本发明专利技术涉及用于连续沉积薄膜层到基底上的模块系统和方法。具体而言，用于将薄膜层汽相沉积到光伏(PV)模块基底(14)上的方法和相关系统(10)包括构建真空腔室(16)和将基底单独引入真空腔室中。基底在它们传送穿过真空腔室时预热，且然后以串接布置传送穿过真空腔室中的汽相沉积设备(22)，在其中将升华的源材料的薄膜沉积到基底的上表面上。基底以受控的恒定线速度传送穿过汽相沉积设备，以便基底在传送方向上的前部区段和后部区段在汽相沉积设备内经受相同的汽相沉积条件。汽相沉积设备可按一定方式供送有源材料，以便不中断汽相沉积过程或基底穿过汽相沉积设备的不间断传送。
【技术实现步骤摘要】
本文所公开的主题主要涉及将诸如半导体材料层的薄膜层沉积到基底上的薄膜 沉积工艺领域。更具体而言，所公开的主题涉及一种用于在形成光伏(PV)模块时沉积光反 应材料的薄膜层到玻璃基底上的系统和方法。
技术介绍
基于与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)的薄膜光伏(PV)模块(也称为"太阳 能板"或"太阳能模块")作为光反应构件在行业中获得广泛的认可和关注。CdTe是具有 尤其适用于将太阳能(太阳光线)转换成电的特性的半导体材料。例如，CdTe具有1.45eV 的能量带隙(bandgap)，这使其比历史上用于太阳能电池应用的较低带隙(1. IeV)的半导 体材料能够从太阳光谱中转换更多的能量。另外，在较少光照或漫射光的条件下，CdTe比 较低带隙的材料更为高效地转换能量，且因此相比于其它常规材料，在一天期间或较少光 照(例如，多云)条件下具有更长的有效转换时间。根据产生每瓦功率的成本，使用CdTe PV模块的太阳能系统通常认作是成本效益 最为合算的市售系统。然而，CdTe不能耐受持续性商业使用和接受太阳能作为工业电力或 住宅电力的辅助电源或主要电源，其优点取决于以大规模和成本效益合算的方式制造有效 的PV模块的能力。某些因素在模块的成本和发电性能方面影响CdTe PV模块的效率。例如，CdTe相 对昂贵，且因此材料的有效利用(即，最少的浪费)成为主要的成本因素。此外，模块的能 量转换效率是沉积的CdTe膜层的某些特性的因素。膜层的不均勻或缺陷可显著地减少模 块的输出，从而增加每单位电力的成本。另外，以经济地切合实际的商业规模处理相对较大 基底的能力也是关键的考虑因素。CSS (近间隔升华)是一种公知的用于生产CdTe模块的商用汽相沉积工艺。例如， 请参看美国专利No. 6，444，043和美国专利No. 6，423，565。在CSS工艺中的沉积腔室内，将 基底引至以相对较小的距离(即大约2mm至3mm)与CdTe源相对的相对位置处。CdTe材料 升华并沉积到基底的表面上。在上文引用的美国专利No. 6，444，043的CSS系统中，CdTe材 料为粒状的形式，且保持在汽相沉积腔室内的加热容器中。升华的材料移动穿过置于容器 上的盖中的孔，且沉积到静止的玻璃表面上，该静止的玻璃表面以最小的可能距离(Imm至 2mm)保持在盖构架的上方。盖经加热直至高于容器的温度。尽管CSS工艺具有优点，但该系统实质上为分批处理，其中，将玻璃基底引入汽相 沉积腔室中，在腔室内保持有限的时长，在此时长内形成膜层，以及随后引出腔室。该系统 更适用于表面面积相对较小的基底的分批处理。该过程必须周期性地中断，以便再填充 CdTe源，这对大规模的生产过程不利。此外，沉积过程不能以受控的方式容易地停止和重 启，从而导致在将基底引入和引出腔室期间以及在将基底定位在腔室内所需的任何步骤期 间明显未对CdTe材料加以利用(也即浪费)。因此，行业中持续需要一种用于经济可行地大规模生产高效的PV模块、尤其是基于CdTe的模块的改进系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或可根据该说明而清楚，或可 通过实施本专利技术而懂得。根据本专利技术的实施例，提供了一种用于将薄膜层如CdTe层汽相沉积到光伏(PV) 模块基底上的方法。在本领域中，“薄"膜层通常认作是小于10微米(ym)，但本专利技术不 限于任何特定的膜厚。该方法包括构建真空腔室，以及将基底单独地引入真空腔室中。基底 在其传送穿过真空腔室时经受预热。加热的基底然后以串接(即，端对端)的构造传送而 进入且穿过真空腔室中的汽相沉积设备，在汽相沉积设备中，升华的源材料的薄膜沉积到 基底的顶面上。基底以受控的恒定线性传送速率传送穿过汽相沉积设备，使得在传送方向 上的基底的前部区段和后部区段在汽相沉积设备内经受相同的汽相沉积条件。以此方式， 在连续移动的基底的表面上获得了期望的大致均勻的膜层厚度。期望的是，采用不需要中断连续的汽相沉积过程或基底穿过汽相沉积腔室的传送 的方式向汽相沉积设备供送源材料，例如，粒状的CdTe材料。对于上述方法的变型和改进在本专利技术的范围和精神内，且可在本文中进一步描 述。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种用于将薄膜层如CdTe膜层汽相沉积到光 伏(PV)模块基底上的系统。该系统包括真空腔室，在特定的实施例中，真空腔室可由多个 互连的模块限定。真空腔室包括预热区段、汽相沉积设备以及冷却区段。传送器系统可操 作地设置在真空腔室内，且构造成用以将基底以串接布置从预热区段传送，穿过汽相沉积 设备，以及穿过冷却区段。在上述的独特的模块实施例中，传送器系统可包括与各相应模块 相关联的单独地控制的传送器，其中，该多个传送器受到控制以实现基底穿过真空腔室各 区段的期望的传送速率。汽相沉积设备构造成用于连续汽相沉积，其中，升华的源材料的薄 膜在基底连续地传送穿过汽相沉积设备时沉积到基底的顶面上。基底以受控的恒定线性传 送速率传送穿过汽相沉积设备，以便在基底的表面上实现期望的均勻薄膜层厚度。馈送系统可操作地构造成结合汽相沉积设备用以向该设备供送源材料，如粒状的 CdTe材料，而无需中断连续汽相沉积过程或基底穿过设备的不间断传送。对于上述系统组件的实施例的变型和改进在本专利技术的范围和精神内，且可在本文 中进一步描述。参照以下说明和所附权利要求，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将会得到 更好的理解。附图说明在参照附图的说明书中阐述了本专利技术包括其最佳模式的完整和能够实现的公开 内容，在附图中图1为根据本专利技术的方面的系统的实施例的平面视图；以及，图2为图1中系统的实施例的透视图。具体实施例方式现将详细地参照本专利技术的实施例，其中的一个或多个实例在附图中示出。各实例 均是以阐述本专利技术的方式提供的，而并不限制本专利技术。实际上，本领域的技术人员很清楚， 在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中作出各种修改和变型。例如，示为或 描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一实施例来使用，以产生又一个实施例。因此， 期望的是，本专利技术包含归入所附权利要求及其等同方案范围内的这些修改和变型。图1和图2示出了系统10的实施例，该系统10构造成用于将薄膜层汽相沉积到 光伏(PV)模块基底14(下文称为"基底")上。例如，该薄膜可为碲化镉(CdTe)膜层。 尽管本专利技术不限于所提到的任何特定的膜厚，但在本领域中一般认为PV模块基底上的" 薄"膜层通常小于大约10微米(μπι)。应当认识到的是，本系统不限于特定类型的膜层的 汽相沉积，以及CdTe仅是一种可通过系统10进行沉积的膜层。参看图1，系统10包括真空腔室16，该真空腔室16可由任何构件构造限定。在所 示的特定实施例中，真空腔室16由多个互连的模块限定，如在下文中更为详细地论述。通 常，真空腔室16可认作是系统10的区段或部分，在其中，为了汽相沉积过程的各个方面而 抽取和保持真空。系统10包括处于真空腔室16内的预热区段18。预热区段18可为在传送基底14 穿过真空腔室16时对该基底预热的一个或多个构件。在所示的实施例中，预热区段18由 基底14传送穿过其的多个互连模块20限定。真空腔室16还包括在基底14传送方向上处于预热区段18下游的汽相本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于将薄膜层汽相沉积到光伏（ＰＶ）模块基底（１４）上的方法，包括：构建真空腔室（１６）和将基底单独地引入所述真空腔室中；当所述基底传送穿过所述真空腔室时预热所述基底；以串接布置传送预热的所述基底穿过所述真空腔室中的汽相沉积设备（２２），其中，在所述汽相沉积设备中沉积升华的源材料的薄膜到所述基底的上表面上；以及，所述基底以受控的恒定线速度传送穿过所述汽相沉积设备，使得所述基底的在传送方向上的前部区段和后部区段在所述汽相沉积设备内经受相同的汽相沉积条件，以便在所述基底的上表面上实现大致均匀的薄膜层厚度。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·帕沃尔，R·W·布莱克，B·R·墨菲，C·拉思维格，E·J·利特尔，M·W·里德，
申请(专利权)人：初星太阳能公司，
类型：发明
国别省市：US
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