容纳并加热材料的坩埚以及包括坩埚和加热器布置的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于容纳和加热待蒸发或升华的材料的坩埚以及一种包括这样的坩埚和用于加热该坩埚的加热器布置的系统。坩埚包括：至少一个凹穴式凹处，其适合用于接纳待蒸发或升华的材料，所述凹穴式凹处形成在坩埚的第一表面中；以及底部凹处和/或侧凹处，底部凹处形成在坩埚的第二表面中，第二表面与第一表面相反，且侧凹处形成在坩埚的侧壁中，侧壁从第一表面延伸到第二表面，其中侧凹处邻近于坩埚的第二表面具有其开口。系统包括坩埚以及用于加热坩埚的加热器布置，其中加热器布置包括被布置在坩埚的底部凹处或侧凹处中的至少一个加热器。

A crucible for holding and heating materials, and a system comprising a crucible and a heater arrangement

The present invention relates to a crucible for holding and heating materials to be evaporated or sublimated, and a system comprising such a crucible and a heater arrangement for heating the crucible. The crucible includes at least one recess type recess, which is suitable for admission to evaporation or sublimation of the material, the recess type recess is formed on the first surface of the crucible; and at the bottom of the recess and / or lateral recess at the bottom of the recess is formed on the second surface of the crucible, and the surface of the first second the opposite side surface, and the concave is formed in the crucible of the side wall, the side wall extends from the first surface to the second surface, the second surface side recess adjacent to the crucible with its opening. The system includes a crucible and a heater arrangement for heating the crucible, wherein the heater arrangement includes at least one heater disposed at the bottom recess or side recess of the crucible.

【技术实现步骤摘要】
容纳并加热材料的坩埚以及包括坩埚和加热器布置的系统
本专利技术涉及用于容纳并加热待蒸发或升华的材料的坩埚，特别地涉及适合用于容纳且加热反应性材料的坩埚，以及用于蒸发或升华材料的系统，该系统包括该坩埚和用于加热该坩埚的加热器布置。该坩埚和该系统尤其适合用于太阳能电池制造，其中含硫或含硒的材料被蒸发或升华。
技术介绍
一种用于在衬底上沉积材料的技术是化学气相沉积，其中待沉积的材料的蒸气通过由于高温(高于材料的沸腾或升华温度的温度)而从材料源蒸发或升华材料而产生。汽化的材料颗粒朝向衬底移动且最终沉积在衬底的表面上。通常，容纳待沉积的材料(即，材料源)的坩埚借助于放置在坩埚的外部上或相对于坩埚以一定距离布置的加热灯、RF线圈或电阻加热器来加热。加热器或加热元件和坩埚通常热分离，且热能在大距离上经由辐射或经由气体对流来传递。举例来说，US6,444,043B1描述一种坩埚或容器，该坩埚或容器由一块石墨形成，且具有用于保持待蒸发或升华的材料的凹处或开口，其中该坩埚借助于在该坩埚的封闭侧周围且相对于该坩埚以一定距离放置的加热灯来加热。在US2014/0109829A1中，一种蒸发单元包括坩埚以及与该坩埚间隔开且被设置成围绕该坩埚的横向表面和底表面的加热器框架。在该加热器框架的面向该坩埚的内表面上，提供用于加热该坩埚的加热器。如果布置加热器的空间不被密封以免受汽化的材料所散布的空间的影响，那么待沉积的材料也会到达加热器。除导致加热效率降低的材料在加热器的表面上的可能沉积之外，加热器的材料可受到待沉积的材料或待沉积的材料的组分的侵袭。举例来说，加热器可在含硫气氛中腐蚀。此外，加热器相对于坩埚以一定距离设置。因此，热传递受加热器与坩埚之间的空间和该空间中的材料限制。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种坩埚以及一种包括该坩埚和加热器布置的系统，该加热器布置提供对加热器的良好保护，以使其免受周围的和可能侵蚀性的处理气氛影响，并且提供从加热器到坩埚的改进的热传递以及用于接合和分开系统的部件的简单方式。为了实现此目的，本专利技术提供根据权利要求1的坩埚和根据权利要求6的用于蒸发或升华材料的系统。实施例被包括在从属权利要求中。根据本专利技术的用于加热待蒸发或升华的材料的坩埚包括至少一个凹穴式凹处以及底部凹处和/或侧凹处。该凹穴式凹处适合用于接纳该待蒸发或升华的材料且形成在该坩埚的第一表面(也被称为顶表面)中。因此，该凹穴式凹处在该顶表面中形成该坩埚的开口。该底部凹处形成在该坩埚的第二表面中，其中该第二表面与该第一表面相反且也被称为底表面。该底部凹处在该坩埚的底表面中形成开口，且适合用于接纳或容纳用于加热该坩埚的底表面的底部加热器。该侧凹处形成在该坩埚的侧壁中，其中该侧壁从该第一表面延伸到该第二表面且连接该顶表面和该底表面。该侧凹处在该坩埚的侧壁中形成中空空间，且邻近于该坩埚的第二表面具有其开口。即，该侧凹处不在该坩埚的侧表面中形成开口，或换句话说，该侧壁不朝侧部敞开。该侧表面是该侧壁的与该侧壁的邻近于该凹穴式凹处和该底部凹处的表面相反的那一表面，而且它是坩埚本体的外表面中的一个外表面。该侧凹处适合用于接纳或容纳用于加热该坩埚的侧表面的侧加热器。在全部情况下，该坩埚的外形不受限制，只要该坩埚具有顶表面、底表面和至少一个侧壁即可。即，该坩埚可例如为具有圆形或椭圆形顶表面和/或底表面的直柱体或斜柱体，或任何种类的直棱柱或斜棱柱(例如，长方体)或任何其它种类的形体。全部凹处可延伸以使得在全部点处保持坩埚材料的至少最小厚度，其中坩埚材料的最小厚度适合用于确保坩埚本体的物理稳定性。举例来说，将该凹穴式凹处与该底部凹处分开或将该凹穴式凹处与该侧凹处分开的壁中的坩埚材料的最小厚度针对作为坩埚的材料的石墨且针对坩埚本体的达1.5m的外部尺寸而言处于10mm到15mm的范围中，然而，不同凹处可具有不同长度和/或宽度。举例来说，该凹穴式凹处可在横向尺寸上小于该底部凹处。该凹穴式凹处的尺寸取决于应容纳在该凹穴式凹处中的待蒸发或升华的材料的容积来选择，而该底部凹处和该侧凹处的尺寸取决于相应加热器的尺寸来选择，且使得相应加热器可完全接纳在相应凹处中(除了向加热器供应能量所需的连接之外，如果适用的话)。因为该加热器(特别地，该侧加热器)完全接纳在该坩埚的相应凹处中，所以该加热器几乎完全与当在该凹穴式凹处中所容纳的材料被蒸发或升华时存在的处理气氛分开。因此，根据本专利技术的坩埚为该加热器提供极好的保护，以使其免受该处理气氛的侵蚀性或反应性组分的影响。此外，因为该加热器可被布置成极接近该坩埚，即，在坩埚本体“内”，例如，在该坩埚的侧壁内，所以从该加热器到待蒸发或升华且容纳在凹穴式凹处中的材料的热传递得以改进，从而导致较高的可实现的温度或实现特定温度所需的可能减少的能量。此外，不止一个侧凹处(例如，两个或三个或更多个侧凹处)可形成在一个特定侧壁中，其中全部侧凹处邻近于该坩埚的第二表面具有开口。一个特定侧壁中的不同侧凹处被由侧壁材料形成的材料条彼此分开，其中该材料条形成相应侧凹处之间的中间壁，且可从该坩埚的第一表面到该第二表面且跨越该侧壁的整个厚度延伸。不止一个底部凹处也可形成在该坩埚的第二表面中，其中不同底部凹处被由该坩埚的材料形成的材料条彼此分开。取决于该坩埚的外形，该坩埚可具有多个侧壁。举例来说，如果该坩埚是长方体，那么该坩埚具有四个侧壁。在此情况下，一个侧凹处可形成在这些侧壁中的一个侧壁中，或不止一个侧凹处可形成在这些侧壁中的不止一个侧壁中。换句话说：每一侧凹处形成在该坩埚的侧壁中的一个特定侧壁中。再次，不止一个侧凹处可形成在一个特定侧壁中、不止一个侧壁中或甚至全部侧壁中，如上面所述的那样。特定侧壁中所形成的侧凹处的数目可针对不同的侧壁而是不同的。在一个实施例中，在该坩埚的全部侧壁中，形成该侧凹处中的一个不同的侧凹处。即，所述侧凹处的数目等于该坩埚的侧壁的数目。在任何情况下，不同侧凹处的尺寸可不同。在特定实施例中，该坩埚包括该侧凹处，且还包括绝热凹处，该绝热凹处邻近于该侧凹处在该坩埚的同一侧壁内形成。该绝热凹处形成在该侧凹处的不邻近于该坩埚的该凹穴式凹处的那一侧上。该侧凹处和该绝热凹处被该坩埚的材料彼此间隔开。该绝热凹处以与该侧凹处类似的尺寸形成，从该坩埚的第二表面延伸，且邻近于该坩埚的第二表面具有开口。该绝热凹处可被填充有空气或任何其它固态、液态或气态材料，或者如果该绝缘凹处的开口被盖子或任何其它适当装置闭合的话，那么该绝热凹处可被抽空。该绝热凹处充当减小到该侧壁的侧表面的热传递的隔热层或热屏障。因此，该热绝缘凹处进一步改进从侧加热器到待蒸发或升华且容纳在该凹穴式凹处中的材料的热传递。优选地，该坩埚由具有高热导率且相对于该待蒸发或升华的材料或相对于环境气氛(例如，当该凹穴式凹处中所容纳的材料被蒸发或升华时存在的处理气氛)的组分惰性的并不扩散的材料制成。因此，该坩埚自身将不与该待蒸发或升华的材料或该环境气氛的组分反应。此外，该坩埚减少或防止反应性组分穿过该坩埚的壁扩散到加热器，以使得即使加热器由相对于该凹穴式凹处中所容纳的材料或相对于该环境气氛的组分非惰性的材料制成，该加热器也被防止恶化或损坏。因此，便宜的材料(例如，用于电阻加热器的不锈钢)可用于加热器。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热待蒸发或升华的材料的坩埚，包括：‑至少一个凹穴式凹处，所述凹穴式凹处适合用于接纳所述待蒸发或升华的材料，所述凹穴式凹处形成在所述坩埚的第一表面中，以及‑底部凹处和/或侧凹处，所述底部凹处形成在所述坩埚的第二表面中，所述第二表面与所述第一表面相反，且所述侧凹处形成在所述坩埚的侧壁中，所述侧壁从所述第一表面延伸到所述第二表面，其中所述侧凹处邻近于所述坩埚的所述第二表面具有其开口。

【技术特征摘要】
1.一种用于加热待蒸发或升华的材料的坩埚，包括：-至少一个凹穴式凹处，所述凹穴式凹处适合用于接纳所述待蒸发或升华的材料，所述凹穴式凹处形成在所述坩埚的第一表面中，以及-底部凹处和/或侧凹处，所述底部凹处形成在所述坩埚的第二表面中，所述第二表面与所述第一表面相反，且所述侧凹处形成在所述坩埚的侧壁中，所述侧壁从所述第一表面延伸到所述第二表面，其中所述侧凹处邻近于所述坩埚的所述第二表面具有其开口。2.根据权利要求1所述的坩埚，其中所述坩埚包括多个侧凹处，以使得在所述坩埚的所有侧壁中的每一个侧壁中，形成所述侧凹处中的一个不同的侧凹处。3.根据权利要求1或2所述的坩埚，其中所述坩埚包括所述侧凹处，且还包括绝热凹处，所述绝热凹处在所述侧凹处的不邻近于所述坩埚的所述凹穴式凹处的那一侧上邻近于所述侧凹处在所述坩埚的同一侧壁内形成，其中所述侧凹处和所述绝热凹处被所述坩埚的材料彼此间隔开。4.根据前述权利要求中任一项所述的坩埚，其中所述坩埚由具有高热导率且相对于所述待蒸发或升华的材料或相对于环境气氛的组分惰性的并...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴斯蒂安·希普欣，克里斯蒂安·克拉夫特，迈克尔·哈尔，彭寿，格拉尔德·卡佩尔，维罗·泽尔曼斯，
申请(专利权)人：中国建材国际工程集团有限公司，CTF太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31