[发明专利]用于将复合半导体高速溅射到大面积基底上的方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题主要涉及在基底上溅射薄膜的方法。更具体而言，本文所公开的主题涉及在大面积基底上高速溅射薄膜的方法。

背景技术

薄膜光伏(PV)模块(也称为″太阳能面板″或″太阳能模块″)在行业中日益得到广泛的认可和关注，尤其是基于与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)来作为光反应构件的模块。CdTe是一种具有尤其适用于将太阳能(日光)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，这使其能够比过去用于太阳能电池应用的较低带隙(1.1eV)的半导体材料从太阳光谱中转换更多的能量。另外，相比于较低带隙的材料，CdTe在较少光照或散射光的条件下更高效地转换能量，且因此相比于其它常规材料，在白天期间或低光照(例如，多云)条件下具有更长的有效转换时间。

通常，CdTe PV模块包括在沉积CdTe层之前沉积在玻璃基底上的多个膜层。例如，透明的传导(或导电)氧化物(TCO)层首先沉积在玻璃基底的表面上，且电阻透明缓冲(RTB)层然后施加在TCO层上。RTB层可为氧化锌锡(ZTO)层，且可称为″ZTO层″。硫化镉(CdS)层施加在RTB层上。这些不同的层以常规的溅射沉积工艺予以施加，该工艺涉及从靶材(即，材料源)喷射材料，以及将喷射的材料沉积到基底上以形成膜。

使用CdTe PV模块的太阳能系统根据每瓦功率产生的成本，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。与生产PV模块相关的资金成本，尤其是沉积上述多个薄膜层所需的机器和时间，是主要的商业考虑因素。

具体而言，从电阻性质的半导电靶材(例如，硫化镉)溅射可能难以高速和足够均匀地大量生产PV装置，尤其是当靶材具有相对较大的表面面积时。

因此，在行业中持续需求一种改进的系统，其用于经济可行且高效地大规模生产PV模块、尤其是基于CdTe的模块。

发明内容

本发明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，或可通过实施本发明而懂得。

提供的是通常用于将薄膜溅射到单独基底上的方法。单独的基底可传送到真空室中以抽取小于大约50毫托(mTorr)的溅射压力。然后，单独基底可传送到溅射室中，且穿过平面磁控管由电离气体以溅射压力连续地溅射靶材，使得薄膜形成在单独基底的表面上。该靶材经受高频功率，其在大于大约1kW的功率水平具有从大约400kHz至大约4MHz的频率。

在一个特定实施例中，该方法可通常涉及将薄膜溅射到单独基底上，该单独基底限定表面面积为大约1000cm²至大约2500cm²的表面。例如，单独基底可传送到真空室中以抽取小于大约50mTorr的溅射压力，且经加热达到大约50℃至大约200℃的溅射温度。该单独基底可传送到溅射室中，且穿过平面磁控管由电离气体以溅射压力连续地溅射靶材，使得薄膜形成在单独基底的表面上。在溅射时，基底可以大致恒定的线传送速率连续地传送，使得形成在单独基底表面上的薄膜具有大约50nm至大约250nm的平均厚度，而不均匀性为平均厚度的大约7％至大约15％。该靶材能经受高频功率，其在大于大约1kW的功率水平具有从大约400kHz至大约4MHz的频率。

参照以下说明和所附权利要求，本发明的这些及其它特征、方面和优点将会得到更好的理解。并入本说明书中且构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，且结合说明一起用于阐述本发明的原理。

附图说明

在参照附图的以下说明书中，针对本领域的普通技术人员阐述了本发明包括其最佳模式的完整和能够实施的公开内容，在附图中：

图1为示例性CdTe光伏模块的截面视图；

图2示出了根据本发明的方面的示例性系统的顶平面视图；

图3示出了根据本发明的方面的备选系统的顶平面视图；

图4为基底载体构造的实施例的透视图；

图5为基底载体构造的备选实施例的透视图；

图6为用于将薄膜沉积在基底上的溅射室的实施例的图解视图；以及

图7为溅射室的备选实施例的图解视图。

本说明书和附图中重复使用参考标号意在表示相同或相似的特征或元件。

零件清单

10    PV模块

12    基底

14    TCO层