[发明专利]CIGS太阳能电池制程的设备及方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种太阳能电池制程的设备，详而言之，特别是指一种用于CIGS太阳能电池制程的设备。

背景技术

由于地球能源短缺与暖化现象的问题日趋严重，全世界开始致力于能源开发的研究，太阳能更为个中首选，而硅是目前最广泛运用于太阳能电池的材料，但为降低成本与提高光电转换效率，其中又以CIGS太阳能电池为近年来发展最快速的太阳能电池。

已知用于CIGS太阳能电池制程的设备例如美国专利号码第7194197号所揭露的Nozzle-based，vapor-phase，plume delivery structure for use inproduction of thin-film deposition layer，其中该熔融半导体材料必然被牵制于基材传输速度，且该设备并无设置足以筛选材料分子的装置，导致无法控制沉积的均布性与等效性；又如美国专利号码第7442413号所揭露的Methods andapparatus for treating a work piece with a vaporous element，其中除上述的问题外，还会产生硒化氢高毒性气体，且该设备使用一体成型的装置，除本身体积庞大需要较大的容置空间之外，一但故障则无法以局部替代更换而能继续运转；更如美国专利第7635647号所揭露的Atmospheric pressure chemical vapordeposition，其中以扫瞄方式涂布熔融半导体材料于整个基板范围，就铜铟镓硒四种物理性质完全不同的元素而言，虽然基板有持温设计，但低熔点材料在高温下较容易蒸散，整个基板的组成不易。

纵使上述的CIGS太阳能电池制程的设备可以达到制作CIGS的功能，但是高反应活性的硒化氢(H₂Se)或硫化氢(H₂S)皆为高毒性气体，对生态环境或是人身安全上均有其一定的危害存在；另一方面硒或硫的蒸气易呈现大分子团聚集，在传统硒蒸气的使用上所得出的CIGS吸收层仍具有相当高的缺陷浓度，致使质量呈现不稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是在于增进热处理的均温性与基板沉积组成的均匀性，而提高太阳能电池的质量稳定性。

本发明的次要目的在提供一种用于CIGS太阳能电池制程的设备，借以在制作CIGS太阳能电池的过程中，减少CIGS与钼(Mo)界面间的孔洞形成，增加电荷载子传输管道以及钼(Mo)与CIGS间的附着性，得以提高太阳能电池的光电转换效率。

本发明的又一目的在于制造过程中维持一定的真空制程环境，以利隔绝阻断材料与热源的流失，不但避免上述资源的浪费，并提高使用过程中的安全性。

本发明的再一目的在于若设备故障需维修时，可以局部替代更换而能延续制造生产，更可以因场地限制而适当调整各腔体的相对位置安置，借以降低成本并增加设备的便利性。

缘以达成上述目的，本发明所提供的一种用于CIGS太阳能电池制程的设备，其包含一缓冲腔体、一第一腔体、一第二腔体以及一机械装置。该第一腔体邻设于该缓冲腔体并具有一镀膜沉积装置。该第二腔体邻设于该缓冲腔体并具有一热处理装置，其中，该热处理装置包含一基座、一储存槽、一第一加热器、一导引管以及一盖板。该基座用以定位一基板；该储存槽设于该第二腔体外，用以容置一熔融材料；该第一加热器用以加热一预定熔融材料；该导引管一端枢接于该储存槽，另一端的开口位于第二腔体中并对应于该基板位置；又，该盖板设置于该导引管位于该第二腔体中的开口端所对应的位置，其中该盖板还设有一可调式开孔。再者，该机械装置借以带动该基板往复移动于该缓冲腔体、该第一腔体以及该第二腔体之间，便于进行各该腔体的预设制程。

本发明还包含一第二加热器，环设于该导引管的外侧，而该第二加热器可为一加热线圈，借以维持导引管管内的温度。

又，该第二腔体的内壁与外壁间形成的封闭空间为真空，当该基板于该第二腔体内进行热处理时，通过该封闭空间的真空状态，得以阻绝内外环境的热交换所造成的影响。其中该缓冲腔体、第一腔体以及第二腔体均为真空，且各该腔体间的连通处各设有一真空阀门，使该基板移动于各该腔体间能维持在一定的压力状态下进行各腔体的预定制程。

依据上述实施方式的一种用于CIGS太阳能电池制程的设备，其中该热处理装置的基座为旋动式，借以控制设置于该基座上的基板得以变动位置；该储存槽包含一投料孔，得以适时进行补充制程所需的物料，该储存槽的熔融材料可为硒(Se)或硫(S)二者择一；又该第一加热器可为一加热线圈，借以加热该熔融材料。