用于蒸发材料的设备制造技术

用于沉积预定量的材料到衬底上的实例设备包括具有被配置成容纳材料的腔体的容器。容器和腔体沿着容器的第一轴伸长。设备另外包括一个或多个加热器，其(i)沿着第一轴伸长并且(ii)被配置成通过加热容器加热和蒸发材料。设备另外包括输送机，用于朝着基本上垂直于容器的第一轴和容器中沿着第一轴分布的一个或多个开口的方向移动衬底。一个或多个开口提供容器外部区域与腔体之间的流体连通。本文还公开了用于沉积预定量的材料到衬底上的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于蒸发材料的设备相关申请的交叉引用本申请要求2015年3月23日提交的美国临时申请第62/136831号的优先权，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
本公开涉及如为了在太阳能电池的制造中使用而用于蒸发材料的设备。
技术介绍
除非在此另有说明，否则这部分中所描述的材料不是本申请中的权利要求书的现有技术，并且并不因为包含在这部分中就被认可为现有技术。太阳能电池通常包括响应于光吸收而生成电荷载流子的材料。一种这类光吸收材料是Cu(In，Ga)Se2(CIGS)。将受控量的钠引入到CIGS(或类似光吸收材料)中可钝化材料内的晶粒边界。这减少了材料内载流子复合中心的量，由于在复合之前汇集了更多生成的电荷载流子而使得太阳能电池效率提高。一种这类用于将钠引入到CIGS中的方法是将CIGS(和可能其它材料层)沉积到钠钙玻璃上以形成衬底，并且在所述方法期间，加热衬底以使得钠钙玻璃中所存在的钠扩散到CIGS层中。对于材料均一性和可重复性，这个方法可能不理想，因为其可能难以控制遍及金属层的材料扩散。出于这个原因，这个方法并未很好地扩大规模以用于制造大面积衬底。另一种用于将钠引入到CIGS中的方法是将含钠材料(例如NaF、Na2Se或Na2O)放置到容器中，并随后加热容器以使得材料蒸发或升华，使得含钠材料沉积到容器上方包括CIGS层的衬底上。这个方法由于蒸发和沉积均一量的含钠材料遍及大面积衬底的难度而也尚未很好地扩大规模用于处理大面积衬底。其它用于将钠引入到CIGS膜中的方法也遭遇将均一量的钠引入到大面积衬底中的困难。
技术实现思路
实例实施例提供用于沉积预定量的材料到衬底上的设备和方法。另外，实施例允许在大面积衬底上沉积基本上均一厚度的材料。实施例涉及基本上封闭的容器，其具有被配置成容纳材料的腔体。基本上封闭的容器，当在真空条件下加热时，有助于在腔体与容器外部区域之间形成压差。根据压差，真空条件存在于容器外部区域，而足以使材料形成液相的压力存在于腔体内。腔体内的高压使得材料能够蒸发而非升华到容器上方的衬底上。在一个实例中，用于沉积预定量的材料到衬底上的方法包括提供具有腔体的容器。容器和腔体沿着容器的第一轴伸长并且容器位于真空腔室内。容器包括沿着第一轴分布的一个或多个开口，其中一个或多个开口提供腔体与容器外部真空腔室内的区域之间的流体连通。方法另外包括将材料插入到容器的腔体中并加热容器，借以使预定量的材料蒸发并经由一个或多个开口离开容器。方法另外包括在一个或多个开口上方沿着容器的基本上垂直于第一轴的第二轴移动衬底，由此沉积预定量的材料到衬底上。在另一方面，用于沉积预定量的材料到衬底上的实例设备包括具有被配置成容纳材料的腔体的容器。容器和腔体沿着容器的第一轴伸长。设备另外包括一个或多个加热器，其(i)沿着第一轴伸长并且(ii)被配置成通过加热容器加热和蒸发材料。设备另外包括输送机，用于朝着基本上垂直于容器的第一轴的方向移动衬底。设备另外包括容器中沿着第一轴分布的一个或多个开口，其中一个或多个开口提供容器外部区域与腔体之间的流体连通。所属领域的一般技术人员通过在适当时参考附图阅读以下详细描述将明白这些以及其它方面、优点和替代方案。附图说明图1是实例衬底的截面视图。图2是用于沉积材料到衬底上的实例设备的简化截面视图。图3是用于沉积材料到衬底上的另一个实例设备的简化截面视图。图4是用于沉积材料到衬底上的实例容器和实例加热器的端视透视图。图5是用于沉积材料到衬底上的实例容器和实例加热器的端视透视图。图6是用于沉积材料到衬底上的实例容器和实例加热器的端视透视图。图7是用于沉积材料到衬底上的实例容器和实例加热器的端视透视图。图8是描绘实例方法的流程图。具体实施方式本文中描述了实例方法和设备。本文中描述的任何实例实施例或特征未必应解释为比其它实施例或特征优选或有利。本文中描述的实例实施例不打算是限制性的。应易于理解，所公开的设备和方法的某些方面可排列组合在广泛多种不同配置中，其全部涵盖在本文中。此外，图中所示的特定排列不应被视为限制性的。应理解，其它实施例可大体上包括给定图中示出的每一元件。另外，可组合或省略一些所说明的元件。又另外，实例实施例可包含图中未说明的元件。术语“基本上”意思指所列举的特征、参数或值无需精确地达到，但是可出现的偏差或变化(包括例如公差、测量误差、测量精度限制和所属领域的技术人员已知的其它因素)的量不妨碍特征希望提供的效应。如上文所指出，将掺杂材料(如钠)引入到光吸收材料(如CIGS)中可能是有用的，从而可使用掺杂的光吸收材料制造效率提高的太阳能电池。太阳能电池衬底的处理通常在真空条件下进行以防止大气中的污染物引入到衬底中。与熔融和蒸发相对，当充分加热时，真空条件使得许多材料(如NaF、Na2Se和Na2O)升华。然而，在一定面积的衬底上沉积均一厚度的材料更容易通过从材料来源蒸发材料而非使其升华来实现。本文所公开的基本上封闭的容器通过在充分加热容器内部的材料时维持容器内的高压而缓解了这一问题。压力相对于在处理期间容纳容器的真空腔室的压力而升高。压差能够使得材料蒸发以及容器或腔体内部的蒸汽平衡并且使得所蒸发的材料朝着上方衬底扩散。图1示出了实例衬底100。衬底100包括不锈钢层102、钼(Mo)层104、CIGS层106和铁(Fe)阻挡层108。在一些实例中，将厚度大致50-1500nm的Mo层104沉积在厚度大致50-500nm的Fe阻挡层108上。可将Fe阻挡层108沉积在厚度大致20-250μm的不锈钢层102上。另外，可将厚度大致0.8-2.0μm的CIGS层106沉积在Mo层104上。Fe阻挡层108可由铬和/或钛(或其它合适金属)组成，有助于阻止来自不锈钢层102的Fe在高温处理期间扩散到Mo层104和/或CIGS层106中。衬底100可进行进一步处理和/或沉积额外材料层，如沉积硫化镉缓冲层、透明导电氧化物层(如掺杂铝的氧化锌)或金属接触网格层(如镍、铝、银或铜)。补充方法的一个实例包括将钠或含钠材料蒸发到衬底100的CIGS层106上。下文详细描述了这个方法的变化形式。上文仅出于说明性目的描述了衬底100。本文中描述的设备或方法可涉及将任何类型的材料沉积到任何类型的衬底上。在一个实例(未示出)中，CIGS层106最初可能不存在于衬底上。可使用本文所述的方法和设备将所蒸发的含钠材料直接沉积在Mo层104上。接着，可将CIGS层106沉积到含钠材料上，同时加热含钠材料，使得含钠材料扩散到CIGS层106中。在另一个实例(未示出)中，将CuInGa前体层沉积在Mo层104的顶部上。这一前体层可能含有或可能不含一定量的硒(Se)。随后，蒸发含钠材料并沉积在CuInGa前体层上。最后，通过CuInGa前体层的加热硒化形成CIGS层。在CIGS层形成时，加热硒化使得含钠材料扩散遍及CIGS层。图2示出了用于沉积材料218到衬底203上的设备200。设备200可包括容器214，其包括腔体216和一个或多个开口220。设备可另外包括加热器222和224，以及包含进料卷轴204和收集卷轴206的输送机。图2还示出了泵202和包括外部区域205、插入点208和移出点210的真空腔室201。在一些实例中，材料2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于沉积预定量的材料到衬底上的方法，所述方法包含：提供具有腔体的容器，其中所述容器和所述腔体沿着所述容器的第一轴伸长，其中所述容器位于真空腔室内，并且其中所述容器包含：沿着所述第一轴分布的一个或多个开口，其中所述一个或多个开口提供所述腔体与所述容器外部真空腔室内的区域之间的流体连通；将所述材料插入到所述容器的腔体中；加热所述容器，借以使所述预定量的材料蒸发并经由所述一个或多个开口离开所述容器；以及在所述一个或多个开口上方沿着所述容器的基本上垂直于所述第一轴的第二轴移动所述衬底，由此沉积所述预定量的材料到所述衬底上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.23 US 62/1368311.一种用于沉积预定量的材料到衬底上的方法，所述方法包含：提供具有腔体的容器，其中所述容器和所述腔体沿着所述容器的第一轴伸长，其中所述容器位于真空腔室内，并且其中所述容器包含：沿着所述第一轴分布的一个或多个开口，其中所述一个或多个开口提供所述腔体与所述容器外部真空腔室内的区域之间的流体连通；将所述材料插入到所述容器的腔体中；加热所述容器，借以使所述预定量的材料蒸发并经由所述一个或多个开口离开所述容器；以及在所述一个或多个开口上方沿着所述容器的基本上垂直于所述第一轴的第二轴移动所述衬底，由此沉积所述预定量的材料到所述衬底上。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料包含钠或钾。3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中加热所述容器进一步使得至少一些所述材料在所述腔体的内部形成液相。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中加热所述容器包含用沿着所述容器的第一轴伸长的一个或多个加热器加热所述容器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中加热所述容器包含用位于所述容器外部的一个或多个加热器加热所述容器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中加热所述容器包含用邻近于所述容器的加热器加热所述容器，其中所述一个或多个开口包含在所述容器的外表面的相应汽门，并且其中所述加热器相比接近于所述腔体更接近于所述相应汽门。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述一个或多个开口包含在所述容器的外表面的相应汽门，并且其中加热所述容器包含：将所述容器接近于所述相应汽门的一部分加热到第一温度；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·D·赫克特曼，K·R·B·波特，A·A·奎图瓜弗洛里斯，A·C·沃尔，
申请(专利权)人：纽升股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US