[发明专利]利用强制对流对薄膜装置进行均匀热处理的设备及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年1月14日提交的已共同转让的美国临时专利申请第61/432,775号的优先权，该申请的全部内容以引用方式结合于本文以用于所有目的。

技术领域

本发明总体上涉及光伏材料及制造方法。更具体地，本发明提供对薄膜光伏装置进行均匀热处理的方法和设备。仅借助于实例，本发明的实施例包括利用强制对流以提高的温度一致性来对光伏薄膜材料执行有效热处理的方法和设备。

背景技术

人类从最开始就已尝试寻找利用能量的方法。能量呈现的形式诸如石油化学、水力发电、核、风、生物量(biomass，生物质)、太阳能以及诸如木材和煤碳的更原始的形式。在上世纪，现代文明已依靠石油化学能量作为重要能源。石油化学能量包括天然气和石油。天然气包括诸如丁烷和丙烷的较轻形式，通常用于为家庭供热和用作用于烹饪的燃料。石油包括汽油、柴油、和喷气燃料，通常用于交通目的。石油化学的较重形式还可以在一些地方用于对家庭供热。不幸的是，石油化学燃料的供应是有限的，并且基于地球上可获得的量该供应实质上是固定的。另外，随着人们使用石油制品的量越来越多，所以其快速变为稀缺资源，该资源最终将随时间而耗尽。

近来，期望环境清洁的和可再生的能源。清洁能源的实例是水力发电的电力。水力发电电力源自于由诸如内华达州的胡佛坝的水坝产生的水流驱动的发电机。产生的电力用于对加利福尼亚的洛杉矶市的大部分城市供电。清洁的和可再生的能源还包括风、波、生物量等。即，风车将风能转换为更有用形式的能量，诸如电。清洁能源的其他形式包括太阳能。太阳能的具体细节能够从整个本背景技术中找到，并且将在下面更具体地描述。

太阳能技术总体上将来自太阳的电磁辐射转换成其他有用形式的能量。这些其他形式的能量包括热能和电力。对于电力应用，经常使用太阳能电池。虽然太阳能是环境清洁的，并且已在一程度上获得成功，但在其在全世界广泛应用之前还留有许多需要解决的限制。作为实例，一种类型的太阳能电池使用源自于半导体材料锭(ingot，棒)的晶体材料。这些晶体材料可以用于制造光电装置，该光电装置包括将电磁辐射转换为电力的光伏和光二极管装置。但是，晶体材料通常较贵，并且难以大规模制造。另外，由该晶体材料制成的装置通常具有低能量转换效率。其他类型的太阳能电池使用“薄膜”技术来形成光敏材料的薄膜以用于将电磁辐射转换成电力。对于在制造太阳能电池过程中使用薄膜技术，存在有相似的限制。即，效率通常低。另外，膜可靠性通常较低，并且在传统环境应用中不能长时间使用。通常，薄膜难以通过机械方式彼此整体形成。这些传统技术的这些和其他限制能够从整个说明书中找到，并且将在下面更具体地描述。

作为对提高薄膜太阳能电池技术的努力，引入了在具有平面、管状、圆柱形、圆形或其他形状的一定尺寸的基板上制造改进的基于CIGS/CIS的光伏膜叠层的一种或多种工艺。在形成光伏膜叠层时存在多种制造要求，诸如保持基板的结构整体性、控制一个或多个前体层中的成分的化学组成、使所述一个或多个前体层于期望的气态环境中进行适当的反应性热处理、确保反应性热处理期间薄膜材料的一致性和粒度(granularity)等等。特别地，当在具有大形状因数的基板上制造基于薄膜的太阳能装置时，期望在整个基板表面上的温度一致性。虽然过去的传统技术已解决了一些问题，但是它们在多种情况下通常还不够。因此，期望改善用于具有平面形或非平面形形状、固定或易弯曲(flexible，挠性)的基板上处理薄膜光伏装置的设备和方法。

发明内容

根据本发明的实施例涉及薄膜光伏材料及制造方法。更具体地，本发明提供一种用于对薄膜材料进行均匀热处理的方法和设备。仅仅借助于示例，本方法和设备利用强制对流来保持具有短运行时间以及提高的温度一致性的温度曲线(temperature profile)，以制造基于薄膜的光伏装置，但是可以理解，本发明可具有其他构造。