[发明专利]在热工艺中玻璃弯曲的避免

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层体组件(Mehrschichtkoerperanordnung)和一种用于多层体的热处理、尤其用于制造薄层太阳能电池(Duennschichtsolarzelle)的方法，其带有玻璃基质的较小弯曲。

背景技术

用于将太阳辐射直接转换成电能的光伏层系统是众所周知的。层的材料和布置被协调成使得射入的辐射被一个或多个半导层以尽可能高的辐射收益率直接转换成电流。光伏的且面型延展的层系统被称为太阳能电池。

在所有情况中，太阳能电池包含半导体材料。为了提供足够的机械强度需要承载基质的太阳能电池被称为薄层太阳能电池。由于物理特性和技术上的可操作性，带有非晶体的、微晶体的或多晶体的硅、碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)或硫/硒化铜铟(镓)(Cu(In,Ga)(S,Se)₂)的薄层系统特别适合用于太阳能电池。该五元半导体Cu(In,Ga)(S,Se)₂属于黄铜矿半导体的组，其常常被称为CIS(硒化或硫化铜铟)或CIGS(硒化铜铟镓、硫化铜铟镓或硫硒化铜铟镓)。在缩写CIGS中，S可代表硒、硫或两个硫族的混合物。

在许多情况中，用于薄层太阳能电池的承载基质包含无机玻璃。由于广泛可用的承载基质和简单的单片串联，薄层太阳能电池的大面积组件可成本有利地来制造。

一种用于例如由Cu(In,Ga)(S,Se)₂制造薄层半导体的可能的方法由两阶段过程构成。这样的两阶段方法例如由J. Palm等的“CIS module pilot processing applying concurrent rapid selenization and sulfurization of large area thin film precursors”固体薄膜431-432，见414-522页(2003)已知。在此首先将由钼构成的电极施加到基质、例如玻璃基质上。例如利用激光使钼层结构化。接着使由铜、铟和镓构成的不同的前体层(Vorlaeuferschicht)沉淀到钼层上，例如通过磁控管-阴极溅射。此外通过热蒸发在层序列上沉淀硒层和/或硫层。如此产生的带有前体层的多层体在第二过程中被热处理。通过该热处理实现前体层真正结晶和相变成真正的半导体层。

该热处理例如在在线设备中实现，在其中不同的加工步骤在不同的室中实现。不同的室在生产线(Prozessstrasse)中被依次经过。在简化的构造中，在线设备由装载工位(在其中以未处理的多层体来装载该设备)构成。接着使多层体经过进入室(Einschleusekammer)驶入该在线设备中。在不同的加热室中，多层体以直至50°C/s的加热速度被非常快速地加热且暴露于一定的温度变化过程。该加热例如通过电气运行的加热辐射器实现。用于将各个前体层快速热处理成半导体化合物的方法通常被称为快速热处理(RTP)。接着将多层体在冷却室和/或冷却段中冷却且从设备中排出。一种用于快速热处理用于用作薄层太阳能电池中的吸收器的黄铜矿半导体的的方法例如由文件EP 0 662 247 B1已知。

为了更好地控制热处理过程，围绕多层体的处理腔例如可通过临时的处理盒来限制，如由文件DE 10 2008 022 784 A1已知。通过限制处理腔，易挥发的硫族成分(如硒或硫)的分压力在热处理期间保持尽可能恒定。此外减少带有腐蚀性气体的处理室的暴露。用于在处理盒中处理两个玻璃基质的方法、所谓的双基质方法例如由文件EP 2 360 720 A1和EP 2360721 A1已知。

由于较高的温度，在RTP过程中常常发生用作承载基质的玻璃基质的不受控制的弯曲。玻璃基质的弯曲对于另外的处理步骤是不利的，使得进一步处理困难或不可能。

由此通过前体层典型地施加机械压力(压应力)到基质上，其导致基质的边缘弯起。这可通过在另一基质侧上的金属的背侧层来抵抗。该背侧层在反方向上将相应的机械压力(压应力)施加到基质上。在美国专利申请Nr. 2012/0060900 AI中说明了一种用于机械平衡由前体层引起的压应力的背侧层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善的多层体组件，其在热处理时具有玻璃基质的减小的弯曲。

本发明的目的根据本发明通过根据权利要求1的多层体组件来实现。优选的实施方案由从属权利要求得出。

此外，本发明包括一种用于多层体的热处理的带有减小的基质弯曲的方法。

根据本发明的多层体组件的一种应用由另外的权利要求得出。