本发明专利技术涉及一种用于在具有相对的前外表面和后外表面的柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法，所述方法包括以下步骤：(a)加热所述柔性聚酰亚胺基板，以使得所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面的温度高于所述柔性聚酰亚胺基板的所述后外表面的温度；以及(b)在所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面上沉积所述一个或多个薄膜层。本发明专利技术还涉及一种用于执行所述方法的沉积区，所述沉积区包括：(a)一个或多个物理气相沉积源，其能够将一种或多种金属材料沉积在所述基板的所述前外表面上；以及(b)一个或多个辐射区边界加热器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】相关申请的交叉引用本专利申请是2014年I月8日提交的美国专利申请N0.14/150, 376的继续申请，该美国专利申请要求2013年I月9日提交的美国临时专利申请N0.61/750，709的优先权权益。上述专利申请中的每一者都以引用方式并入本文。
技术介绍
光伏装置响应于入射光而生成电流。如今常用的一类光伏装置基于晶体硅太阳能吸收层。晶体硅光伏装置包括例如厚硅晶片。这些晶片易碎并且无法在不冒损坏风险的情况下弯曲，因此，晶片必须设置在刚性基板上，诸如大面积刚性玻璃基板。虽然晶体硅光伏装置可实现相对高的效率，但是它们通常昂贵而笨重。另外，它们缺乏柔性，因此难以在非平面应用中或在经受弯曲的应用中的使用。此外，它们的重量阻止了一些屋顶应用。因此，对于开发可能比晶体硅光伏装置更薄、更轻且更便宜的“薄膜”光伏装置存在极大的兴趣。另外，薄膜光伏装置通常将耐至少一定的挠曲，从而可能允许使用柔性基板，以使得光伏装置为柔性的。柔性光伏装置可有利地适形于非平坦表面和/或用于经受弯曲挠曲的应用。图1显示了常规薄膜光伏装置100的剖视图，该薄膜光伏装置100包括设置在基板104上的薄膜叠堆102。光伏叠堆102包括第一电接触层106，诸如钼层，其设置在基板104的第一或前外表面108上。太阳能吸收层110设置在第一电接触层106上，并且异质结配对层112设置在太阳能吸收层110上。第二电接触层114，诸如导电氧化物层，通常设置在异质结配对层112上。太阳能吸收层110和异质结配对层112 —起形成P-N光伏结，其响应于入射光生成电流。第一电接触层106和第二电接触层114提供光伏结的电接口。可能的太阳能吸收层材料的一些例子包括基于砸的硫属化物，诸如铜-铟-联砸化物(CIS)，或其合金。CIS合金的一些例子包括铜-铟-镓-联砸化物(CIGS)、银-铜-铟-镓-联砸化物(AgCIGS)和铜-铟-镓-销-联砸化物(CIGAS)。用其他VI族元素诸如硫或碲替代太阳能吸收器中的砸或使砸形成合金在某些应用中也是有吸引力的。可能的异质结配对层材料的一些例子包括硫化镉、金属氧化物或它们的合金。通常将额外的层诸如缓冲层和/或应力消除层添加到光伏装置100。例如，有时将金属层诸如钼层118设置在基板104的后外表面116上以提供应力消除并耗散静电。许多光伏装置包括多个光伏电池，它们电串联和/或并联以满足应用的电压和/或电流要求。通常期望多个光伏电池单片集成在共用基板上。单片集成可使得能够在装置设计期间自定义装置输出电压和输出电流额定值，从而使得装置可以针对其预期应用而定制。另外，相对于非单片集成的光伏装置，单片集成通过减小相邻光伏电池之间的间距以及通过减少或消除使用分立的母线来连接相邻的电池而促进了小装置尺寸和令人愉悦的美观性。然而，单片集成需要装置基板的外表面诸如基板104的外表面108 (图1)为介电的。具体地讲，表面必须为介电的以允许相邻的光伏电池通过电池隔离划线(有时称为“P1”划线)而电分离。如果基板外表面相反地为导电的，或如果Pi划线穿透表面电介质到达导电基板，则相邻的光伏电池将一起电短路，从而使得Pl划线无效。包括使用电池隔离划线的单片集成技术的一些例子在授予Misra的美国专利申请公布N0.2008/0314439中公开，该专利申请公布以引用方式并入本文。介电表面可通过向导电柔性基板诸如金属箔施加介电涂层而在该基板上获得。然而，该方法可能难以实现，因为介电涂层必须没有缺陷，诸如小孔，以防止光伏电池电短路。另外，介电涂层易于在基板上进行薄膜沉积期间以及在单片集成图案化过程期间损坏。可替代地，可将介电基板与单片集成一起使用。然而，很少有柔性基板材料既为介电的又能够经受与薄膜层沉积相关的高温加工。一种可能的柔性介电基板材料为柔性玻璃。然而，柔性玻璃基板仍处于其开发阶段并且不能用于大量生产应用。另一种柔性介电基板材料为聚酰亚胺。薄聚酰亚胺基板广泛普及并且一些配方通常可短时间(诸如30分钟或更短)承受高达450°C的加工温度。图2示出了现有技术CIGS沉积区200，其能够分别在具有厚度230以及相对的前外表面218和后外表面228的柔性聚酰亚胺基板202上形成CIGS太阳能吸收层。基板202已在前外表面218上预制有电接触层(未示出)，其中该接触层类似于图1的层106。类似于图1的层118的应力消除层(未示出)任选地设置在后外表面228上。沉积区200包括多个源，这些源分别发出随后设置在基板202的正面210中的金属羽状物212、214、216。在该系统中，三个源204、206和208将金属元素设置到基板202的前外表面218上；这些元素通常包括铜、铟和镓中的一者或多者。砸歧管220在基板202的正面210中向沉积区200提供砸蒸气222。设置在基板202背后226的基板加热器224向基板202的后外表面228提供辐射热。区外壳和真空泵(未示出)维持沉积区200中的真空。给定正确的热力学环境，从源204、206、208发射到基板202的前外表面218上的铜、铟和镓一起在存在砸蒸气222的情况下反应以在基板前外表面218上形成CIGS层的前体或整个CIGS层。金属源204、206、208向前外表面218提供一定的热。此外，有时将额外的加热器(未示出)设置在基板202的正面210中以增强早期沉积运行稳定性并防止元素冷凝和再蒸发。这些额外的加热器，如果存在的话，将一定程度地对前外表面218加热。然而，基板加热器224 (其对基板后外表面228加热)提供使得能够进行CIGS沉积所需的大部分热能。由于由源204、206和208提供的不同程度的加热，基板加热器224可能需要相对于彼此不同的设定点，以实现所需的基板202温度。如本领域所已知，CIS/CIGS沉积需要高基板温度，并且光伏装置效率通常取决于基板温度。例如，通常需要超过500°C的基板温度以获得最高效率的CIS/CIGS光伏装置。另外，研宄已显示了在薄膜沉积期间增加Se热能的潜在优点，诸如通过使用Se炉或裂化器，以减小共蒸发CIGS过程期间Se蒸发物团簇尺寸。(参见例如 M.Kawamura et al.，“Cu (InGa) Se2thin_film solar cells grown with crackedselenium，，，Journal of Crystal Growth, vol.311, January 15, 2009, pp.753-756 (M.Kawamura等人，“通过裂化的砸生长的Cu (InGa) Se2薄膜太阳能电池”，《晶体生长杂志》，第311卷，2009年I月15日，第753-756页))。虽然刚性玻璃基板能够耐这些温度，但是柔性聚酰亚胺基板在升高的温度下降解，从而限制了聚酰亚胺基板上的CIS/CIGS沉积过程。另夕卜，聚酰亚胺基板很容易受吸收水蒸汽的影响，而水蒸汽随后可在CIS/CIGS制造期间受热时释放。除非极其小心以确保聚酰亚胺基板在电接触层沉积前正确脱气，否则水分可在基板加热期间被捕获在第一电接触层下，从而可能导致PV装置开裂和起泡。开裂和起泡可显著损害光伏装置性能和/或制造良率。
技术实现思路
在一个实施例中，用于在具有相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在具有相对的前外表面和后外表面的柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法，所述方法包括以下步骤：加热所述柔性聚酰亚胺基板，以使得所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面的温度高于所述柔性聚酰亚胺基板的所述后外表面的温度；以及在所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面上沉积所述一个或多个薄膜层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯·M·伍兹，罗森恩·瑞柏林，约瑟夫·H·阿姆斯特朗，
申请(专利权)人：阿森特太阳能技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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