[发明专利]用于制造太阳能电池的快速化学电沉积的设备及方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2010年5月25日申请的题为“用于制造太阳能电池的快速化学电沉积的设备及方法(APPARATUS AND METHODS FOR FAST CHEMICALELECTRODEPOSITION FOR FABRICATION OF SOLAR CELLS)”的第12/787,330号美国专利申请案及2011年4月6日申请的题为“用于制造太阳能电池的快速化学电沉积的设备及方法(APPARATUS AND METHODS FOR FAST CHEMICALELECTRODEPOSITION FOR FABRICATION OF SOLAR CELLS)”的第13/081,389号美国专利申请案的权益及优先权，所述两个申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体来说涉及电沉积设备及方法。本文中所描述的方法及设备特别用于太阳能电池制造中。

背景技术

电沉积大体上为使用电流减少来自溶液的所要材料的化学物质或使来自溶液的所要材料的化学物质氧化且用所述材料的薄层涂布导电衬底的电镀工艺。电镀系统通常包括两个电极及电解质。另外，有时也可使用参考电极。在电沉积工艺中，通常待涂布的部分为电极中的一者，且从浸没电极的电解质供应涂布材料。在电镀中，通过沉积于衬底上的化学物质周期性地补给电解质。未涂布的电极可为化学物质的来源以便补给电解溶液，或可使用惰性电极。

太阳能电池或光电电池为通过光电效应将光子转换成电的装置。将太阳能电池装配在一起以制造太阳能面板、太阳能模块或光电阵列。薄膜太阳能电池为堆叠结构，所述堆叠结构具有堆叠于用于支撑所述堆叠的衬底上的材料(包括光电材料)的多个层。可能存在用于制造堆叠的个别层的许多制造技术。一种特别有用的方法为电沉积，然而，就此来说存在关于常规设备及方法的缺点。举例来说，当将材料电沉积到电绝缘衬底(例如，玻璃)上时，必须将导电涂层涂覆到衬底以便允许电流通过所述导电涂层。这些导电涂层通常为薄的，且可具有高薄层电阻，所述薄层电阻在于大区域上电镀时产生电压非均匀性。在这些情形下，跨越大面积电阻性衬底的电镀薄膜的均匀沉积为有问题的。

因此，需要用于大面积电阻性衬底上的电沉积的改良的设备及方法。鉴于需求再生性能量，改良的设备及方法对于太阳能电池制造特别重要，在太阳能电池制造中典型衬底为由透明导电氧化物的薄层所涂布的玻璃。

发明内容

本发明大体来说涉及电沉积设备及方法。发明人已发现，当经由电沉积来沉积薄膜时，在衬底具有固有电阻率(例如，薄膜中的薄层电阻)的情况下，本文中所描述的方法及设备可用以通过形成到电阻性衬底层(例如，透明导电氧化物)的多个欧姆接触而将材料电沉积到衬底上，且借此克服衬底层所固有的电阻以将均匀薄膜电沉积于衬底上。本文中所描述的方法及设备特别用于太阳能电池制造中。

一个实施例为一种用于电沉积的设备，所述设备包括：(i)反电极，所述反电极包括垂直于所述反电极的在电沉积期间面向衬底表面的表面的多个孔隙；及(ii)多个接触插脚，所述多个接触插脚中的每一接触插脚与所述多个孔隙中的每一孔隙对齐且经配置以穿过所述多个孔隙中的每一孔隙且建立与衬底表面的电接触，而在电沉积期间与反电极电隔离。也就是说，插脚将电镀电位供应到衬底(工作电极)，且虽然插脚穿过反电极，但插脚并不与反电极电接触。举例来说，插脚为绝缘的，除了在插脚的在电镀期间与衬底接触的尖端处之外。