专利名称：化学气相沉积装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池制造设备领域，特别涉及一种用于制造薄膜太阳能电池的化学气相沉积装置。
背景技术：
在诸多的太阳能电池应用技术中，薄膜太阳能电池因无污染，能耗少，成本低廉， 可以大规模生产等一系列优点，被广泛应用于航空、航天以及人们的日常生活中。常见的薄膜太阳能电池包括非晶硅薄膜太阳电池，铜铟镓硒薄膜电池和碲化镉薄膜电池。在公开号为101027749和1012^967的中国发明专利文件中，可以发现更多上述的太阳能薄膜电池的形成方法。在薄膜太阳能电池的制造中，透明导电氧化物薄膜的沉积是重要的工艺环节，所述透明导电氧化物薄膜用于制作薄膜太阳能电池的电极，通常所述透明导电氧化物为氧化锌。所述薄膜太阳能电池的电极制造工艺具体包括采用化学气相沉积装置，以气态的二乙基锌(DEZ)与水蒸汽作为反应气体，在玻璃基板上沉积氧化锌薄膜。为了让氧化锌沉积于所述玻璃基板表面，在所述化学气相沉积装置中，将玻璃基板放置于加热基座上，利用热传递或辐射加热的方式，对玻璃基板进行加热，使得玻璃基板的温度升至所述二乙基锌与水蒸汽的反应温度，上述反应气体便能够在玻璃基板的表面进行反应，形成所需的氧化锌薄膜。现有的化学气相沉积装置存在如下问题无论是辐射加热还是热传递加热，所述加热基座在对玻璃基板进行加热时均会发射辐射能，而产生热辐射。所述热辐射被化学气相沉积装置反应腔内的其他零部件所吸收，使得其他零部件升温。例如，作为传输玻璃基板使用的传输辊通常设置于加热基座上方，距离加热基座最近，很容易被加热升温，因此会有部分的反应气体在所述传输辊的表面发生反应，而沉积形成氧化锌薄膜。在化学气相沉积装置的使用过程中，随着传输辊的转动、热条件的变化以及传输辊表面的薄膜厚度的增加， 上述传输辊表面的氧化锌薄膜最终将剥离脱落，而掉在其下方的加热基座上，破坏加热基座与玻璃基板的接触紧密度，或直接影响加热基座的加热效果，最终造成玻璃基板受热不均，损害工艺质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学气相沉积装置，能够防止反应腔中的反应气体在传输结构表面反应成膜。本发明提供的一种化学气相沉积装置，包括反应腔；设置于反应腔内的加热基座，用于加热待加工工件；传输结构，设置于所述加热基座上方用于传输待加工工件；所述加热基座在加热待加工工件时产生热辐射，所述传输结构使得投射于其上的热辐射产生透射或反射。优选的，所述传输结构对透射于其上的所述加热基座在加热待加工工件时产生的热辐射的透射率或反射率大于0. 9。可选的，所述传输结构可以为圆柱状的传输辊。可选的，所述加热基座采用辐射加热也可以采用热传递加热。可选的，所述传输辊的材质为石英。可选的，所述传输辊包括轴体以及形成于所述轴体表面的反射层。所述反射层包括抛光金属层。所述电镀抛光金属层为金、银、铜。优选的，所述反射层还包括形成于电镀抛光金属层表面的电介质层，所述电镀抛光金属层与所述电介质层构成金属电介质反射膜。与现有技术相比，本发明装置具有以下优点(1)加热基座在加热待加工工件时产生热辐射，本发明所述化学气相沉积装置的传输结构能够使得投射于其上的热辐射产生透射或反射，降低所述传输结构对所述热辐射的吸收率，使得传输结构不容易吸收热辐射而升温，进而破坏反应气体在传输结构表面反应成膜的温度条件，大幅降低传输结构的清洗以及更换频率，进而降低设备的维护成本。(2)具体的，所述传输结构可以为圆柱状的传输辊，结构简单并易于平稳地传输待加工工件。(3)所述传输辊的材料可以采用透明的石英，所述石英对大多数热辐射尤其是红外辐射具有非常良好的透射率，不容易吸收所述热辐射而升温。(4)所述传输辊还可以制作成具有反射层的圆柱形轴体结构，所述反射层可以包括电镀抛光金属层，进一步的所述电镀抛光金属层的表面还具有电介质层，两者构成金属电介质反射膜，进一步提高对热辐射的反射率，同样可以使得传输辊不容易吸收热辐射而升温。
图1是本发明所述化学气相沉积装置的装置示意图；图2是本发明第一实施例的传输辊的示意图；图3是本发明第二实施例的传输辊的示意图；图4是本发明第二实施例的传输辊的剖面示意图。
具体实施例方式现有的化学气相沉积装置中，无论是采用辐射加热还是热传递加热，加热基座在工作时都会产生热辐射，所述热辐射容易加热位于其上方的传输辊，而使得反应气体在传输辊表面反应，并沉积形成薄膜。本发明通过选用对上述热辐射具有高度透射率或反射率的材料制作传输结构，降低所述传输结构对所述热辐射的吸收率，使得所述传输结构不容易吸收所述热辐射而升温，破坏反应气体在传输结构表面反应成膜的温度条件。图1是本发明化学气相沉积装置的装置示意图。如图1所示，本发明所述的化学气相沉积装置包括反应腔100 ；设置于所述反应腔100内用于加热待加工工件103的加热基座101 ；位于所述加热基座101上方，用于传输待加工工件103的传输结构102。在进行化学气相沉积反应时，所述加热基座101可以与所述待加工工件103相接触，通过热传递的方式对待加工工件加热，还可以不与所述待加工工件103直接接触，而通过热辐射的方式对待加工工件进行加热，使得待加工工件103的表面温度升至反应气体的反应温度，以便于反应气体在待加工工件103的表面沉积成膜。具体的，所述加热基座101上可以设置有加热电阻丝、陶瓷加热片等接触式加热器，还可以设置有红外加热灯管等辐射加热器。所述加热基座101在加热待加工工件时产生热辐射，所述传输结构102使得投射于其上的热辐射产生透射或反射。具体的，所述传输结构102可以为圆柱形的传输辊。多个传输辊在加热基座101的上方等间距排列，当上述传输辊转动时，便可以传输板状的待加工工件，例如玻璃基板等。 所述传输辊具有结构简单传输平稳的特点。当然本发明所述传输结构102并不局限于上述圆柱形传输辊，还可以是其他传动机构，例如机械臂、传输带等。根据热辐射的基本定律，发射辐射能是物质的固有特性。当原子内部的电子升温以及振动时，产生交替变化的电场和磁场，发出电磁波向空间传播，这就是辐射。由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播，称为热辐射。因此即便是通过热传递方式加热的接触式加热器，在高温状态下，也会向四周发射热辐射，上述热辐射通常为不可见光且位于红外波段。与红外加热灯管等直接利用辐射加热的辐射加热器的区别仅在于，所产生的热辐射的光谱辐射力以及加热波段有所不同。 所述光谱辐射力是指发射物体每单位表面积在单位时间内向半球空间所发射的全波长能量的值。当热辐射投射于物体上时，同样遵循可见光的规律，其中部分被物体所吸收，部分被反射，其余则透射过物体。其中被物体所吸收的部分热辐射直接转化为热能，而其余被反射或透射的部分则无法转化为热能。在上述吸收、反射以及透射的过程中，可以根据能量平衡关系，定义相应的吸收率 α、反射率P以及透射率τ。所述吸收率α、反射率ρ以及透射率τ具有如下关系吸收率α +反射率ρ +透射率τ = 1 ；因此很容易推得，物体对热辐射的反射率P或透射率τ越大，则吸收率α越小， 越不容易将热辐射转化为热能，也即越不容易被热辐射加热升温。基于上述原理，本发明为避免传输结构102吸收加热基座101在工作时产生的热辐射，可以通过提高传输结构102对所述热辐射的透射率τ或者反射率P的方式实现。但无论采用何种方式，都需要先对加热基座101在工作时产生的热辐射进行分析。首先，可以测量并计算出加热基座101在工作温度下的光谱辐射力以及加热波段。如果加热基座101采用诸如红外加热灯管的辐射加热器，其加热波段是已知的， 且光谱辐射力也是可以调节的。而如果加热基座101采用诸如加热电阻丝等接触式加热器，则需要对上述参数进行测量。具体的，在化学气相沉积工艺中，当加热基座101能够稳定提供热能，使得待加工工件达到所需的反应温度时，测量此时加热基座101所发射的辐射能，并进一步根据加热腔100的体积，也即加热基座101的辐射范围计算所述光谱辐射力。在对上述光谱辐射力以及加热波段进行分析后，便可以基于获得的相关数据，进行传输结构102的材料选择。以下实施例以传输辊为例，介绍本发明。
图2是本发明第一实施例的传输辊的示意图，结合图1以及图2所示，本实施例所述传输辊为实心圆柱体，采用石英材料。石英是一种无机矿物质，且为混合物；其主要成分是二氧化硅，通常含有少量杂质成分例如三氧化二铝、氧化钙以及氧化镁等，为透明或半透明的晶体。物理性质以及化学性质均十分稳定，且耐高温，因此非常适合使用于化学气相沉积装置这样的高温环境。通过控制石英中各杂质成分的含量，可以调节石英对于不同波段的热辐射的透射率。因此基于前述对加热基座在工作时产生的热辐射的分析，很容易选择相应的石英材料，使得所述石英材料对特定波段的热辐射具有最大的透射率。以氧化锌薄膜沉积工艺为例，所述化学气相沉积装置在进行氧化锌薄膜沉积工艺时，待加工工件为玻璃基板，反应温度通常为180°C 220°C，在此温度条件下，如果所述加热基座101采用诸如加热电阻丝这样的接触式加热器，产生的热辐射光谱辐射力较弱，加热波段较窄。透明的石英材料对所述热辐射的透射率能够较容易的达到0. 9以上，本实施例所述传输辊达到此范围的透射率，便可以满足常规的工艺需求，受热辐射影响升温并不明显，其温度可以稳定在所述反应温度以下，从而避免了二乙基锌以及水蒸气在传输辊的表面反应成膜。图3是本发明第二实施例的传输辊的示意图，图4则为所述传输辊的剖面示意图， 结合图1、图3以及图4所示，本实施例所述的传输辊为实心圆柱体，包括圆柱形的轴体20 以及形成于所述轴体表面的反射层30。其中所述轴体20可以使用常规的金属或其他耐高温的材质。所述反射层30则用于反射热辐射，所述反射层30对所述热辐射具有较高的反射率，同时，还具有耐高温、耐磨损的特点以满足传输辊的机械传输需求，以避免影响传输辊的维护成本。作为优选的方案，所述反射层30可以包括电镀抛光金属层31，经过电镀成膜并进行抛光处理的金属层通常对于光、电磁波、以及热辐射具有极高的反射率，且本身具有耐高温、耐磨损的特点。具体的，所述金属层可以为金、银或铜等金属。以金为例，经过抛光处理的金金属表面，对红外线的反射率能够达到0. 98以上。作为进一步的优选方案，所述反射层30还可以包括形成于电镀抛光金属层31表面的电介质层32，上述电镀抛光金属层31与所述电介质层32能够构成金属电介质反射膜， 可以进一步增强对特定波段的热辐射的反射率。所述电介质层32还能阻止电镀抛光金属层31与酸性的反应气体发生反应，避免传输辊因反应气体腐蚀而反射率降低，从而降低传输辊的维护成本。需要指出的是，在反射层30中，电镀抛光金属层31的厚度与反射率关系较小，但直接影响到反射层30的耐磨性；而电介质层32的厚度则不但影响到所述反射率，还影响到电镀抛光金属层31的耐腐蚀性。因此在选择反射层30的厚度时，需要考虑实际生产过程中，气体环境，传输辊102的转速等因素的影响。仍以氧化锌薄膜沉积工艺为例，所述化学气相沉积装置在进行氧化锌薄膜沉积工艺时，待加工工件为玻璃基板，反应温度为180°C 220°C，在此温度条件下，如果加热基座 101采用红外加热灯管对玻璃基板进行辐射加热，其产生的红外线的光谱辐射力较强，加热波段也较广。上述反射层30可以采用由金薄膜与透明电介质所组成的金属电介质反射膜， 所述金金属本身便具有极强的耐腐蚀性以及耐磨性，并使得传输辊102能够对所述红外线达到极高的反射率。通常所述反射率超过0. 9后，所述传输辊102已经可以满足常规的工艺需求，受热辐射影响升温不明显，其温度同样可以稳定在所述反应温度以下，避免二乙基锌以及水蒸气在传输辊的表面反应成膜。综上实施例，本发明所述的化学气相沉积装置中，根据加热基座在工作时产生热辐射的光谱辐射力以及加热波段，所述用于传输待加工工件的传输结构选择相应的具有高透射率或反射率的材料或结构，以避免在进行化学气相沉积工艺过程中，受到加热基座的热辐射影响而升温过度，有效降低了化学气相沉积装置反应腔内的反应气体在传输结构表面沉积成膜的概率。进而提高设备的使用寿命，延长维护周期，降低维护成本。虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种化学气相沉积装置，包括反应腔；设置于反应腔内的加热基座，用于加热待加工工件；传输结构，设置于所述加热基座上方用于传输待加工工件；其特征在于，所述加热基座在加热待加工工件时产生热辐射，所述传输结构使得投射于其上的热辐射产生透射或反射。
2.如权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述传输结构对透射于其上的所述加热基座在加热待加工工件时产生的热辐射的透射率或反射率大于0. 9。
3.如权利要求1或2所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述加热基座采用辐射加热。
4.如权利要求3所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述加热基座上设置有红外加热灯管。
5.如权利要求1或2所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述加热基座采用热传递加热。
6.如权利要求5所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述加热基座上设置有加热电阻丝或陶瓷加热片。
7.如权利要求1或2所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述传输结构为圆柱状的传输辊。
8.如权利要求7所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述传输辊的材质为石英。
9.如权利要求7所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述传输辊包括圆柱形轴体以及形成于所述轴体表面的反射层。
10.如权利要求9所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述反射层包括电镀抛光金MMo
11.如权利要求 ο所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述电镀抛光金属层的材质为金、银或铜。
12.如权利要求10所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述反射层还包括形成于所述电镀抛光金属层表面的电介质层，所述电镀抛光金属层与所述电介质层构成金属电介质反射膜。
全文摘要
本发明提供了一种化学气相沉积装置，包括反应腔；设置于反应腔内的加热基座，用于加热待加工工件；传输结构，设置于所述加热基座上方用于传输待加工工件；所述加热基座在加热待加工工件时产生热辐射，所述传输结构使得投射于其上的热辐射产生透射或反射。本发明可以避免传输结构受到加热基座产生的热辐射加热升温，从而破坏反应气体在传输结构的表面反应成膜的温度条件，大幅降低传输结构的清洗以及更换频率，进而降低设备的维护成本。
文档编号H01L31/20GK102534552SQ20101061266
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者李一成, 李冠龙, 汪宇澄, 赵函一, 陶成钢 申请人:理想能源设备有限公司