一种用于制作太阳能电池的等离子沉积设备包括：具有用于支撑至少一个衬底的纵轴线的输送机；至少两个模块，每个模块具有用于在至少一个衬底上沉积反应产物层的至少一个等离子炬，至少一个等离子炬位于离至少一个衬底一段距离的位置；用于容纳输送机和该至少两个模块的室；以及排气系统。在另一实施例中，用于制作太阳能电池的等离子沉积设备包括：用于支撑衬底的部件；用于供应反应物的部件；用于在衬底上沉积产物的等离子炬部件，等离子炬部件位于离衬底一段距离的位置；以及用于相对于衬底振荡等离子炬部件的部件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制作光电模板或太阳能电池的工艺。
技术介绍
问题由于燃油^K各一直持续上涨，而其它能源仍然有限，因此，对来 自于燃烧化石燃料的排放的全球变暖的压力越来越大。需要找到和使 用替代能源，如太阳能，这是因为它是免费的，且不会生成二氧化碳 气体。为此，许多国家正增大对安全和可靠的长期能源、特别是"绿 色"或"清洁"的能源的投资。不过，虽然太阳能电池、也称为光电 池或光电模板已开发了许多年，但它的使用极为有限，因为制造这些 电池或模板的成本仍然很高，使得很难与化石燃料生成的能量进行竟争。目前，单晶硅太阳能电池具有最佳的能量转换效率，但它也具有 最高的制造成本。备选地，薄膜硅虽然不具有与单晶电池一样高的效 率，但它的生产成本却低得多。因此，它有可能用于低成本的光电能 量生成。诸如铜铟镓二硒(copper indium gallium diselenide "CIGS，，) 等其它类型的薄膜材料也显示出具有较低成本、效率接近单晶硅的满 意效果，但该成本仍未低到可与化石燃料有效地竟争。制造昂贵的部分原因是这些工艺的沉积速率低且耗时。例如，在 存在高浓度氢气时硅烷的等离子辉光放电以形成所需硅层的典型工艺实现了大约每秒20A或每分钟0.12微米的沉积速率。又如，用于 形成高质量i型硅层(i-tpye silicon layer)的典型等离子化学气相沉 积("CVD")法实现了大约每秒15 A或每分钟0.09微米的报告沉 积速率。然而，在另一示例中，使用碘蒸气作为传输媒介以沉积多晶 硅的典型化学气相传输("CVT")法实现了上至大约每分钟3微米 的薄膜生长速率。类似于硅太阳能电池技术，已经做了 4艮多努力来使用不同技术制 造CIGS类型的太阳能电池。在一个尝试中，以使用各种前驱结构的 两阶段工艺制造CIGS类型太阳能电池，这称为硒化技术(selenization technology)。已经做了很多尝试来改进硒化技术。在一个此类尝试 中， 一个使用具有输送机的磁电管溅射技术来制造薄膜的两阶段工艺 已为人所熟知。在另一尝试中，使用了气相再结晶工艺来制造CIGS 薄膜。再结晶工艺用作此工艺的第二步骤，并且它替代了如先前技术 所教导的硒化工艺。然而，在另一示例中，在溶液中使用电化学沉积、 之后是物理蒸气沉积来制造CIGS薄膜。此技术以13.6%的总转换效 率生产CIGS类型的太阳能电池。除有效制造上述太阳能电池类型的努力之外，人们已经进行了另 外的努力以便有效地制造其它类型的太阳能电池，如多结 (multi-j皿ction)太阳能电池。这些类型的太阳能电池具有不同材料 的多层构造。不同的材料有不同的能带隙，并且它们将吸收太阳能的 各种波长。因此，这些类型的太阳能电池覆盖更广的太阳光谱，并可 提高太阳能电池的效率。已经进行了一些努力来有效地提高这些类型 的太阳能电池。在一个此类尝试中，使用非结晶硅和铜铟二硒("CIS") 及其合金来制造多结太阳能电池。然而，此制造工艺极其复杂，并且 需要不同种类的设备，因而使得生产这些类型的太阳能电池的费用 高。生成CIS或CIGS层的一些示例包括通过溶液生长、溅射或蒸发 的方式沉积这些层。此外，通过增强的等离子化学气相沉积的方式沉 积硅层。如上所述，制作薄膜太阳能电池需要沉积所需层的沉积技术，并且降低制造成本的最有效的方式是增大沉积速率。用于等离子增强化学蒸气沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition: "PECVD") 的最佳报告沉积速率是大约每秒5 A，并且用于硅烷的等离子辉光放 电的沉积速率是每秒20 A。此外，除隄的沉积速率之外，在太阳能电池制造中通常发现的另 一个慢的工艺步骤涉及合并p型和n型掺杂物以形成半导体材料的 p-n结。此步骤通常在已经沉积薄膜层后在极慢的扩散炉中完成，因 而进一步减慢了有效生产太阳能电池的整个工艺。另外，对于制作CIGS薄膜的工艺，工艺通常使用两个或两个以 上的阶段。该工艺额外步骤的目的是沉积或调整这些元素以实现 CIGS薄膜的所需或最佳组成比和相结构。在第一步骤中，各种技术 已用于构建薄膜的所需厚度，浓度比率相对接近指定值。这些步骤的 组合抑制了用于制作CIGS薄膜的有效制造工艺。在以下美国专利号中可找到有关解决这些问题的尝试的信息授 予Li等人，1997年7月8日发布的5646050;授予Li等人，1999年 8月24日发布的5942049;授予Nishirnoto, 2000年8月8日发布的 6100466;授予Madan等人，2001年4月10日发布的6214706;授 予Wang等人，2001年8月28日发布的6281098;授予Chen等人， 1992年8月25日发布的5141564;授予Ermer等人，1989年1月17 曰发布的4798660;授予Pollock等人，1990年4月10日发布的 4915745;授予Kushiya等人，2000年4月11日发布的6048442;授 予Morel等人，2001年7月10日发布的6258620;授予Beck等人， 2003年2月11日发布的6518086;授予Eberspacker等人，1991年9 月3日发布的5045409;授予Turtle等人，1994年10月18日发布的 5356839;授予Noufi等人，1995年8月15日发布的5441897;授予 Albin等人，1997年7月25日发布的5436204;授予Bhattacharya等 人，1998年3月24日发布的5730852;授予Bhattacharya等人，1998 年9月8日发布的5804054;授予Bhattacharya等人，1999年2月16 曰发布的5871630;授予Bhattacharya等人，1999年11月2日发布12的5976614;授予Arya， 2000年9月19日发布的6121541;以及授 予Arya， 2002年4月9日发布的636889
技术实现思路
解决方案通过在此申请中公开的用于制作太阳能电池的等离子沉积设备 和方法，上述问题得以解决，并且技术进步得以实现。本新工艺使用 电感耦合等离子炬来制作薄膜太阳能电池。它具有更高的沉积率，并 且可把它设计为持续的流程，使得它可显著降低薄膜的制造成本。通 过为持续的在线工艺使用输送机系统，此工艺可在诸如玻璃、柔性金 属或高温聚合物材料的衬底上沉积所需的薄膜。新电感耦合等离子沉积工艺提供显著更高的沉积率，带来低得多 的制造成本。用于制作太阳能电池的新等离子沉积设备和方法的另一 主要方面是在薄膜沉积期间同时包含正极和/或阴极掺杂材料，从而 消除了在制造步骤中另 一个非常緩慢且高成本的工艺。电感耦合等离子体炬的一个优点是其很高的沉积率(deposition rate: "DR")。要获得另外的效率和制造成本节约，可将一个或多个 电感耦合等离子炬组合在一起以提供一套电感耦合等离子炬，形成与 输送机系统集成的沉积模块。这是一个容易但多功能的生产系统，具 有高的沉积率和吞吐量率。另外，用于制作太阳能电池的新等离子沉积设备可在衬底从一个 沉积模块或沉积室移到另一沉积模块或沉积室时，轻松地将所需材料 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制作太阳能电池的等离子沉积设备，包括： 用于支撑衬底的部件； 用于供应反应物的部件；以及 用于在所述衬底上沉积产物的等离子炬部件，所述等离子体炬部件位于离所述衬底一段距离的位置。
【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：MA阿斯拉米，吴道，
申请(专利权)人：硅石技术责任有限公司，吴道，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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