[发明专利]基于碲化镉的光伏模块的制造中的薄膜层的一体化淀积

说明书

技术领域

本文公开的主题大体涉及用于在制造碲化镉光伏装置的期间淀积薄膜的方法和系统。更具体而言，本文公开的主题大体涉及用于在制造碲化镉光伏装置的期间淀积阻抗性透明缓冲层、硫化镉层和碲化镉层的一体化系统和它们的使用方法。

背景技术

基于与硫化镉(CdS)配对的作为光反应性成分的碲化镉(CdTe)的薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳能板”)在工业中正获得广泛接受和关注。CdTe是具有特别适于将太阳能转换成电的特性的半导体材料。例如，CdTe具有大约1.45eV的能带隙，这使其与在历史上用于太阳能电池应用中的更低带隙的半导体材料(例如对于硅为大约1.1eV)相比能够从太阳光谱中转换更多的能量。而且，与更低带隙的材料相比，CdTe会在更低的或散射光条件下转换辐射能，并且因而与其它传统材料相比，在白天的时间里或在多云条件下具有更长的有效转换时间。

n型层和p型层的连结大体是在CdTe PV模块暴露于诸如阳光的光能时造成电势和电流的产生的原因。具体而言，碲化镉(CdTe)层和硫化镉(CdS)形成p-n异质结，其中CdTe层用作p型层(即正的电子接收层)，而CdS层用作n型层(即负的电子贡献层)。自由载体对由光能产生，并且然后被p-n异质结分开而产生电流。

在CdTe PV模块的生产期间，在施用阻抗性透明缓冲层和硫化镉层之后而在不同的淀积过程之间输送时，CdTe PV模块的表面会暴露于室内大气。这种暴露可导致额外的大气材料引入阻抗性透明缓冲层和/或硫化镉层中。这些材料可导致杂质引入CdTe PV模块中。另外，室内大气自然地随时间而改变，从而对CdTe PV模块的大规模制造过程增加变数。这样的杂质和额外的变数可导致同一生产线和过程有不一致的CdTe PV模块。

因而，存在对用于减少杂质和额外的变数引入制造CdTe PV模块的大规模制造过程中的方法和系统的需要。

发明内容

将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。

大体提供了一种用于碲化镉薄膜光伏装置的形成中的半导体层的薄膜淀积的设备。该设备包括一系列一体地连接的室。该设备包括：连接到装载真空泵上的装载真空室，该装载真空泵构造成将装载真空室内的压力降低到初始装载压力；溅射淀积室；连接到缓冲真空泵上的真空缓冲室，该缓冲真空泵构造成控制真空缓冲室内的压力；以及气相淀积室。传送器系统可操作地设置在该设备内，并且构造成按串行布置以受控的速度来将衬底输送进入且输送通过装载真空室，输送进入且输送通过溅射淀积室，输送进入且输送通过真空缓冲室，以及输送进入且输送通过气相淀积室。溅射淀积室、真空缓冲室和气相淀积室一体地连接，使得输送通过该设备的衬底保持在小于大约760托的系统压力处。

还提供了一种用于制造薄膜碲化镉薄膜光伏装置的过程。首先将衬底传输到连接到装载真空泵上的装载真空室中，以及在装载真空室中抽真空，直到装载真空室中达到初始装载压力为止。然后可将衬底从装载真空室输送到溅射淀积室中，其中可使包括硫化镉的靶发生溅射，以通过等离子体来使硫化镉层淀积到衬底上，等离子体喷射来自靶的原子而使其淀积到衬底上。然后可将衬底从溅射淀积室输送到连接到缓冲真空泵上的真空缓冲室中，其中可抽真空，以控制缓冲气氛。然后可将衬底从真空缓冲室输送到包括源材料(例如碲化镉)的气相淀积室中，使得可通过加热源材料而产生淀积到衬底上的硫化镉层上的源蒸气来使碲化镉层淀积在硫化镉层上。衬底可在小于大约760托的压力处的系统压力处输送通过装载真空室、溅射淀积室、真空缓冲室和气相淀积室。

参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在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，并且与描述一起用来阐述本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中：图1显示了用于使两个薄膜层按顺序淀积在衬底上的一个示例性淀积系统的截面图的一般示意图；

图2显示了用于使多个薄膜层淀积在衬底上的一个示例性淀积系统的截面图的一般示意图；

图3显示了用于使多个薄膜层淀积在衬底上的另一个示例性淀积系统的截面图的一般示意图；

图4显示了用于使多个薄膜层淀积在衬底上的又一个示例性淀积系统的截面图的一般示意图；