[发明专利]用于在衬底上形成黄铜矿层的装置和方法

说明书

技术领域

所公开的装置和方法涉及在用于制造光伏电池的黄铜矿层在衬底上的形成。

背景技术

光伏电池或太阳能电池是用于通过阳光直接生成电流的光电组件。由于对清洁能源的日益增长的需求，近年来太阳能电池的制造大幅扩展，并且继续进行扩展。多种类型的太阳能电池存在并且继续被开发。当前存在多种太阳能收集模块。太阳能收集模块通常包括大的平坦衬底，并且包括背面接触层、吸收层、缓冲层以及正面接触层。

多个太阳能电池形成在一个衬底上，并且通过每个太阳能电池中的相应的互连结构串联连接，以形成太阳能电池模块。吸收层吸收阳光，使用背面接触层将所吸收的阳光转换为电流。同样地，通过用作形成吸收层的材料，半导体材料用于制造或生产至少一些已知太阳能电池。更具体地，使用诸如（联）硒化铜铟镓的基于黄铜矿的半导体材料，以形成沉积在衬底上的吸收层。例如，用于CIGS沉积的至少一些已知的技术包括金属前体的共蒸发和硒化。

然而，使用这样的技术时存在挑战和限制。例如，当使用共蒸发时，很难在较宽的区域上方均匀地蒸发金属元素，诸如，铜、铟和镓。而且，铜的熔点约为相对很高的1084℃。这样相对很高的温度可能导致相当高的加工成本，并且会对衬底温度产生不利影响。同样地，当使用CIGS沉积的共蒸发时，存在关于商品化的限制。而且，当使用这样的技术时，由于在加工期间生成硒和/或硫蒸汽或者由于形成诸如硒化氢或硫化氢的有毒气体，会导致溅射金属靶的污染。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于在衬底上形成黄铜矿层的方法，所述方法包括：向至少一个缓冲室中的衬底供热；将所述衬底传送至经由传送机与所述至少一个缓冲室连接的至少一个沉积室；以及在所述至少一个沉积室中，使用溅射将第一组多种元素沉积在所述衬底的至少一部分上，并且使用蒸发将第二组多种元素沉积在所述衬底的至少一部分上。

在该方法中，沉积所述第一组多种元素包括：沉积铜、锌、铟、铝、金和锡中的至少一种，并且沉积所述第二组多种元素包括：使用蒸发，沉积镓、硒、硫和钠中的至少一种。

在该方法中，在所述沉积期间，所述衬底的温度范围为约200℃至约650℃。

该方法进一步包括：在至少一个后加工室中对形成在衬底上的所述黄铜矿层进行加工，所述至少一个后加工室经由所述传送机连接至所述至少一个沉积室，其中，所述至少一个后加工室中包括惰性气体、硒、硫或氢气。

在该方法中，将所述衬底传送至所述至少一个沉积室进一步包括：将所述衬底传送至第一沉积室、第二沉积室和第三沉积室中的至少一个。

该方法进一步包括：控制相互独立的所述第一沉积室、所述第二沉积室和所述第三沉积室中的每个内的至少一个操作参数。

在该方法中，在第一预定义温度下，在所述第一沉积室中部分地执行所述沉积；以及在第二预定义温度下，在所述第二沉积室中部分地执行所述沉积；以及在第三预定义温度下，在所述第三沉积室中部分地执行所述沉积。

该方法进一步包括：分别独立地控制所述第一沉积室、所述第二沉积室和所述第三沉积室内的所述第一预定义温度、所述第二预定义温度和所述第三预定义温度中的每一个。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在衬底上形成黄铜矿层的装置，所述装置包括：至少一个缓冲室，被配置成接收衬底并且给所述衬底供热；以及至少一个沉积室，经由传送机连接至所述至少一个缓冲室，所述至少一个沉积室被配置成接收所述衬底，并且所述至少一个沉积室被配置成使用溅射将第一组多种元素沉积在所述衬底的至少一部分上，并且使用蒸发将第二组多种元素沉积在所述衬底的至少一部分上，以在所述衬底上形成黄铜矿层。

在该装置中，所述第一组多种元素包括铜、锌、铟、铝、金和锡中的至少一种。

在该装置中，所述第二组多种元素包括镓、硒、硫和钠中的至少一种。

在该装置中，所述至少一个沉积室被配置成在约200℃至约650℃之间的温度范围的条件下，将所述第一组多种元素和第二组多种元素中的每一种都沉积在所述衬底的至少一部分上。

该装置进一步包括：经由所述传送机连接至所述至少一个沉积室的至少一个后加工室，其中，所述至少一个后加工室中包括惰性气体、硒或硫，以对形成在所述衬底上的所述黄铜矿层进行加工。