本发明专利技术涉及用于光伏模块衬底上薄膜层的高速共溅射的系统和方法，具体而言，总体上提供了用于在光伏(PV)模块衬底(12)上沉积薄膜层的系统和方法。该系统可包括构造成接纳衬底(12)的溅射室(166)，定位在该溅射室(166)内的至少两个靶标(201，202)，以及连接到各个靶标(201，202)上的独立的电源(168)。各靶标(201，202)可在该溅射室(166)内定位成面向所述衬底(12)，使得靶标(201，202)同时溅射以向等离子体场(174)供应源材料，用于在衬底(12)的表面上形成薄膜。该多个靶标(201，202)还可定位成使得从各靶标(201，202)的中心垂直延伸的相向的轴线(211，212)在衬底(12)的表面上的点(205)处会聚。
【技术实现步骤摘要】
本文公开的主题一般地涉及用于衬底上的薄膜的沉积的系统和方法，且更特别地，涉及用于从多个靶标共溅射以在光伏模块衬底上形成薄膜层的高吞吐量系统。
技术介绍
薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳能电池板”或“太阳能模块”)，尤其是基于与硫化镉(CcK)配对的碲化镉(CdTe)的作为光反应器件的模块，在行业中正在赢得广泛的接受和兴趣。CdTe是具有特别适合于将太阳能(阳光)转换成电力的特性的半导体材料。例如， CdTe具有1.45eV的能带隙，这使得与历史上用在太阳能电池应用中的较低能带隙(1. IeV) 的半导体材料相比，其能够从太阳光谱转换更多的能量。并且，与较低能带隙的材料相比， CdTe在较低或漫射光条件下更有效地转换能量，并且因而与其它常规材料相比在白天期间或低光(例如多云)条件下具有更长的有效转换时间。典型地，CdTe PV模块包括在CdTe层的沉积之前沉积在玻璃衬底上的多个薄膜层。例如，透明导电氧化物(TCO)层首先沉积在玻璃衬底的表面上，并且然后电阻性透明缓冲物(RTB)层涂敷到TCO层上。RTB层可为锌锡氧化物(ZTO)层并且可称作“ΖΤ0层”。将硫化镉(CcK)层涂敷到RTB层上。这些不同的层可以以常规的溅射沉积工艺涂敷，该工艺包括从靶标(即，材料源)喷射材料，并将喷射的材料沉积在衬底上以形成薄膜。使用CdTe PV模块的太阳能系统通常被认为在所产生的功率的每瓦特成本方面是商业可获得系统中最具成本效益的。然而，尽管CdTe有多种优点，太阳能作为工业或民用电力的补充来源或主要来源的可持续商业开发和认可取决于大规模并以成本经济的方式生产高效PV模块的能力。与PV模块的生产相关的资本成本，特别是对于以上讨论的多个薄膜层的沉积所需的机械和时间，是主要的商业考虑。因此，在行业中对于改善的系统存在持续的需求，该系统用于PV模块特别是基于 CdTe的模块的经济上可行且有效的大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的多个方面和优点将在以下描述中部分地陈述，或者可从该描述变得明显，或者可通过本专利技术的实践而获悉。根据本专利技术的多方面的实施例包括用于将薄膜层沉积在光伏(PV)模块衬底上的系统。该系统可包括构造成接纳衬底的溅射室，定位在该溅射室内的至少两个靶标，以及连接到各个靶标上的独立的电源。各靶标可在该溅射室内定位成面向衬底，使得靶标被同时溅射，从而将源材料供应给用于在衬底的表面上形成薄膜层的等离子体场。该多个靶标还可定位成使得从各靶标的中心垂直延伸的相向的轴线在衬底的表面上的点处会聚。总体上还提供了用于将多个薄膜层沉积在光伏(PV)模块衬底上的方法。在一个实施例中，该方法可包括将托架上的衬底输送通过溅射室并且当衬底移动通过溅射室时溅射至少两个靶标以在衬底上形成薄膜层。该至少两个靶标可在该溅射室内定位成面向衬底，使得靶标被同时溅射，从而将源材料供应给用于在衬底的表面上形成薄膜层的等离子体场。各靶标可定位成使得从各靶标的中心垂直延伸的相向的轴线在衬底的表面上的点处会聚ο总体上还提供了制造碲化镉薄膜光伏装置的方法。该方法可包括同时从第一靶标 (例如，包括氧化镉)和第二靶标(例如，包括氧化锡)将透明导电氧化物层溅射到衬底上。 第一靶标和第二靶标可定位成使得从各靶标的中心垂直延伸的相向的轴线在衬底的表面上的点处会聚。相向的轴线可与垂直于衬底的表面的y轴线形成为大约30°到大约60° 的角度。在透明氧化物层上可沉积电阻性透明缓冲物层。在电阻性透明缓冲物层上可沉积硫化镉层。在硫化镉层上可沉积碲化镉层。参考以下描述及所附权利要求书，本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附示了本专利技术的实施例， 并与描述一起用于解释本专利技术的原理。附图说明在本说明书中针对本领域技术人员陈述了本专利技术的完整的且能够实施的公开，包括其最佳模式，其参考了附图，其中图1是CdT光伏模块的横截面视图2显示了根据本专利技术的多个方面的一个示例性系统的顶部俯视图3显示了根据本专利技术的多个方面的一个备选系统的顶部俯视图4是衬底托架构造的一个实施例的透视图5是衬底托架构造的一个备选实施例的透视图6是用于衬底上的薄膜的沉积的溅射室的一个实施例的简图7是溅射室的一个备选实施例的简图；以及图8显示了从两个靶标共溅射的一个示例性实施例的俯视图。本说明书以及图形中参考标号的重复使用意在表示相同或类似的特征或元件。零部件列表角度Q1角度θ2CdTe模块10衬底12透明导电氧化物(TCO)层14电阻性透明缓冲物(RTB)层16硫化镉层18碲化镉层20后接触层22系统100第一加工侧102箭头103加工点104入口点106出口点108第二加工侧110方向箭头111加工点112人口 114出口点116第一转移点118第二转移点120自动转盘121托架122框架构件124模块1 输送器U6垂直沉积模块128真空加载模块132加载缓冲模块134加工缓冲模块136后加工缓冲模块138出口缓冲模块140出口模块142外部缓冲144冷却点148卸载点150加载点152真空锁紧阀154马达156控制器158中心系统控制器160真空泵162真空泵164涡轮分子泵165溅射室166功率源168阴极170阳极172靶标源材料176等离子体场174第一靶标201第二靶标202X 轴线 203Y 轴线 204中心点205相向的轴线211相向的轴线21具体实施例方式现在将详细参考本专利技术的实施例，在图中图示了其一个或多个示例。各示例作为本专利技术的解释而不是本专利技术的限制提供。实际上，对本领域技术人员将会明显的是在本专利技术中可以做出多种改型和变型，而不背离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用而产生又再一个实施例。因此，其意图在于本专利技术覆盖在所附权利要求书及其等价物的范围内的此类改型和变型。在本专利技术公开中，当层被描述为在另一层或衬底“之上”或“上方”时，应该懂得层可以彼此直接接触，或者有另一层或特征在层之间。因此，这些用语仅仅是描述层对于彼此的相对位置，而不一定意味着“在顶上”，因为在上方或下方的相对位置取决于该装置对于观看者的定向。此外，尽管本专利技术不限于任何特定的膜厚度，但描述光伏装置的任何膜层的用语“薄”通常指膜层具有小于大约10微米(“微米”或“ym”)的厚度。将会理解的是本文提及的范围和极限包括位于规定的极限内的所有范围(S卩，子范围)。例如，从大约100到大约200的范围还包括从110到150，170到190，153到162， 以及145. 3到149. 6的范围。此外，直至大约7的极限也包括直至大约5，直至3，以及直至大约4. 5的极限，以及在该极限内的范围，例如从大约1到大约5，以及从大约3. 2到大约 6. 5o总体上公开了用于从多个靶标将薄膜层共溅射到衬底上的方法和系统。从多个 (即，2个或更多)靶标共溅射可允许在溅射室中(特别是在溅射等离子体中)对元素种类更精确的控制。因而，所沉积的薄膜层的化学计量可以被更精确地控制。例如，当在光伏装置的生产中形成透明导电氧化物(TCO)层和/或电阻性透明缓冲物(RTB)层时，可以更精确地控制化学计量的化学组成，尤其是在大规模制造环境中的高速溅射工艺期间。可以从由陶本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于在光伏（ＰＶ）模块（１０）衬底上沉积薄膜层的系统，所述系统包括：构造成接纳所述衬底（１２）的溅射室（１６６）；至少两个靶标（２０１，２０２），其在所述溅射室（１６６）内定位成面向所述衬底（１２），使得所述靶标（２０１，２０２）同时溅射以向等离子体场（１７４）供应源材料，用于在所述衬底（１２）的表面上形成薄膜，其中所述多个靶标（２０１，２０２）定位成使得从各靶标（２０１，２０２）的中心垂直延伸的相向的轴线（２１１，２１２）在所述衬底（１２）的所述表面上的点（２０５）处会聚；以及连接到各靶标上的独立的功率源。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·德雷顿，R·D·戈斯曼，
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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