型的组合。两个靶允许利用稳定的，也是非反应性的过程，也就是说没有实施反应气体输入的过程，在相比反应性的过程更为简单的过程导引时以及在较小的调节费用下以很高的沉积率进行溅射。
[0024]因此用靶尤其可以实现DC溅射和脉冲式MF溅射，它们针对非反应性的过程的特征在于在烧祀(Targetabbrand)进程中稳定的过程仅伴随生长的层的很小的特性变化。
[0025]由此相比公知的方法成功实现了尽可能地充分利用靶功率极限以用很高的基底速度来移动并且结果明显减少阴极数量以及因此减少了过程腔数量。这样的效率提升尤其在制造太阳能吸收器中是有利的，因为使用于完整的金属陶瓷梯度沉积的成本最小化是重要的要求。`[0026]梯度层的组分在此可以通过靶的材料选择以及几何形状和用于单个靶的过程条件的选择非常有针对性地进行调整。但只要可以利用非反应性的过程，就避免了已沉积出的层由于接下来的反应过程发生反应以及困难地形成限定的层组分。
[0027]作为陶瓷的，也是有传导能力的陶瓷的靶，由十分丰富多样的TCO应用也非常廉价地提供ZAO作为金属陶瓷梯度层的陶瓷的基体的材料，并且同样可供使用的还有TiOx，TiOxNy 或 NbOx。
[0028]根据该方法的设计方案，通过多个这样的双靶的相互排列能以很高的程度沉积出可变化的和完整的梯度层，也就是说可以在没有例如通过气体分离埋入的中断部的情况下制成的梯度层。在此，可以使用金属靶，其按权利要求3也可以具有氧份额和/或氮份额，也可以使用两个或多个沿基底运输方向相继排列的双靶的陶瓷靶，它们的氧份额和/或氮份额随梯度化方向上升或下降。如果梯度层的陶瓷份额应随增长的层厚度而上升，那么氧份额和/或氮份额也上升，反之亦然。
[0029]对具有双靶的每一个涂层站来说都可以利用上面所描述的制造过程的改进以及同样可以利用层组分的变化可能性，从而使它们为了复杂的梯度层而增加许多倍。此外，从双靶变换到双靶的两个单靶的材料组合也可以用于梯度的改变。
[0030]因此也可能的是，在这种双靶的相互排列中，以不同材料的，例如不同金属的顺序来沉积合适的金属陶瓷梯度层。例如对于ZAO-钛-金属陶瓷来说，第一双靶可以包括钛靶和ZAO靶，而第二双靶可以包括亚化学计算的TiOx靶和ZAO靶。作为补充，可以在反应溅射时在一个双靶上以及在前面提到的实施方案中也在多个双靶上为了沉积出至少一个子层关于基底运输方向对称或非对称地输送气体，由此提供另一种用于改变金属陶瓷的组分的可行方案。
[0031]这样制成的梯度层由如下子层组成，这些子层用彼此不同的双靶来沉积。在此，通过选材和过程控制以及过程几何形状提供如下变化可行方案，使得子层到子层的浓度组分可以流动性地相互转化或可以流过特定的等级顺序。
[0032]作为补充或备选，按照该方法的设计方案，层组分的变化也通过沉积率的变化来实现。这样做的优势在于，为此提供了十分丰富多样的设备技术上的和/或控制技术上的可行方案以及测量方法，它们也可以相互组合，从而即使针对很高的溅射率也可以在没有过程稳定性的相关损失的情况下有针对性地调整层组分。
[0033]因此针对沉积率的变化在DC运行中提供对靶功率的控制或在MF运行中例如提供对脉宽的控制。因此根据要沉积的材料，同样可以如同借助非对称地施以脉冲的、双极的电流供应对两个阴极的供能一样，通过不同的高功率馈入、借助频率发生器在优选IOkHz至IOOkHz的平均频率范围内的能量供应实现用于双靶的两个阴极的未施以脉冲的直流电供应，或在脉冲变化和功率馈入的高度变化时实现针对每一个阴极的脉冲式直流电供应。
[0034]在非对称地施以脉冲的双极的电流供应中，用于两个阴极的脉冲可以彼此不相互依赖地变化。因为脉冲包控制允许了薄层的稳定的沉积，所以可以通过用于每个阴极的脉冲包的变化也实现在那里不一样高的溅射率，这进一步提高了用于区分梯度层或层序的概率。
[0035]在双靶的两个靶与基底之间通过两个例如为了挡板彼此独立的布置或挡板开口的调整而可移动的单独的挡板的按本发明的屏蔽可以增强混合层的直接的变化可能性的优势。单个挡板的可移动性可以在平行于基底的平面内在靶的侧向和/或垂直于靶的侧向在靶之间来实现，以便有针对性地遮住单个靶的蒸汽分布的一部分。以此方式也可以形成很小的梯度并避免急剧的离散的分级。
[0036]通过对为每一个磁控管阴极单独存在的挡板的挡板开口大小的独立的调节，在此除了改变层组分变化的程度外，也可以改变在梯度层中的相邻区域上的各个阴极的影响。与对每一个阴极的独立的功率调节一起，或除了对每一个阴极的独立的功率调节外，可以通过对挡板开口的调节来补偿在涂层方法的进程中出现的漂移现象并且使层的光学特性稳定。
[0037]作为对前面措施的备选或补充，也可以调整靶到基底的间距，并且这可以用于涂层方法，以便与之对应地改变子层的涂层率、形态结构和化学计算。间距调整例如可以借助分级的或可调整的阴极支架或倾斜于基底平面置入的阴极盖来实现，在该基底平面内，基底被运输穿过涂层隔间。在此，两个靶被一起或相对彼此不同深度地置入隔间内。
[0038]也可以调整在双靶的两个靶之间的间距。因为混合层被沉积在共同的过程室的从第一靶到第二靶的过渡区域中，所以根据其他过程参数，例如基底速度、阴极的功率和挡板开口，尤其可以改变梯度的厚度和大小。
[0039]因为所描述的方法变型方案能以最为不同的组合用于双靶的两个靶以及用于一系列双靶，所以可以在两个级中实现金属陶瓷层的梯度化。这是可用双靶实现的子层的组分和各个子层特性的相互协调，从而也可以在整个层上有针对性地调整梯度化的过程。
[0040]只要本说明书涉及到靶和它们的阴极，那么这些阴极也可以构造成磁控管，它们在靶的背对基底的一侧上包括磁系统并且要么可以构造成平面磁控管要么可以构造成管状磁控管。
[0041]在进行管状磁控管的沉积时，磁系统也可以用来调整要沉积的层的梯度。根据该方法的另一设计方案，为了涂层，磁系统从至少一个管状磁控管朝着另一个管状磁控管的方向转动。由此被溅射的材料在基底上的厚度分布可以最佳地相互取向并减少了对所期望的梯度的干扰。此外，一个或两`个磁系统这样的转动允许了即使在没有这遮住蒸汽份额的情况下也可以达到所期望的层组分并进而也可以达到针对高沉积率的高蒸汽利用。在使用平面磁控管时通过它们的磁系统的翻转也可以达到相同的效果。
[0042]前面的变化可能性已被用来说明双靶的两个靶或它们的阴极。只要按照该方法的上面所描述的设计方案，使用一列双靶来沉积梯度层，那么沉积率的不同变化就可以延续到整个靶列上。
[0043]作为补充，也可以通过将反应气体输送到过程室内来辅助最初的非反应性引导的涂层过程，从而可以影响在至少一个单个靶上的梯度形成。与之相应地，涂层设备可以如下这样具有反应气体输入，即，使该反应气体输入可以实现关于两个靶对称的或非对称的反应气体输送。可以例如在两个祀之间布置对称的反应气体输送。
[0044]在共同的隔间内的涂层方法通常以对两个子过程相同的压力来执行，这基于这个过程参数对化学计算法和层的形态结构的直接影响使其调整好的特性稳定。因此在独立的功率调节以及必要时补充性地对靶功率的上面所说明的调节可能性中，即使在涂层环境中缺少反应性气体时也可以调整已沉积的靶材的梯度。如果磁控管阴极以极高的功率运行，那么涂层环境的反应气体份额对涂层过程几乎没有影响并且子层变成纯金属的。利用以明显较小的功率运行的第二阴极来沉积另一反应性的子层沉积，并且在过渡区域中以上面所描述的方式按磁控管阴极的顺序以连续增长或下降的氧化度来沉积混合层。
[0045]因此，当与过程气体输送无关地将另一惰性气体或反应气体输送给至少一个阴极时，这用于溅射率的局部波动的均衡。尤其当这种独立的过程气体输送在装置这方面通过在磁控管阴极的整个长度上导引的气体入口系统来实现且被划分成至少两个节段时，可以通过对气体输入流的按序不同的调节来局部调节沿着阴极的溅射率，其中，无论是惰性气体还是反应气体的独立的输送，原则上都适用于此。由此局部很小的、附加的、就是说与过程环境的建立无关的，尤其是已经在过程环境中存在的气体的气体输入也仅局部影响溅射率。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]接下来应借助实施例来阐释本发明。在附图中:
[0047]图1示出用于实施按本发明的方法的涂层隔间；以及
[0048]图2示出太阳能吸收器层系统。
【具体实施方式】
[0049]在图1中示出的涂层隔间1是真空涂层设备的一部分并且通过分隔壁2与这个真空涂层设备隔开。分隔壁2在其上部区域中具有抽吸口 3，涂层隔间1通过该抽吸口被抽成真空。待涂层的平坦的基底5通过在分隔壁2的下部区域中的运输口 4在运输系统6上运动经过设备。
[0050]涂层隔间1具有形式为管状阴极的第一磁控管阴极7和第二磁控管阴极8，它们配备有第一靶9和第二靶10以及第一磁系统11和第二磁系统12。磁控管阴极7、8和靶9、10以及磁系统11、12形成双靶13，在这个构造方案中通常也被称为双磁控管。磁系统11、12各由中央的极靴14构成，该中央的极靴平行于管状阴极的轴线16延伸且跑道形地被外部的极靴15环绕地包围。两个磁系统11、12能够绕管状阴极的轴线16转动并且能够以关于涂层隔间1中的位置的不同的角位置来固定(通过磁系统内的箭头示出)。
[0051]两个靶9、10以相同的靶-基底间距17伸入涂层隔间1中。在两个靶9、10中的每一个与基底5之间在侧向沿分隔壁2的方向以及居中彼此相连地布置有各一个挡板18。挡板8既能水平地，也就是说平行于基底5，又能竖直地，也就是说垂直于基底5地移动。在实施例中，挡板18定位成使它们在两个靶9、10的下方具有同样大小的开口。
[0052]在涂层隔间中，在靶9、10的上方分别在磁控管阴极7、8的两侧布置有用于混合气体19的气体入口和用于惰性气体20的另一气体入口，其中，混合气体19的气体入口是未详细示出的气体入口系统的一部分，该气体入口系统在磁控管阴极7、8的沿观察者视向伸展的长度上延伸并且被划分成具有各自自己的气体入口的多个节段。不同的气体入口与两个分开的未示出的气体导引系统连接。
[0053]在除了其它用于底层和顶层的涂层隔间以及用于气体分离和/或预处理或中间处理所必需的隔间外还具有其中三个按本发明的涂层隔间1或其中三组以紧挨着的顺序排列的且在每一组内具有相同靶材的涂层隔间I的涂层设备中，根据按本发明的方法在基底5上沉积出包括两种材料钛和具有分梯度的组分的ZAO的金属陶瓷梯度。三个按本发明的涂层隔间分别具有各一个双靶，其具有接下来提到的材料作为主要组成部分。这意味着，除了这些成分外还可以具有其他在技术上，例如由靶制造决定的、与能用按本发明的方法实现的优点并不相关的成分。
[0054]在两个涂层隔间I中，为了制造在图2中示出的太阳能吸收器层系统在基底运输方向上布置有下列靶组合:
[0055]；Ti/ZA0 ；；Ti/ZA0 ；;Ti0x/ZA0...，…。
[0056]列举的形式应再次说明，在吸收层沉积之前和之后存在有其他靶，以便沉积出处于其下和处于其上的层，并且在所提到的材料组合之间可以布置其它与之前组分相同的双靶，以便高效地在贯穿进给法中达到需要的层厚度。
[0057]为了涂层，基底5在运输系统6上沿基底运输方向21以相同形式运输经过一系列按图1的涂层隔间I并在此被涂层。针对涂层过程，通过用于混合气体19的气体入口将在每一个磁控管阴极7、8上预混合好的惰性气体-反应气体混合物，在这个示例中为氩-氧混合物，导入涂层隔间I内且惰性气体氩气通过单独的、按序的惰性气体入口 20沿磁控管阴极7、8的纵向延伸局部有差别地被输送，从而如上面所描述的那样实现了涂层过程的局部稳定化。
[0058]第一磁控管阴极7和第二磁控管阴极8的第一供能装置17和第二供能装置18通过脉冲式直流电供应装置来实现。
[0059]按图2的沉积出的层系统是太阳能吸收器层系统的示例，其具有带有钛微粒的ZAO作为吸收层32的金属陶瓷梯度，该层系统通过多个双靶沉积成，该吸收层被组合成ZAO靶与钛靶(层32a和32b)以及与亚化学计算的TiOx靶(层32c)的组合。最上面的子层32c在补充的氧入口下方在基底输出侧上沉积成。层系统在基底1，例如铝带上，从基底I上游来观察具有下列层:
[0060]31 反射底层，例如由铝制成；
[0061]32a钛份额为0.5的ZAO-T1-金属陶瓷的吸收层的第一子层；
[0062]32b钛份额为0.4的ZAO-T1-金属陶瓷的第二子层；
[0063]32c钛份额为0.08的ZAO-T1-金属陶瓷的第三子层；以及
[0064]33 透明顶层，例如由二氧化硅制成。
[0065]用按本发明的涂层方法在沉积率为100nm*m/min至125nm*m/min且基底速度为10m/min时实现。梯度层的所有子层32a、32b、32c具有在30nm至65nm范围内的厚度并且可以用每组仅3至5个涂层隔间I沉积成，其中，在涂层隔间I之间的梯度过渡部在各子层内部连续地调整(虚线示出的过渡部)。作为备选，金属陶瓷梯度层的三个子层32a、32b、32c也可以构造有分级的材料份额的过渡部。
[0066]附图标记列表
[0067]I涂层隔间
[0068]2分隔壁
[0069]3 抽吸口
[0070]4 运输口
[0071]5 基底
[0072]6运输系统[0073]7第一磁控管阴极
[0074]8第二磁控管阴极
[0075]9第一靶
[0076]10第二靶
[0077]11第一磁系统
[0078]12第二磁系统
[0079]13双革巴
[0080]14中央的极靴
[0081]15外部的极靴
[0082]16管状阴极的轴线
[0083]17靶-基底间距
[0084]18挡板
[0085]19用于混合气体的气体入口
[0086]20用于惰性气体的气体入口
[0087]21基底运输方向
[0088]22第一供能装置
[0089]23第二供能装置
[0090]31底层
[0091]32吸收层
[0092]33顶层
[0093]32a、32b、32c 子层
【权利要求】
1.一种基底上的太阳能吸收器层系统，所述太阳能吸收器层系统从基底(I)向上具有在红外范围内高反射的底层(31)、在所述底层上的吸收层(32)和在所述吸收层上的反射提高的顶层(33)，其中，吸收层(32)构造成梯度层，其特征在于，吸收层(32)构造成具有金属的和陶瓷的成分的金属陶瓷梯度层，在金属的和陶瓷的成分中的一个成分是基体而另一个成分是分布在所述基体内的微粒，其中，陶瓷成分具有接下来被称为ZAO的掺铝氧化锌作为主要组成部分。
2.按权利要求1所述的太阳能吸收器层系统，其特征在于，金属成分由钛或铌构成。
3.一种用于通过至少两个靶(9、10)的阴极溅射在基底(I)上制造出梯度层的方法，其中，基底(I)在旁边运动经过靶并在此以具有呈梯度的组分的层被涂层，其特征在于，金属陶瓷梯度层的沉积通过至少一个双靶(13)来实现，所述双靶的第一靶(9)用于金属陶瓷的陶瓷成分的沉积并且具有作为主要的组成部分的陶瓷材料，接下来被称为陶瓷靶(9)，而所述双靶的第二靶(10)提供金属陶瓷的金属成分，接下来被称为金属靶(10)，其中，金属靶(10)作为主要的组成部分包括金属成分的氧化物、氮化物或氮氧化物或所述金属成分的金属。
4.按权利要求3所述的用于制造梯度层的方法，其特征在于，按权利要求1或2所述的太阳能吸收器层系统的金属陶瓷梯度层被沉积出。
5.按权利要求3或4所述的用于制造梯度层的方法，其特征在于，金属成分的沉积通过亚化学计算的金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物来实现。
6.按权利要求3至5中任一项所述的用于制造梯度层的方法，其特征在于，通过由至少两个沿基底运输方向(21)相继布置的所述双靶(13)进行沉积而沉积出由多个子层(32a、32b,32c)构成的梯度层，所述梯度层具有相邻子层(32a、32b、32c)的相对彼此呈梯度的组分。
7.按权利要求3至6中任一项所述的用于制造梯度层的方法，其特征在于，沉积借助DC溅射或脉冲式MF溅射来实现。
8.按权利要求3至7中任一项所述的用于制造梯度层的方法，其特征在于，梯度的形成受到至少一个靶(9、10)的沉积率变化和/或受到从一个双靶到第二双靶(13)的金属的和/或陶瓷的靶(9、10)的组分的影响。
9.按权利要求8所述的用于制造梯度层的方法，其特征在于，沉积率在DC运行中借助对靶功率的控制来实现，或在MF运行中借助对脉宽的控制和/或借助用于限制蒸汽扩散的单独的能移动的挡板(18 )和/或借助在基底(5 )与靶(9、10 )之间或两个靶(9、10 )之间的间距变化来实现。
10.按前述权利要求中任一项所述的用于制造梯度层的方法，其特征在于，沉积由磁控管来实现，在所述磁控管的磁系统(11、12)中，至少一个磁系统朝着另一个磁系统的方向转动。
11.一种用于在具有至少一个涂层隔间的真空涂层设备中沉积出太阳能吸收器层系统的梯度层的装置，所述涂层隔间作为涂层源具有至少两个与基底对置的并配备有各一个靶的阴极、用于建立起涂层过程的真空环境的过程气体导引装置以及用于使基底相对涂层源运动的运输系统，其特征在于，在至少一个涂层隔间(I)中布置双靶(13)以利用按权利要求3至6中任一项或权利要求10所述的方法来沉积出金属陶瓷梯度层。
12.按权利要求11所述的用于沉积出梯度层的装置，其特征在于，在两个沿基底运输方向(21)相继布置的涂层隔间(I)中布置有各一个双靶(13)，其中，双靶(13)的材料对在它们的主要组成部分方面相一致或彼此不同，并且两个陶瓷的靶(9)或两个金属的靶(10)的氧份额和/或氮份额沿基底运输方向(21)上升或下降。
13.按权利要求11或12所述的用于沉积出梯度层的装置，其特征在于，所述装置具有单独的、能移动的挡板(18)以限制从靶(9、10)到基底(5)的蒸汽扩散。
14.按权利要求11至13中任一项所述的用于沉积出梯度层的装置，其特征在于，在至少一个靶(9、10)和基底平面之间的间距是能改变的，在所述基底平面中，基底(5)被运输穿过所述装置。
15.按权利要求11至14中任一项所述的用于沉积出梯度层的装置，其特征在于，能输入反应气体用于关于双靶(13)的两个靶(9、10)对称或非对称的反应气体输送。
【文档编号】H01L31/18GK103726013SQ201310473236
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2012年10月11日
【发明者】约尔格·法贝尔, 埃克哈特·赖因霍尔德, 霍尔格·普勒尔 申请人:冯·阿德纳设备有限公司