[发明专利]用于持续沉积的设备和过程中CdTe的时间上可变的沉积速率

说明书

技术领域

本文公开的本发明主题一般涉及薄膜沉积过程的领域，其中将如半导体材料层的薄膜层沉积在基板上。更具体地，本发明主题涉及用于在光伏(PV)模块的形成中将光反应材料(例如，CdTe)的薄膜层沉积在玻璃基板上的气相沉积设备和关联的过程。

背景技术

基于与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)作为光反应组件的薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳能面板”)正在获得业界的广泛接受和关注。CdTe是具有尤其适于将太阳能转换成电力的特性的半导体材料。例如，CdTe具有约1.45eV的能量带隙，这使之与过往在太阳能电池应用中使用的较低带隙半导体材料(例如，对于硅约为1.1eV)相比能够转换来自太阳光谱的更多能量。再有，与较低带隙材料相比，CdTe在较低光情况或漫射光情况中转换辐射能量，并且因此与其他常规材料相比，在日间期间或多云情况中具有更长的有效转换时间。

使用CdTe PV模块的太阳能系统一般被认为，就生成的每瓦特功率的成本而言是最具成本效率的可商业获得的系统。尽管CdTe具有这些优点，但是，太阳能的可持续商用和被接受作为工业和民用电力的补充或主要来源取决于大规模以及以成本有效的方式生产高效PV模块的能力。

某些因素极大地影响CdTe PV模块在成本和发电容量方面的效率。例如，CdTe相对昂贵，并且因此材料的高效利用(即，最小浪费)是主要成本因素。此外，模块的能量转换效率是沉积的CdTe膜层的某些特性的因素。膜层中的不均匀性或缺陷可能极大地降低模块的输出，由此增加每个单位电力的成本。再有，在经济上合理的商用规模上处理较大的基板的能力是关键的考量。

CSS(封闭系统升华)是用于CdTe模块制造的公知商用气相沉积过程。参考例如美国专利号6,444,043和美国专利号6,423,565。在CSS系统中的气相沉积室内，将基板放置在以较小距离(即，约2-3mm)面对CdTe源的相对位置处。CdTe材料升华并沉积在基板的表面上。在上文引述的美国专利号6,444,043的CSS系统中，CdTe材料是颗粒形式的，并且保持在气相沉积室内的加热的容器中。升华的材料穿过置于容器上方的封盖中的孔移动，并沉积在静止的玻璃表面上，静止的玻璃表面以最小可能距离(1-2mm)被固定在封盖框上方。

通过孔板恒定地供给CdTe蒸气产生用于在基板上沉积的均匀蒸气压。因此，整个CdTe层的沉积速率可以是基本恒定的，以便确保在基板上形成基本均匀的薄膜层。但是，如果初始沉积速率太快，则可能在初始沉积过程中产生空隙(即，无CdTe的小区域)。这些空隙随着沉积过程继续可能被扩大。

因此，业界中一直需要一种改进的气相沉积设备和过程，用于经济上可行地大规模制造高效PV模块，具体为CdTe模块。具体来说，需要一种改进的升华板，用于在CSS过程中，经济上可行地大规模制造高效PV模块，具体为CdTe模块。

发明内容

在下文描述中将部分地阐述，或可以从该描述中显见或可以通过本发明的实践认识到本发明的多个方面和优点。

在一个实施例中，一般地提供一种设备，用于将升华的源材料气相沉积为光伏模块基板上的薄膜。该设备包括设在沉积头中且配置成接收颗粒状源材料的容器。在容器下方设置加热的分发管汇，并将其配置成将所述容器加热到足够使容器内的源材料升华的程度。将分发板设在分发管汇下方以及设在输送通过该设备的基板的上表面的水平输送面上方限定的距离处。该分发板限定经由其中的通道的样式，该通道的样式配置成创建在从第一纵向端到第二纵向端的纵向方向中的压力梯度。

在一个实施例中，该设备可以具有第一分发板和第二沉积板。可以将第一沉积板设在所述分发管汇下方以及限定经由其中的通道的第一样式。可以将第二分发板设在第一分发板下方以及设在输送通过所述设备的基板的上表面的水平输送面上方限定的距离处。第二分发板限定经由其中的通道的第二样式，所述通道的第二样式配置成对升华的源蒸气流在第一纵向端处比在第二纵向端处提供更大的阻力。

还一般地提供一种用于将升华的源材料气相沉积以在光伏模块基板上形成薄膜的过程。将源材料供给到沉积头内的容器。然后利用热源构件将该容器加热以使源材料升华。可以输送单独基板通过沉积头，并且可以经由分发板将升华的源材料分发到基板的上表面上，该分发板位于基板的上表面与容器之间。分发板限定经由其中的通道的样式，该通道的样式对升华的源蒸气流在第一纵向端处比在第二纵向端处提供更大的阻力。