[发明专利]用于气相传输沉积系统的给料器系统和给料方法

说明书

技术领域

公开的实施例涉及光伏器件生产的领域，更具体地说，涉及用于气相传输沉积(VTD)系统的给料器系统及其使用方法。

背景技术

光伏器件可以包括利用各种生产系统沉积在基底上方的半导体材料，例如，利用VTD系统将硫化镉(CdS)或碲化镉(CdTe)薄膜沉积在基底上方。典型的VTD系统可以使用粉末传输单元、粉末蒸发和分配单元以及真空沉积单元。粉末传输单元可以包括振动粉末给料器。

振动粉末给料器被设计为将原料粉末传输至蒸发器单元。在传统的振动粉末给料器中，半导体原料粉末被装载到给料器中。将受控量的载气引导至给料器中，以助于粉末的流动。然后，粉末和载气流至蒸发器单元。载气通常是惰性的并且不与粉末化学反应。载气的目的是帮助将粉末传输至蒸发器单元。

图1示出了在薄膜太阳能模块的制造中使用的传统的用于将半导体材料(例如，CdTe)传输和沉积到基底13(例如，玻璃基底)上的气相传输沉积系统11的示例。蒸发器单元15具有由可以被AC电源29加热的电阻材料形成的壁，并且使通过对应的入口17和19从蒸发器单元15的相对端接收的CdTe半导体材料粉末蒸发，入口17和19从对应的振动粉末给料器21和23接收半导体材料粉末。惰性载气源25和27(例如，氦气(He)源)分别将载气供应至粉末给料器21和23，以通过入口17和19将半导体材料传输至蒸发器单元，蒸发器单元蒸发半导体材料粉末，以将半导体材料沉积在基底13上。在图1中示出的类型的气相传输沉积系统的更详细的示例可以从均转让给第一太阳能公司的第5,945,165号美国专利、第6,037,241号美国专利和第7,780,787号美国专利中找到。

由于蒸发器单元15由沿蒸发器单元15的长度方向连接到一起的电阻材料(例如，SiC)的三个单独的部分形成，所以蒸发器单元15的加热沿其长度方向是不均匀的。因此，如图2A中所示，通过部分31在蒸发器单元15的长度的大部分提供了热区，而通过部分33在蒸发器单元15的对应的端部处提供了低温较冷区。因此，一些被蒸发的半导体材料在较冷区中凝结并聚集成为凝结半导体材料35。当载气源25或27在重新填充粉末或用于维护粉末给料器21和23的一者或二者的过程中被关闭时，积累的凝结半导体材料35能够再升华并扩散回入口17和19中，导致如图2B所示的堵塞。疏通入口17和19耗时并且成本高。另外，当载气源25和27中的一个或两个被关闭时，在气相传输沉积系统中的诸如氧气(O₂)和水蒸气(H₂O)的反应物的分压会改变。当载气源25和27中的一个或两个随后被打开时，用于涂覆沉积物的气体环境与之前当载气源25和27中的一个或两个被关闭时的气体环境不同。这产生了不稳定的流场和气体组分。当载气源25或27的流被重新启动时，不稳定的流场和气体组分导致基底13上的沉积变化。

此外，期望特定的沉积以将掺杂剂引入到半导体材料中，在沉积过程期间，掺杂剂可以在蒸发器单元15中与半导体材料反应并形成气相化合物。为了提供这种掺杂，还将例如给料器压缩干空气(O₂)的工艺气体引入到蒸发器15中，以提供与掺杂剂的可反应的混合。将掺杂剂和工艺气体引入到蒸发器单元15中可以导致气相产物和固相产物的形成。虽然气体能够穿过蒸发器单元15的多孔壁以沉积在基底13上(图1)，但是固体不能，并且固体被限制在蒸发器中，导致蒸发器孔堵塞。对工艺气体进入蒸发器单元15的流的控制通过控制掺杂剂、工艺气体反应而提供了调节掺杂浓度的机制。这种掺杂浓度控制对于制造工艺来讲是重要的。因此，需要建立并保持掺杂剂和反应气体的受控的流(其有助于气态产物的形成而不是固态产物的形成)，以执行半导体沉积物的掺杂并避免蒸发器孔堵塞。

期望使注意到的问题的影响降低的改进的给料器系统。

发明内容

本发明的一方面提供了一种系统，所述系统可以包括：粉末振动单元，用于提供粉末材料；载气输入流线，用于将载气引导到粉末振动单元中；输出流线，用于将粉末振动单元的输出物引导至蒸发器单元；以及载气旁路流线，用于选择性地将气体引导至蒸发器单元中并绕开粉末振动单元。

本发明的另一方面提供了一种系统，所述系统可以包括：粉末振动单元，用于提供粉末半导体材料；载气输入流线，用于将载气引导至粉末振动单元；工艺气体输入流线，用于将工艺气体引导至粉末振动单元中；以及输出流线，用于将粉末振动单元的输出物引导至蒸发器单元。