在光伏器件涂覆有金属的玻璃上形成吸收层的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了在光伏器件涂覆有金属的玻璃上形成吸收层的方法和系统，其中，一种用于形成太阳能电池的装置包括限定真空室的外壳、可旋转衬底支撑件、至少一个内加热器和至少一个外加热器。衬底支撑件位于真空室内并且被配置为保持衬底。至少一个内加热器位于真空室的中心和衬底支撑件之间并且被配置为加热衬底支撑件上的衬底的背面。至少一个外加热器位于真空室的外表面和衬底支撑件之间并且被配置为加热衬底支撑件上的衬底的正面。

【技术实现步骤摘要】
在光伏器件涂覆有金属的玻璃上形成吸收层的方法和系统
本专利技术总的来说涉及光伏器件，更具体地，涉及用于制造光伏器件的系统和方法。
技术介绍
光伏器件(也称为太阳能电池)吸收太阳光并将光能转换为电能。因此，不断发展光伏器件及制造方法以在具有更薄设计的同时提供更高的转换效率。通过在诸如玻璃的衬底上沉积一层或多层光伏材料的薄膜来形成薄膜太阳能电池。光伏材料的膜厚范围在几纳米到几十微米之间。这种光伏材料用作光吸收剂。光伏器件可进一步包括其他薄膜，诸如缓冲层、背接触层和前接触层。铜铟镓硒(CIGS)在薄膜太阳能电池中是常用的吸收层。CIGS薄膜太阳能电池在实验室环境中已取得了极好的转换效率(＞20％)。大部分常规CIGS沉积通过以下两种技术中的一种实现：共蒸法或硒化法。共蒸法包括同时蒸发铜、铟、镓和硒。四种元素的不同熔点使得在较大衬底上控制形成定比化合物非常困难。此外，当使用共蒸法时，薄膜粘附非常差。硒化法包括两步工艺。首先，在衬底上溅射铜、镓和铟前体。然后，在温度500℃以上的条件下通过前体与H2Se/H2S发生反应来进行硒化。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于形成太阳能电池的装置，包括：外壳，限定真空室；可旋转衬底支撑件，位于真空室内，并且被配置为保持衬底；至少一个内加热器，位于真空室的中心和衬底支撑件之间，并且被配置为加热衬底支撑件上的衬底的背面；至少一个外加热器，位于外壳和衬底支撑件之间，至少一个外加热器被配置为加热衬底支撑件上的衬底的正面。优选地，可旋转衬底支撑件包括多个金属柱和连接至多个金属柱的多个金属框，多个金属框中的每一个都包括至少一个固定装置，多个金属柱和多个金属框被配置为保持相应的衬底。优选地，多个金属框被配置为保持长方形衬底，并且多个金属框和多个金属柱由选自由不锈钢、钛和钼所组成的组中的材料制成。优选地，多个金属框中的每一个都被配置为沿着衬底的整个长度支持相应的衬底，并且通过多个金属框上的所述至少一个固定装置沿衬底的整个长度来保持每一个衬底边缘。优选地，每一个相应的衬底均与沿着其长度的一部分与其接触的金属框中的相应金属框附接，并且每一个衬底边缘均通过相应金属框的选定位置上的相应固定装置来保持。优选地，该装置进一步包括：一个或多个附加加热器，连接至可旋转衬底支撑件中的多个金属框或金属柱，并且被配置为与衬底支撑件一起旋转并在旋转过程中加热相应的衬底。优选地，一个或多个附加加热器是被配置为发出红外线辐射的加热灯。优选地，可旋转衬底支撑件的形状是多边形，并且至少一个内加热器被配置为具有圆形形状以在旋转过程中避免衬底支撑件和至少一个内加热器之间的碰撞。优选地，该装置进一步包括：可旋转滚筒，设置在真空室内并且连接至真空室的顶面或底面，可旋转滚筒具有与衬底支撑件的形状基本相同的形状并且包括与可旋转衬底支撑件连接的支撑梁，其中，可旋转滚筒被配置为使衬底支撑件在真空室内旋转。优选地，至少一个外加热器附接在真空室的内表面上。优选地，该装置进一步包括：至少一个溅射源，至少一个溅射源中的每一个都被配置为在衬底的正面上方沉积吸收层的相应第一成分；至少一个蒸发源，设置在真空室内，并且被配置为在衬底的正面上方沉积吸收层的第二成分；以及至少一个隔离泵，至少一个隔离泵中的每一个都被配置为防止来自至少一个蒸发源的材料污染至少一个溅射源，其中，相应的隔离泵设置在至少一个溅射源中的每个溅射源与相邻的至少一个蒸发源中的一个蒸发源之间。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于形成太阳能电池的装置，包括：真空室；具有多边形形状的可旋转衬底支撑件，位于真空室内，并且被配置为保持至少一个衬底；可旋转滚筒，设置在真空室内，可旋转滚筒具有多边形形状并包括支撑梁；至少一个溅射源，被配置为沉积相应的第一成分；至少一个蒸发源，位于真空室内并且被配置为沉积第二成分；至少一个内加热器，至少一个内加热器中的每一个都被配置为加热衬底支撑件上的相应衬底的背面；以及至少一个外加热器，位于真空室的外壳和可旋转衬底支撑件之间，至少一个外加热器被配置为加热衬底支撑件上的衬底的正面。优选地，可旋转衬底支撑件包括多个金属柱和与多个金属柱附接的多个金属框，多个金属框中的每一个都包括至少一个固定装置，多个金属柱和多个金属框被配置为具有与衬底的形状基本相同的形状。优选地，该装置进一步包括：一个或多个附加加热器，连接至可旋转衬底支撑件中的多个金属框或金属柱，并且被配置为与衬底支撑件一起旋转并在旋转过程中加热相应的衬底。根据本专利技术的又一方面，提供了一种用于形成太阳能电池的方法，包括：提供固定在真空室内的可旋转衬底支撑件上的衬底，衬底具有正面和背面，正面被设置为面向真空室的内表面，可旋转衬底支撑件具有多边形的形状并且包括多个金属柱和金属框；旋转衬底支撑件；使用至少一个内加热器和至少一个外加热器同时加热衬底，内加热器面向衬底的背面，并且至少一个外加热器被配置为在旋转过程中加热衬底的正面。优选地，该方法进一步包括：在衬底的正面的上方形成吸收层，包括由至少一个溅射源在衬底的正面上方沉积吸收层的相应第一成分并且由设置在真空室内的蒸发源在衬底的正面上方沉积吸收层的第二成分；其中，至少一个隔离泵设置在至少一个溅射源中的每个溅射源与相邻的至少一个蒸发源中的一个蒸发源之间，并且至少一个隔离泵用于防止来自至少一个蒸发源的材料污染至少一个溅射源。优选地，衬底的背面包括玻璃层并且正面包括沉积在玻璃层上方的金属层；沉积吸收层中的相应第一成分，包括由第一溅射源沉积铜和镓以及由第二溅射源的沉积铟；以及沉积吸收层的第二成分包括由蒸发源沉积硒。优选地，根据预定曲线使用至少一个内加热器和至少一个外加热器同时对衬底进行加热，以使衬底与可旋转衬底支撑件中的多个金属柱或金属框之间的温度差最小化。优选地，该方法，进一步包括：使用连接至可旋转衬底支撑件中的多个金属框或金属柱的一个或多个附加加热器加热衬底，一个或多个附加加热器与衬底支撑件一起旋转。优选地，该方法进一步包括：在形成吸收层之后，用惰性导电气体冷却衬底和真空室。附图说明当结合附图阅读时，根据以下详细描述最好理解本专利技术。需要强调的是，根据惯例，附图中的各个部件不一定按比例绘制。相反，为了清楚，各个部件的尺寸可任意增大或减小。在说明书和附图中，类似参考数字表示类似部件。图1是根据一些实施例的用于形成包括至少一个内加热器和至少一个外加热器的太阳能电池的装置的平面图。图2是根据一些实施例的用于形成包括至少三个溅射源、至少一个蒸发源、至少一个内加热器和至少一个外加热器的太阳能电池的装置的平面图。图3A和图3B示出了根据一些实施例的包括多个金属柱和金属框的部分衬底支撑件的实例，该衬底支撑件被配置为保持相应的衬底。图4A和图4B示出了根据一些实施例的衬底沿着其整个长度被金属框保持的衬底的平面图和截面图。图5A至图5C示出了根据一些实施例的衬底沿着其长度的一部分通过位于金属框同侧的至少一个固定装置与金属框接触连接的实例的一个平面图和两个截面图。图6A至图6C示出了根据一些实施例的衬底沿着其长度的一部分通过位于金属框两侧的至少一个固定装置与金属框接触连接的实例的一个平面图和两个截面图。图7A是示出在一些实施例中具有至少一个内加热器和至少一个外加热器的结构的实例的俯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成太阳能电池的装置，包括：外壳，限定真空室；可旋转衬底支撑件，位于所述真空室内，并且被配置为保持衬底；至少一个内加热器，位于所述真空室的中心和所述衬底支撑件之间，并且被配置为加热所述衬底支撑件上的衬底的背面；至少一个外加热器，位于所述外壳和所述衬底支撑件之间，所述至少一个外加热器被配置为加热所述衬底支撑件上的衬底的正面。

【技术特征摘要】
2013.01.04 US 13/733,9891.一种用于形成太阳能电池的装置，包括：外壳，限定真空室；可旋转衬底支撑件，位于所述真空室内，并且被配置为保持衬底，所述可旋转衬底支撑件包括多个金属柱和连接至所述多个金属柱的多个金属框，所述多个金属框中的每一个都包括至少一个固定装置，所述多个金属柱和所述多个金属框被配置为保持相应的衬底；至少一个内加热器，位于所述真空室的中心和所述可旋转衬底支撑件之间，并且被配置为加热所述可旋转衬底支撑件上的衬底的背面；至少一个外加热器，位于所述外壳和所述可旋转衬底支撑件之间，所述至少一个外加热器被配置为加热所述可旋转衬底支撑件上的衬底的正面；以及一个或多个附加加热器，连接至所述可旋转衬底支撑件中的所述多个金属框或所述多个金属柱，并且被配置为与所述可旋转衬底支撑件一起旋转并在旋转过程中加热相应的衬底。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个金属框被配置为保持长方形衬底，并且所述多个金属框和所述多个金属柱由选自由不锈钢、钛和钼所组成的组中的材料制成。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个金属框中的每一个都被配置为沿着衬底的整个长度支持相应的衬底，并且通过所述多个金属框上的所述至少一个固定装置沿衬底的整个长度来保持每一个衬底边缘。4.根据权利要求1所述的装置，其中，每一个相应的衬底均与沿着其长度的一部分与其接触的所述多个金属框中的相应金属框附接，并且每一个衬底边缘均通过相应金属框的选定位置上的相应固定装置来保持。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个附加加热器是被配置为发出红外线辐射的加热灯。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可旋转衬底支撑件的形状是多边形，并且所述至少一个内加热器被配置为具有圆形形状以在旋转过程中避免所述可旋转衬底支撑件和所述至少一个内加热器之间的碰撞。7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：可旋转滚筒，设置在所述真空室内并且连接至所述真空室的顶面或底面，所述可旋转滚筒具有与所述可旋转衬底支撑件的形状相同的形状并且包括与所述可旋转衬底支撑件连接的支撑梁，其中，所述可旋转滚筒被配置为使所述可旋转衬底支撑件在所述真空室内旋转。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个外加热器附接在所述真空室的内表面上。9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：至少一个溅射源，所述至少一个溅射源中的每一个都被配置为在所述衬底的正面上方沉积吸收层的相应第一成分；至少一个蒸发源，设置在所述真空室内，并且被配置为在所述衬底的正面上方沉积所述吸收层的第二成分；以及至少一个隔离泵，所述至少一个隔离泵中的每一个都被配置为防止来自所述至少一个蒸发源的材料污染所述至少一个溅射源，其中，相应的隔离泵设置在所述至少一个溅射源中的每个溅射源与相邻的所述至少一个蒸发源中的一个蒸发源之间。10.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓凤山，赵应诚，杨智仁，
申请(专利权)人：台积太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71