专利名称：用于制造薄膜光伏装置的多模块系统的制作方法
技术领域：
本实用新型通常涉及薄膜光伏技术。更具体地，本实用新型提供了一种用于制造薄膜光伏装置的大规模多模块系统。仅通过实例，本实用新型的实施方式被应用于实施多模块金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统以便在大规模衬底板上处理薄膜光伏装置。
背景技术：
在生产新一代薄膜光伏装置的工艺中，存在多种制造难题，诸如按比例放大大型衬底板的直线制造同时保持衬底材料的结构完整性、确保薄膜材料的一致性和粒度等。尽管传统技术已经解决了这些问题中的一部分，但是在多种情形中它们通常不够。因此，理想的是具有用于制造薄膜光伏装置的改进的多模块直线系统和方法。
实用新型内容本实用新型通常涉及薄膜光伏技术。更具体地，本实用新型提供了一种用于制造薄膜光伏装置的大规模多模块系统。仅通过实例，本实用新型的实施方式被应用于实施多模块金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统以便在大规模衬底板上处理薄膜光伏装置。根据一个实施方式，本实用新型提供了一种用于制造薄膜光伏装置的多模块系统。该系统包括水平地布置在第一高度级的轨道结构，所述轨道结构以从第一端区域到第二端区域的长度延伸。该系统还包括分别设置在在靠近第一端区域的位置处的第一直线(in-line)传送结构和第二直线传送结构。第一直线传送结构被构造为提供并存储多个待处理的衬底，并且第二直线传送结构被构造为存储并运送多个处理后的衬底。此外，该系统包括在轨道结构的两侧处沿长度大致设置在第一高度级处的多个处理模块。此外，该系统包括联接至轨道结构的衬底装载器，所述衬底装载器被构造为沿着轨道结构从第一端区域移动到第二端区域，并且装载来自第一直线传送结构的多个衬底中的一个或多个衬底且将其卸载到轨道结构的任一侧处的多个处理模块中的每个，以及装载来自多个处理模块的每个的处理之后的一个或多个衬底且将其卸载到第二直线传送结构。此外，系统包括控制器，所述控制器联接至衬底装载器、多个处理模块中的每个、以及第一直线传送结构和第二直线传送结构二者。控制器基于预定处理时间和用于逐个启动多个处理模块中每个的操作的连续时间延迟来管理衬底装载器的装载/卸载程序。进一步地，所述多个处理模块中的每个均包括被构造为具有面向轨道结构的侧门结构的腔室。进一步地，所述腔室包括至少包含顶盖件、四个或更多个侧部件、以及通过四个支撑件上方的加压空气悬置的底部基件的部件。[0009]进一步地，所述腔室被构造为具有进气口与出气口，所述进气口被联接至与供气装置联接的所述顶盖件，所述出气口穿过联接至泵模块的所述底部基件以提供用于执行化学气相沉积的气态环境。进一步地，所述腔室还包括布置在所述腔室中的加热器板，所述加热器板位于所述底部基件上方，以支撑由所述衬底装载器通过所述侧门结构装载的一个或多个衬底。进一步地，所述衬底装载器包括机器手，所述机器手能够从所述轨道结构的任一侧拾取一个或多个衬底/将一个或多个衬底释放到所述轨道结构的任一侧。进一步地，所述衬底装载器被构造为水平并列地装载来自第一直线传送结构的一对衬底以及将另一对衬底卸载到第二直线传送结构。进一步地,这对衬底中的每个都包括形成在具有65x165cm或者更大的长方形形状因数的玻璃衬底上的铜铟联硒化物基薄膜光伏吸收器材料。进一步地，所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构在所述第一端区域处相互靠近地并列设置。进一步地，所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构在所述第一端区域附近面对面设置在所述轨道结构的相对侧上。进一步地，所述系统还包括维修站，所述维修站设置在所述轨道结构的所述第二端区域附近的位置处；引入衬底传送线和引出衬底传送线，所述引入衬底传送线和所述引出衬底传送线在第二高度级处分别联接至所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构，所述第二高度级高于所述第一高度级；起重机结构，所述起重机结构设置在所有所述多个处理模块上方的第三高度级处，用于将来自所述多个处理模块中任一个的模块部件传送至所述维修站，所述第三高度级高于所述第二高度级。进一步地，所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构中的每个都分别包括升降机结构，所述升降机结构包括用于存储多个衬底的多级衬底车，以缓冲用于处理的直线衬底的供应。进一步地，所述多级衬底车被构造为上下移动以每次从所述第二高度级处的引入衬底传送线将一对衬底接收到一个保持级中/每次将来自一个保持级的一对衬底运送到所述第二高度级处的所述引出衬底传送线。进一步地，所述多级衬底车被构造为上下移动以在所述多级衬底车的一个保持级与所述第一高度级处的所述衬底装载器之间传送一对衬底。进一步地，所述控制器包括计算机，所述计算机具有经由用户界面预先装载且通过多个传感器执行的多个指令，所述传感器联接至所述轨道结构上的所述衬底装载器、所述升降机结构上的所述多级衬底车、以及所述多个处理模块中的每个。进一步地，所述控制器给所述多个处理模块中的每个均设定有操作进度，以便以预定的时间延迟顺序地启动处理，并且相应地在预定的时间延迟内使衬底装载器从所述第一直线传送结构获得一对衬底、将所述一对衬底传送到相应的处理模块、拾取在另一个处理模块中处理过的另一对衬底、以及将所述另一对衬底运送回所述第二直线传送结构。进一步地，所述系统进一步为沿着所述引入衬底传送线和所述引出衬底传送线能够被复制且倍增的可扩缩单元。根据本实用新型的另一实施方式，提供了一种用于处理多个薄膜光伏装置的系统，其特征在于，所述系统包括轨道结构；设置于所述轨道结构附近的衬底传送模块，所述衬底传送模块被构造为与引入传送线相联接以接收待处理的一个或多个衬底，并且与引出传送线相联接以运送处理后的一个或多个衬底；多个处理模块，所述多个处理模块设置为与所述轨道结构联接； 衬底装载器，所述衬底装载器被构造为沿着所述轨道结构移动以将来自所述衬底传送模块的多个衬底传送到所述多个处理模块中的一个，并且拾取处理后的所述衬底以使其返回到所述衬底传送模块；以及控制器，所述控制器联接到所述衬底装载器、所述多个处理模块中的每个、以及所述衬底传送模块，其特征在于，所述控制器至少基于预定处理时间和逐个操作所述多个处理模块中的每个处理模块的连续时间延迟来管理所述衬底装载器的装载/卸载程序。在替换实施方式中，本实用新型提供了用于直线处理多个薄膜光伏装置的系统。该系统包括水平布置在第一高度级的轨道结构，所述轨道结构以一段长度延伸。该系统还包括布置在轨道结构附近的直线衬底传送模块。直线衬底传送模块被构造为在第一高度级处与引入的传送线联接以接收准备处理的一个或多个衬底并且在第二高度级与引出的传送线联接以运送处理后的一个或多个衬底。此外，该系统包括在轨道结构的两侧处沿长度大致设置在第一高度级处的多个处理模块。此外，该系统包括衬底装载器，该衬底装载器被构造为沿着轨道结构在第一高度级处移动以将一对衬底从直线衬底传送模块传送到多个处理模块中的一个并且拾取处理后的这对衬底以将其返回到直线衬底传送模块。此外，系统包括控制器，该控制器联接到衬底装载器、多个处理模块中的每个、以及直线衬底传送模块。控制器至少基于预定处理时间和逐个操作所述多个处理模块中每个的连续时间延迟来管理衬底装载器的装载/卸载程序。可以理解的是本实用新型提供了超越传统技术的多个优点。尤其是，提供了多模块系统，以便在大型玻璃衬底上大规模地直线处理薄膜光伏装置。本实用新型的实施方式能够按比例地增加并且与沿用已久的单个模块性能兼容。每个处理模块都包括改进的金属有机化学气相沉积(MOCVD)腔室，以便在CIS/CIGS基的光伏装置上形成传导性氧化薄膜。该系统的模块级倍增被很好的验证和控制以使每个处理模块都以大致的一致性处理具有约165cm或更大的大型衬底。此外，系统级倍增还提高了生产力并且减小了用于大规模制造薄膜光伏装置的直线处理的成本。在各种实施方式中，该系统通过控制器控制以管理处理时间表和随后的与多个处理模块相关联的时间延迟、与轨道结构上的衬底装载器相关联的衬底装载时间表、以及衬底装载器与通过双级升降机衬底车的引入/引出传送线之间的衬底传送时间程序。通过说明书提供了超越传统技术的多种其它优点。例如，除了提高生产力和生产量以外，以整体效率超过15%地实现了直接在非常大的玻璃衬底上高质量且低成本地大规模制造薄膜光伏模块。
图I是根据本实用新型的实施方式的用于处理薄膜光伏装置的多模块系统的俯视图。图2是根据本实用新型的实施方式的用于处理薄膜光伏装置的多模块系统的立体图。图3是根据本实用新型的实施方式的具有控制器的多模块系统的侧视图。[0029]图4A是根据本实用新型的另一个实施方式的用于处理薄膜光伏装置的多模块系统的俯视图；图4B和图4C是根据本实用新型的实施方式的从不同视角看到的图4A中多模块系统的侧视图。
具体实施方式
本实用新型通常涉及薄膜光伏技术。更具体地，本实用新型提供了一种用于制造薄膜光伏装置的大规模·多模块系统。仅通过实例，本实用新型的实施方式被应用于实施多模块金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统以便处理形成在大规模衬底板上的基于铜铟联硒化物(CIS)、铜铟镓联硒化物(CIGS)等的薄膜光伏装置。图I是根据本实用新型的实施方式的用于处理薄膜光伏装置的多模块系统的俯视图。该图仅是一个实例，其不应该限定本文中权利要求的范围。如图所示，多模块系统1000被提供为直线站以便处理形成在大型衬底板上的薄膜光伏装置。系统1000包括分别沿着轨道结构100的两个长度侧设置的多个处理模块111和112。两个直线传送结构121和122分别用作衬底传送站，一个用于从引入的衬底传送线151接收准备处理的一个或多个衬底191，并且一个用于将处理后的一个或多个衬底192运送到引出衬底传送线152。两个直线传送结构121和122分别包括装载器125或126以接收从引入传送线151引入的一个或多个衬底或者将一个或多个衬底运送到引出传送线152。在一个实施方式中，两个直线传送结构121和122分别设置在靠近轨道结构100的第一端区域101的相对侧上。在替换实施方式中，两个支架结构可都设置得靠近第一端区域101。在另一个实施方式中，系统1000包括联接至轨道结构100的衬底装载器140。衬底装载器140被构造为沿着轨道结构100的长度从第一端区域101朝向第二端区域102移动。在一个具体的实施方式中，轨道结构100包括多个部分，其中衬底装载器140可以停在相应的位置103a、103c和103d处以执行装载\卸载功能(当前衬底装载器示出为处于位置103b处)。衬底装载器140利用机器手145来执行衬底从轨道结构100任一侧的拾取或者将衬底卸载到轨道结构100的任一侦U。当然，可以有许多替换、变型、以及修改。在一个具体实施方式
中，多个处理模块中的每个都是一沉积腔室，被构造成在经由衬底装载器140装载于其中的一个或多个衬底上执行金属有机化学气相沉积(MOCVD)。如图I所示，存在沿着轨道结构100的长度设置在一侧上的三个沉积腔室111AU11B、和111C，并且存在设置在另一侧上的其它三个沉积腔室112AU12B、和112C。为了简化轨道结构100的设计，相应地衬底装载器140的每个停止位置都被用于在轨道结构100的相对侧上提供两个沉积腔室。例如沉积腔室IllA被设置为与沉积腔室112A面对面布置，尽管该构造仅仅是一个实例并且不应限定本文中权利要求的范围。在所示出的俯视图中，每个沉积腔室都大致是长方形的，被设计为用于处理一对长方形形状的衬底。例如，并列设置在传送线上的一对衬底191A和192B(参见图I)可以被装载到衬底装载器140上并且进一步装载到相同构造的沉积腔室中。在一个具体实施方式
中，每个衬底都包括指定用于在大型玻璃面板上制造光伏装置的一种或多种薄膜材料。在一个实例中，玻璃面板是具有65x165cm或更大的长方形形状系数的钠钙玻璃。玻璃衬底上的薄膜材料包括覆盖在经由其它薄膜处理形成的一种或多种电极材料和屏障材料上的铜铟镓联硒化物(CIGS，或者CIS)光伏吸收材料。每个沉积腔室111均具有与气体混合装置115联接的顶盖件113和四个气体入口 114，所述气体入口 114提供用于执行MOCVD处理所需要的工作气体以在这对衬底上形成覆盖薄膜材料的金属氧化物材料。以并列装载构造处理一对衬底提供了一定的对称优势，从而在大尺寸衬底上实现增强的热均匀性和装置质量。当然，可以有许多变型、替换、以及修改。例如在2010年3月29日提交的名称为“LARGESCALE MOCVD SYSTEM FOR THIN FILM PHOTOVOLTAIC EVICES (用于薄膜光伏装置的大规模MOCVD系统)”的共同受让人为Stion Corp. SanJose的美国专利申请No. 61/318，750中可以找到有关于MOCVD处理模块和用于制造薄膜CIGS光伏装置的相应处理的详细描述，所述专利申请整体结合于此以供参考。在另一个具体实施方式
中，系统1000还包括设置在多个处理模块周围的起重机结构160。如图I所示，俯视图示出了一框架结构，该框架结构具有平行于轨道结构100的两个框架件161和162。在图中未示出，提升工具可以由这两个框架件161和162支撑并且构造为连同框架件一起移动以便提升多个处理模块的任何部分。由于衬底和各个相应处理模块的特别大的尺寸，处理模块的许多部分都可能非常重并且需要起重机结构160来将其提起。当需要时起重机结构160可以立即地操纵并且更换部件以减少系统的停机时间。·系统1000具有指定的维修站130以接收通过起重机结构提起的部分。维修站130设置在轨道结构100的第二端区域102附近并且在起重机结构160的框架的范围内。例如在图I中示出的，沉积腔室的盖件131已经被(从一个沉积腔室中搬出并且通过起重机结构被传送)布置在维修站130上方以便清洗或维修工作。当然，可以有许多替换、变型、以及修改。图2是根据本实用新型的实施方式的用于处理薄膜光伏装置的多模块系统的立体图。该图仅是一个实例，不应该限定本文中权利要求的范围。如示出的，多模块系统2000大致是从左上位置观察的系统1000。轨道结构200布置在中间并且在其两侧沿其长度设置有两排多个处理模块210。在轨道结构200的两侧，还有用作衬底传送站的两个直线传送结构221和222。站221连接至引入传送线以接收新的衬底291，而站222联接至引出传送线以便运送衬底292，其后该衬底在系统2000中被处理。在一个具体的实施方式中，两个直线传送站221和222中的每个都是升降机结构，被构造为在设计为用于在多个处理模块中处理衬底的第一高度级与用于工厂中的衬底传送线的第二高度级之间执行衬底传送。在一个实施例中，第一高度级可以是易于接近地面水平的工作台水平，而第二高度级可以(高于一般人的身高)高于第一高度级，以利于有效空间利用。升降机结构221/222每个都包括衬底车225/226，所述衬底车被构造为用于装载一个或多个衬底且上下移动以传送所述一个或多个衬底。在一个具体实施方式
中，衬底车225/226可以被构造为具有多个装载级并且每个级均可以允许装载一对衬底291/292。联接至轨道结构200的衬底装载器240可以沿着轨道结构从一个停止位置移动到另一个停止位置并且从衬底车225上拾取衬底且将所述衬底传送到多个处理模块210的一个中或者重新装载处理后的衬底并且将其送回到衬底车226.如图2中所示，每个处理模块210都被布置为使得形成在处理模块的一个侧部件中的门结构212直接面对轨道结构200上的衬底装载器240。通过该侧部门结构212，可以通过衬底装载器240装载/卸载一个或多个衬底。衬底装载器被构造为用于对设置在轨道结构200任一侧处的处理模块执行装载/卸载操作。类似地，衬底装载器240被构造为用于从布置在轨道结构任一侧处的支架结构221的衬底车225上拾取一个或多个衬底或者将一个或多个衬底送回到布置在轨道结构任一侧处的支架结构222的衬底车226上。当然，包括升降机结构的支架结构也可以并列布置在轨道结构的端部附近并且衬底装载器240可以被构造为从轨道结构的相同侧拾取衬底或将衬底送回到轨道结构的相同侧。在一个替换实施方式中，衬底装载器240可以被设计为具有双倍宽度，以使其能够从衬底车225拾取准备处理的衬底且与此同时将处理后的衬底送回到衬底车226。在一个具体实施方式
中，衬底装载器(以及衬底车或者还有衬底车的至少一个装载级)被构造为用于容纳并列构造的一对长方形衬底。相应地，每个处理模块还被构造为在处理过程中容纳水平设置在沉积腔室内部的并列构造的这对衬底。在一个实施方式中，一对65cmxl65cm的长方形玻璃衬底板可以通过门结构212并列地装载到处理模块210中。当然，可以有其它的变型、替换、以及修改。 在另一个实施方式中，系统2000具有布置在多个处理模块210上方的有框架的起重机结构260。起重机结构260被设计为用于当重的模块部件需要更换或修理或者需要其它维修工作时提起所述重的模块部件。在另一个实施方式中，系统2000包括维修站230，在所述维修站处模块部件213可以被支撑以进行相关的维修工作。模块部件213可直接由起重机结构260从多处理模块210中的任一个传送。在维修站230中,模块部件可被向后和向前翻转以便操作方便。在一个实施方式中，为了操作方便维修站是移动站。图3是根据本实用新型的实施方式的具有控制器的多模块系统的侧视图。视图仅是一个实例，不应该限定本文中权利要求的范围。如图所示，多模块系统3000被布置在工厂的地面上以便通过由控制器设定的多个操作表在以直线处理构造布置的大型衬底上处理多个薄膜光伏装置。在一个实施方式中，多模块系统3000大致与先前描述的系统1000或者系统2000等相同。因此，系统3000至少包括直线传送结构320以与用于接收或者运送衬底的衬底传送线联接。系统3000还包括水平地布置的轨道结构300以使直线传送结构320与沿着轨道结构300长度的多个处理模块310相关联。衬底装载器340从一个位置到另一个位置可移动地与轨道结构300相联接以接近直线传送结构320以及每个用于传送一个或多个衬底以进行直线处理的处理模块310。在一个具体的实施方式中，系统3000包括分别地联接到直线传送结构320、衬底装载器340、以及每个处理模块310的控制器380，以用于接收来自布置在那些系统元件上的多个传感器的操作状态数据并且发送操作命令以操作衬底装载器340来根据预定的时间表执行装载/卸载工作。在一个具体实施方式
中，控制器控制直线传送结构320及其与其引入衬底供应和引出衬底运送相关联的操作。直线传送结构320包括用于容纳额外数量衬底的多级衬底车，以便经由系统的多个处理模块为直线衬底处理提供一定缓冲。在另一个具体实施方式
中，控制器可以设置为与预定的连续时间延迟有关以便逐个地操作多个处理模块，以使衬底适应每个处理模块中的处理时间以及衬底装载器在直线传送结构与每个相应处理模块之间的装载/卸载时间。例如，控制器为多个处理模块中的每个都设定了操作表以便以预定的时间延迟顺序地开始处理并且相应地在预定的时间延迟内使衬底装载器从第一直线传送结构获得一对衬底，将其传送到相应的处理模块，拾取在另一个处理模块中处理的另一对衬底，并且将其运送回第二直线传送结构。在一个实施方式中，控制器380由包括界面模块381和控制模块380的部件形成，控制模块380具有分别用于控制直线衬底传送、衬底装载/卸载、和多个处理模块的I/O局域总线链接382、384、385A、385B、和385C。界面模块381可以接收来自局域或远程源的关于直线系统操作的输入。在一个具体实施方式
中，控制器380从布置在多模块系统3000的全部相关元件上的多个传感器接收输入数据。传感器(未示出)与确定多个衬底的直线处理操作的任何装置相对应。这些传感器可以包括，例如，定时器、移动传感器、温度传感器、压力传感器、计量器、仪表、光学探测器、图像传感器和其它装置。如其它实施方式中所描述的，局域总线可以使控制器380与传感器相连接以实时接收输入数据，或者作为反馈以控制实施。在具体的实施方式中，控制器380、或者其部分体现为专用装置的形式，其被安装或者另外地布置在位以接收现场的输入/反馈信息。因此，例如，控制器380可以以盒子的形式通过与例如所有传感器和其它装置直接通信的硬件、固件或软件实施。然而，在另一个具体实施方式
中，控制器380可以在诸如个人电脑(台式机、膝上型电脑、小型要素装置等) 的电脑或者微处理器上实施。更进一步地，控制器380可以分布在多个机器或装置的上方，和/或在多个位置处。参照图3，系统3000还包括沿着轨道结构300的长度设置在多个处理模块310上方的起重机结构360。在用于在大型玻璃衬底上处理薄膜光伏装置的系统的实施例中，由于被系统3000处理的衬底的极大的形状因数，处理模块还由具有大尺寸且重质量的部件或者零件制造。起重机结构360包括位于地面上方的高度L3处的加外框的本体。提升模块365可移动地与框架本体联接并且用于将任何模块部件从其安装位置提升到维修站330。例如，如图3所示的，处理模块的盖件313已经被传送到维修站330。还参见图3，标示了两个其它的高度级。LI用于表示用于水平布置在地面上的轨道结构的第一高度级。高度LI大约是被工作人员容易接近的标定台架高度，该高度也大致是用于所有处理模块的高度级，以使衬底能被沿着轨道结构300移动的衬底装载器340方便地装载/卸载。L2用于表示直线传送结构320中的衬底车350的第二高度级。第二高度级L2与衬底传送线相符合，所述衬底传送线可以处在从地面高度到L3高度之间的任何高度。在一个实施方式中，衬底传送线包括位于较低高度L2a处的引入线以及位于较高高度L2b处的引出线。L2b-L2a的高度差可基本与多级衬底车350的竖直尺寸相同以使其用作升降机，以方便通过衬底车350在衬底装载器340与引入传送线或引出传送线中的任一个之间传送衬底。当然，可以有其它的变型、替换、以及修改。再次参照图3，系统3000是多模块系统，其具有沿着轨道结构300的侧部布置在第一高度级LI处的多个处理模块310。具体地说，每个处理模块都是构造为通过联接到腔室的基部件317的泵模块318提供真空环境的腔室。腔室还包括盖件313和与多个气体分配器314相联接的气体混合器315，以通过盖件313将混合工作气体供应到腔室中。当供应混合气体时，装载到腔室内的加热器板上的衬底被加热到高温。该热能将会引起包括腔室内的混合工作气体的化学反应以在预定的处理时间内使薄膜沉积到衬底上。图4是根据本实用新型的另一个实施方式的用于处理薄膜光伏装置的多模块系统的俯视图该图仅是一个实例，不应该限定本文中权利要求的范围。如图所示，多模块系统4000包括分别沿着轨道结构400的两个长侧部布置的多个薄膜处理模块411s (411A、411B、411C、···) iP412s(412A,412B,412C,...)以便接收一对衬底以在其上处理薄膜光伏装置。在一个具体的实施方式中，系统4000包括布置在轨道结构400附近且经由第一连接装置431连接至引入衬底传送线451以及经由第二连接装置432连接至引出衬底传送线452的衬底传送模块420。因此，可以经由第一连接装置431由衬底传送模块420拾取通过引入传送线451传送的多个衬底。衬底传送模块420还被构造为经由第二连接装置432将处理后的衬底送回到引出传送线452。在一个具体的实施方式中，衬底传送模块420包括用于传送进入/出去一个或多个衬底的衬底车425。例如，在图4A中，衬底车425被构造为用于在传送处理时间期间容纳一对衬底491和492 (长方形形状)。在另一个实施方式中，系统4000包括衬底装载器440，所述衬底装载器440连接至轨道结构400且被构造为沿着其长度移动以便将来自衬底车425 —个或多个衬底装载到多个处理模块411和412中的每个，反之亦然。在一个具体的实施方式中，图4A还示出了处理模块41IA的一些功能特征。在本实用新型的实施方式中，处理模块是设计成用于薄膜沉积的真空腔室。具体地说，薄膜沉积腔室被构造为用于执行金属有机化学气相沉积(MOCVD),以在一对长方形衬底上形成光学透明传导性氧化物层。当然，也可以利用类似的直线设定和模块构造实施其它薄膜处理。如图4A所示，处理模块(例如，411A)具有顶盖件413。盖件413包括气体混合装置415，所述·气体混合装置415被构造为从若干源接收预定工作气体且形成用于MOCVD处理的混合前驱气体。混合的工作气体通过穿通盖件413的四个进气口 414被分配到腔室中。同样局部可见的，各个处理模块都具有侧门结构417，当在设置于腔室内部的加热器板(不可见)与衬底装载器440 (沿轨道结构400移动)之间需要装载/卸载衬底时该侧门结构417可用于打开。在一个具体的实施方式中，在系统4000内，衬底都以成对的构造在衬底装载器440、处理腔室411s、和传送模块420的衬底车425的每个中被传送、装载、卸载、或者返回。在一个实施方式中，多个处理模块411s中的每个都与图2中示出的处理模块210和图3中示出的处理模块310大致相同。图4B和图4C是从不同角度看过去的图4A的侧视图，示出了与根据本实用新型的实施方式的两级衬底传送线相关联的多模块系统。如图所示，引入衬底传送线451被构造成位于与引出衬底传送线452不同的高度处。引入传送线451被设定在高度hi处，该高度hi与轨道结构400上的衬底装载器440大致平齐。引出传送线452被设定在较高的高度h2处。传送模块420被构造为升降机架，衬底车425能够在其中上下移动。衬底车425还被构造为具有两个支撑高度，高度到高度的距离大致等于h2-hl的高度差。在一个实施方式中，衬底车425处于第一位置中，其下部支撑高度与hi处的引入传送线451对齐，因此衬底能平稳地从引入传送线451被传送到衬底车425中。具体地说，如图4A中所示，两个衬底491和492能够在被进一步移动到传送模块420中的衬底车425的下部支撑高度之前在第一连接装置431处以并列的构造成对。然后衬底对还可以被传送到按时调整其行进的衬底装载器440且停止在轨道结构400上。在另一个实施方式中，衬底车425构造为双级升降机，所述双级升降机在传送模块420的支架结构内在两个高度级处上下移动。在第一高度级处，衬底车425的下部支撑高度与引入传送线451及衬底装载器440相平齐且上部支撑高度与引出传送线452相平齐。如图4A和图4B中可见，一对新衬底可以经由第一连接装置431从引入传送线451移动到衬底车425的下部支撑高度。衬底车425然后能够在传送模块升降机支架420内向下移动到第二高度级以使衬底车的上部支撑高度变成与衬底装载器440平齐。在下一个预定进度中，衬底装载器440可以拾取由多个处理模块411s中的一个处理后的一对衬底并且沿着轨道结构400移动到传送模块420的位置处。现在，该对处理过的衬底可以从衬底装载器440移动到衬底车425的上部支撑高度。接着，衬底车425被控制为向后移动到第一高度级，以使下部支撑高度与衬底装载器440相平齐且使上部支撑高度与连接至引出传送线452的第二连接装置432相平齐。随后，该对新衬底可以被传送到衬底装载器440并且准备被运送到处理模块(例如，模块411A或411B)，同时该对处理过的衬底大致同时被移送且运送至引出传送线452。返回参照图4A，多模块系统4000包括控制器480，所述控制器480分别联接至直线衬底传送模块420、衬底装载器440、和多个处理模块411s中的每个。控制器480被构造为管理衬底装载器440的装载/卸载程序，所述衬底装载器基于预定进度在轨道结构400上行进并停止，所述预定进度至少包括预定的处理时间和逐个操作多个处理模块411s中的每个的连续时间延迟。如图所示，控制器480经由信号通信481向衬底传送模块420发 送控制信号或接收来自衬底传送模块420的反馈信号、经由信号通信483向衬底装载器440发送控制信号或接收来自衬底装载器440的反馈信号、以及经由信号通信484( S卩，分别通过线484A、484B、484C、...)向多个处理模块411s中的每个发送控制信号或者接收来自多个处理模块411s中每个的反馈信号。在一个实施方式中，信号通信可以是有线的或者无线的。在另一个实施方式中，衬底装载器、衬底传送模块、和每个处理模块分别装配有用于处理自动化的相应驱动器和传感器。例如，传送模块420上的升降机驱动器被构造为从控制器480接收控制信号以使得衬底车425随着特定的进度上下移动到特定的高度级。轨道结构400上的移动驱动器被构造为从控制器480接收控制信号以使得衬底装载器沿着轨道结构行进且根据进度停止在传送模块420前面的期望位置处或者特定处理模块的前面。每个处理模块中的操作驱动器均可以控制诸如衬底装载、腔室、泵送、气体填充、衬底加热、气体清洗、以及衬底卸载等的操作。与此同时，多个传感器(未明确示出)布置在上述系统元件的每个中以向控制器480提供反馈信号。传感器包括定时器、移动探测器、温度或压力传感器或者计量器、光学检测器等。如图4C中示出的，在一个具体实施方式
中，控制器480为多个处理模块411s中的每个设置操作进度以便以预定的时间延迟顺序地开始处理，并且相应地在预定的时间延迟内作为双级升降机的衬底车425在传送模块420的支架结构内在第一高度级与第二高度级之间上下移动。首先在预定的时间延迟内，控制器480将衬底车425设定在第一高度级处。衬底车425的第一支撑高度与衬底装载器440相平齐，以使第一对衬底从其第一支撑高度被传送到衬底装载器440。此外，衬底装载器440在预定的时间延迟内被控制以将第一对衬底传送到相应的处理模块(例如，411A)。控制器480还被构造为使衬底车425在预定的时间延迟内将第二对衬底装载到第一支撑高度并且向下移动到传送模块420内的第二高度级以使衬底车425的第二支撑高度与第一高度级平齐，以便从衬底装载器440接收衬底。此外，控制器480被构造为使衬底装载器440在预定的时间延迟内拾取在另一个处理模块(例如，411B)中处理过的第三对衬底且将其回送到衬底车425的第二支撑高度。此外，控制器480驱动衬底车425以使其再次向上移动到第一高度级，以使第一支撑高度与衬底装载器440平齐且使第二支撑高度与引出传送线452对齐。而且，控制器480被构造为将控制信号发送到衬底车425以将第二对衬底从衬底车425的第一支撑高度被传送到衬底装载器并且与此同时将第三对衬底从衬底车425的第二支撑高度传送到引出传送线452。当然，在系统操作与过程控制中可以有多种变型、替换、和修改。在一个替换实施方式中，系统4000还包括布置在轨道结构400附近的备用装载模块460。在一个特定的实施方式中，备用装载模块460被设定在轨道结构上可以由衬底装载器440接近的位置处。例如，图4A中，备用装载模块460相对于衬底传送模块420被设置在轨道结构400的相对侧处。备用装载模块460可以被用于直线衬底检查或者衬底更换。如果发现从引入传送线装载的一些衬底在先前处理中形成的光伏材料中具有缺陷，那么有缺陷的衬底可以被取走并且添加来自备用装载模块460的一个替换衬底。在一个处理模块中处理后的衬底在将其运送到引出传送线452之前也可以在备用装载模块460处进行选择性的检查。在另一个实施方式中，本说明书全文公开的多模块系统1000或者4000是可以被 复制并且倍增的可扩缩单元。例如，可以沿着延长的衬底传送线布置一个或多个复制的系统1000或者4000，所述系统1000或者4000包括轨道结构、沿着轨道结构两侧设置的多个处理模块、引入衬底传送线和引出衬底传送线附近的传送模块、构造为沿着轨道结构移动以便在传送模块与多个处理模块中的一个之间传送衬底的衬底装载器。可以理解的是，这里描述的实例和实施方式仅为了描述的目的，并且根据它作出的各种修改或改变将会建议给本领域中的技术人员，且所述各种修改或改变将被包含在本申请的精神和范围内以及权利要求的范围内。尽管上面已经在用于MOCVD处理的多个处理模块方面以及在用于在成对衬底上制造薄膜光伏装置的相应处理方面大致地进行了描述，但在不偏离本文的权利要求所描述的本实用新型的情况下也可使用其它功能处理模块和衬底构造。
权利要求1.一种用于制造薄膜光伏装置的多模块系统，其特征在于，该系统包括 轨道结构，所述轨道结构水平地布置在第一高度级中，以从第一端区域到第二端区域的长度延伸； 第一直线传送结构和第二直线传送结构，所述第一直线传送结构和第二直线传送结构分别设置在所述第一端区域附近的位置处，所述第一直线传送结构被构造为供应并存储待处理的多个衬底，并且所述第二直线传送结构被构造为存储并运送处理后的所述多个衬底； 多个处理模块，所述多个处理模块在所述轨道结构的两侧处沿长度大致布置在所述第一闻度级处； 衬底装载器，所述衬底装载器被联接至所述轨道结构且被构造为沿着所述轨道结构从所述第一端区域移动到所述第二端区域，并且装载来自所述第一直线传送结构的所述多个衬底中的一个或多个衬底且将所述一个或多个衬底卸载到所述轨道结构的任一侧处的所述多个处理模块中的每个，以及在处理之后装载来自所述多个处理模块中的每个的所述一个或多个衬底且将所述一个或多个衬底卸载到所述第二直线传送结构；以及 控制器，该控制器联接至所述衬底装载器、所述多个处理模块中的每个、以及所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构两者，其中所述控制器基于预定处理时间和用于逐个启动所述多个处理模块中的每个的操作的连续时间延迟来管理所述衬底装载器的装载/卸载程序。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述多个处理模块中的每个均包括被构造为具有面向轨道结构的侧门结构的腔室。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述腔室包括至少包含顶盖件、四个或更多个侧部件、以及通过四个支撑件上方的加压空气悬置的底部基件的部件。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述腔室被构造为具有进气口与出气口，所述进气口被联接至与供气装置联接的所述顶盖件，所述出气口穿过联接至泵模块的所述底部基件以提供用于执行化学气相沉积的气态环境。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述腔室还包括布置在所述腔室中的加热器板，所述加热器板位于所述底部基件上方，以支撑由所述衬底装载器通过所述侧门结构装载的一个或多个衬底。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述衬底装载器包括机器手，所述机器手能够从所述轨道结构的任一侧拾取一个或多个衬底/将一个或多个衬底释放到所述轨道结构的任一侧。
7.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述衬底装载器被构造为水平并列地装载来自第一直线传送结构的一对衬底以及将另一对衬底卸载到第二直线传送结构。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，这对衬底中的每个都包括形成在具有65x165cm或者更大的长方形形状因数的玻璃衬底上的铜铟联硒化物基薄膜光伏吸收器材料。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构在所述第一端区域处相互靠近地并列设置。
10.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构在所述第一端区域附近面对面设置在所述轨道结构的相对侧上。
11.根据权利要求I所述的系统，还包括 维修站，所述维修站设置在所述轨道结构的所述第二端区域附近的位置处； 弓I入衬底传送线和弓I出衬底传送线，所述引入衬底传送线和所述弓I出衬底传送线在第二高度级处分别联接至所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构，所述第二高度级高于所述第一高度级； 起重机结构，所述起重机结构设置在所有所述多个处理模块上方的第三高度级处，用于将来自所述多个处理模块中任一个的模块部件传送至所述维修站，所述第三高度级高于所述第二高度级。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一直线传送结构和所述第二直线传送结构中的每个都分别包括升降机结构，所述升降机结构包括用于存储多个衬底的多级衬底车，以缓冲用于处理的直线衬底的供应。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述多级衬底车被构造为上下移动以每次从所述第二高度级处的引入衬底传送线将一对衬底接收到一个保持级中/每次将来自一个保持级的一对衬底运送到所述第二高度级处的所述引出衬底传送线。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述多级衬底车被构造为上下移动以在所述多级衬底车的一个保持级与所述第一高度级处的所述衬底装载器之间传送一对衬。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制器包括计算机，所述计算机具有经由用户界面预先装载且通过多个传感器执行的多个指令，所述传感器联接至所述轨道结构上的所述衬底装载器、所述升降机结构上的所述多级衬底车、以及所述多个处理模块中的每个。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制器给所述多个处理模块中的每个均设定有操作进度，以便以预定的时间延迟顺序地启动处理，并且相应地在预定的时间延迟内使衬底装载器从所述第一直线传送结构获得一对衬底、将所述一对衬底传送到相应的处理模块、拾取在另一个处理模块中处理过的另一对衬底、以及将所述另一对衬底运送回所述第二直线传送结构。
17.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统进一步为沿着所述引入衬底传送线和所述引出衬底传送线能够被复制且倍增的可扩缩单元。
18.一种用于处理多个薄膜光伏装置的系统，其特征在于，所述系统包括 轨道结构； 设置于所述轨道结构附近的衬底传送模块，所述衬底传送模块被构造为与引入传送线相联接以接收待处理的一个或多个衬底，并且与引出传送线相联接以运送处理后的一个或多个衬底； 多个处理模块，所述多个处理模块设置为与所述轨道结构联接； 衬底装载器，所述衬底装载器被构造为沿着所述轨道结构移动以将来自所述衬底传送模块的多个衬底传送到所述多个处理模块中的一个，并且拾取处理后的所述衬底以使其返回到所述衬底传送模块；以及 控制器，所述控制器联接到所述衬底装载器、所述多个处理模块中的每个、以及所述衬底传送模块，其特征在于，所述控制器至少基于预定处理时间和逐个操 作所述多个处理模块中的每个处理模块的连续时间延迟来管理所述衬底装载器的装载/卸载程序。
专利摘要公开了一种用于制造薄膜光伏装置的多模块系统，提供了直线衬底处理的系统，包括在第一高度级水平布置的延伸一长度的轨道结构。系统还包括布置在轨道结构附近的衬底传送模块，其构造为在第一高度级处与引入传送线联接以接收待处理的衬底且在第二高度级与引出传送线联接以传送处理后的衬底。系统包括在轨道结构两侧处沿长度大致设置在第一高度级处的多个处理模块。系统还包括衬底装载器，其构造为沿轨道结构在第一高度级处移动以将一对衬底从衬底传送模块传送到多个处理模块中一个且拾取处理后的该对衬底以返回到衬底传送模块。系统包括控制器以至少根据预定处理时间和操作多个处理模块中每个的连续时间延迟管理衬底装载器的装/卸载。
文档编号H01L31/18GK202558931SQ20122003752
公开日2012年11月28日 申请日期2012年2月6日 优先权日2011年2月4日
发明者罗伯特·D·维廷, 肯尼思·B·多林 申请人:思阳公司