[发明专利]用于加热基板的加热装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理基板的真空处理系统，其具有用于承载将在一基板平面中对所述基板进行处理的壳体。本发明还涉及一种用于操作所述真空处理系统的方法，其包括在所述壳体中提供具有大于等于1m²的表面尺寸的平面基板的步骤，以便在所述基板平面中提供所述基板。

背景技术

光伏器件、光电转换设备或太阳能电池是将光——特别是太阳光——转换为直流（DC）电能的装置。值得注意的是低成本的大规模生产薄膜太阳能电池，因为其允许使用玻璃、玻璃陶瓷或其他刚性或柔性基板作为基底材料，即基板，而不是使用晶硅或多晶硅。在薄层中沉积太阳能电池结构--即具有光伏效应的层序列。

在光伏电池的工业规模生产中，对制造序列中的程序特征进行最优化是至关重要的。可靠性、产量、和/或能源效率直接影响到所制造产品的价格。用于制造光伏电池的许多沉积处理发生在200℃或更高的工艺高温条件下。但是，对基板进行处理、输送和/或检测经常需要环境温度条件。因此，在制造工艺期间，基板可能需要经历几个加热/冷却周期。通常在降压/排气周期期间，在装载-闭锁装置（load lock）--即易抽真空的壳体--中执行这样的加热/冷却；其中，所述装载-闭锁装置可操作地连接到真空处理系统，并允许通过可密封的开口或门进出所述真空处理系统。

因而，对基板材料的快速加热和/或冷却，直接影响着整个系统的产量；由于所需的硬件昂贵，所述整个系统的产量对于制造商而言是重要的标准。从而，系统产量直接与所述装载-闭锁装置的热效率有关。热效率进一步取决于诸如灯的加热元件的加热速率和基板的均匀性，两者都影响着薄膜层的品质。

参照薄膜光伏电池的制造工艺，在诸如直接气相沉积（DVD）、化学气相沉积（CVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、常压化学气相沉积（APCVD）或金属有机化学气相沉积（MOCVD）的薄膜应用中，基底材料的负载锁定温度处理是沉积用于前电极和/或背电极的高品质氧化锌（ZnO）层的先决条件。目前采用各种温度处理方法来将基底材料从环境温度加热至处理温度。

在本领域中已知的加热技术使用带有由钨、碳、石墨等制造的灯丝的短波灯、中波灯和/或长波灯。每个灯组件包括容纳有灯丝的透射管。灯罩可防止灯座材料氧化并延长其寿命。灯罩是必需的，以保护所述灯丝免于例如在环境空气中氧化。另一方面，所述灯罩将所发射的辐射缩小为特定部分。此过滤效应直接影响热效率。从而，基于灯的加热系统的效率直接影响了所述产量，并对这样的系统的制造商来说导致减少了市场竞争力。

根据现有技术改进的透射力更好的灯罩有特定的热式质量(thermal mass)。一般来说，热式质量起到热储存器的作用，同时降低了加热系统可控性的系统动态性。减少温度可控性和/或稳定性意味着温度均匀性以特定值进行波动。进一步，为了抵消温度变化，需要安装冷却装置，这会导致投资额增加。除了在前面描述的过滤效应之外，为所述灯施加的电能不得不被增加到这样的程度，以便用于补偿发射光的光谱损失，而这又导致能源消耗增加，并且随后导致系统能源效率降低。另外，为了对二维延伸的基板进行加热，不得不并排设置几个管状的灯以形成加热元件阵列。但是，这一加热元件的模式在基板的热分布中将是可见的，即也有负面影响。

发明内容

因此，本发明的目的是，克服前面描述的现有技术的缺点，即，为用于薄膜光伏电池的基板提供一种加热系统，从而增加了系统产量，并且由此导致了生产成本的减少。

本发明的目的由独立权利要求来实现。有利的实施例在从属权利要求中进行详细描述。

特别地，所述目的由一种用于处理基板的真空处理系统解决，所述真空处理系统具有用于承载将在基板平面中处理的基板的壳体，所述壳体包括第一反射装置和加热装置，所述加热装置具有第一平面和相对的第二平面，所述加热装置被构造为仅通过所述第一平面和/或所述第二平面辐射热能，并被设置成将由所述加热装置辐射的热能反射到所述基板平面上，而且所述加热装置设置成：使得所述第一平面面对所述第一反射装置，并使得所述第二平面面对所述基板平面。