[发明专利]用于气相沉积系统的入口和出口辊子密封构造

说明书

技术领域

本文公开的主题总体涉及薄膜沉积系统领域，其中，诸如半导体材料层的薄膜层沉积在衬底上。更具体而言，所公开的主题涉及用于在形成光伏(PV)模块时将光反应材料薄膜层沉积在玻璃衬底上的系统。

背景技术

薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳能电池板”或“太阳能模块”)，特别是基于与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)作为光反应成分的模块，作为可行的替代能源在行业中获得了广泛的认可和关注。使用CdTe PV模块的太阳能系统在每瓦产生功率的成本方面通常认为是商业上可获得系统中最具有成本效益的。然而，尽管CdTe具有多种优点，但太阳能作为工业或居民用电的补充来源或主要来源的可持续商业开发和接受取决于以大规模和成本合算的方式生产高效PV模块的能力。就这一点而言，用于生产常规太阳能电池板的光反应源材料的高成本是一个限制因素，并且最大限度地利用这些材料尤为重要。

在连续气相沉积过程中，与其中衬底被分度引入和引出沉积装置的批处理相反，将单独的玻璃板(衬底)连续传送经过沉积装置。然而，衬底经其进入和离开沉积装置的进入(入口)和外出(出口)密封件是对于升华的源材料的固有泄漏源。典型地设置具有合理可能的最小槽的槽密封件，衬底经该槽行进。然而，衬底厚度、尺寸、平整度的变化和其它尺寸异常经常导致衬底抵靠在槽密封部件上摩擦，从而导致膜层的划伤和其它缺陷或甚至衬底的阻塞。

美国专利第5,772,715号描述了一种沉积系统，其中多个真空腔室槽密封件设于进入位置和外出位置处。这些密封件相对复杂且涉及形成由单独真空泵抽吸的三个单独真空级。尽管该美国‘715专利描述了密封件适合于加工离散的玻璃板或连续玻璃带，但它们在机械上相当复杂且将显著地增加PV模块的制造成本。

美国专利No.6,058,740描述了一种沉积系统，其带有设于进入和外出密封位置处的上、下密封辊子。这些辊子被驱动并在它们进入和离开真空沉积腔室时接合衬底并抵靠在衬底上滚动。然而，该系统依赖于密封辊子在外出点处抵靠在薄膜层的表面上的摩擦滚动接合，这可能造就膜层中的刮伤、污损或其它诱导缺陷。

因此，在该行业中存在对于特别适合于通过连续传送多个离散衬底通过气相沉积腔室来大规模且高效地生产PV模块、特别是基于CdTe的模块的密封构造的持续不断的需要。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述变得明显，或者可通过实践本发明而获悉。

根据本发明的实施例，提供了一种用于将诸如CdTe的升华的源材料气相沉积为离散的光伏(PV)模块衬底上的薄膜的装置，离散的光伏(PV)模块衬底以连续不停的方式传送经过该装置。该装置包括构造成用于接纳源材料并使之升华的沉积头。沉积头将源材料分配到传送被经过装置内的沉积区的衬底的上表面上。衬底经过入口槽和出口槽而移入和移出沉积区。至少其中一个槽由横向延伸的辊子密封构造限定。在特定实施例中，入口槽和出口槽包括该辊子密封构造。该密封构造包括柱体，该柱体以被可旋转地支撑在衬底的传送平面上方限定的间隙高度处，使得所述柱体在PV模块的活性半导体材料(源材料)的限定完成窗口中不会与衬底连续滚动接触。柱体可相对于衬底的传送平面沿竖直方向浮动，使得当衬底在柱体下被传送时柱体滚上并越过衬底中超过该间隙高度的表面变化。

在某些实施例中，柱体可被重力向衬底的传送平面偏移。在其它实施例中，柱体可在被弹簧向衬底的传送平面偏移。柱体的端部可被旋转地支撑在相应的轴承座内。

在一个独特的实施例中，柱体具有阶梯式直径，在其端部带有直径增大的带。直径增大的带构造成在不被传送经过沉积区的衬底的横向边缘部分上连续或间歇地滚动。横向边缘部分未被用作完成的PV模块的活性半导体区域的一部分。

在某些实施例中，柱体可自由旋转并因此仅在被下方的衬底接合时旋转。在其它实施例中，柱体可以例如以衬底的传送速度被驱动。

在又其它实施例中，该装置可包括配置在气相沉积头下方的传送器组件。该传送器组件可包括壳体，该壳体与传送器限定封闭的内部容积，该传送器可操作地设于壳体内并在无端回线路径中被驱动，该无端回线路径具有沿传送方向移动的上分支(leg)和沿相对的返回方向移动的下分支。壳体还可包括限定沉积区的顶部部件，且沉积头配置在该顶部部件上使得传送器上的衬底在经过顶部部件中的沉积区时暴露于来自沉积头的升华的源材料。柱体在顶部部件的相对纵向端部处限定入口槽和出口槽。例如，柱体可以可旋转地安装在被支撑在顶部部件上的轴承座中。柱体在轴承座中可竖直调节，以调节间隙高度。