[发明专利]制造薄膜太阳能电池的化学浴沉积设备及方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种化学浴沉积设备及方法，特别是关于一种制造薄膜太阳能电池的化学浴沉积设备及方法。

背景技术

在薄膜太阳能电池的工艺中，形成例如CdS、ZnS、InS等所构成的缓冲层的方法，通常利用化学浴沉积(chemical bath deposition)法，因为化学浴沉积法可形成的薄且均匀的薄膜，而且制造成本较低。

然而，在化学浴沉积时，例如CdS的成核过程(nucleation)包含(1)均质(homogeneous)成核以及(2)异质(heterogeneous)成核两种，异质成核会在表面形成CdS，而均质成核在化学浴中形成CdS粒子，如果CdS粒子沉降于处理表面，会被包覆于薄膜内，可能造成组件的缺陷，因此通常化学浴沉积法利用搅拌或垂直放置处理基板的方式，尽量排除该均质成核所形成的粒子或其它杂质粒子。

例如美国专利第7704863号公开了利用化学浴沉积法形成ZnS薄膜，其是利用搅拌及垂直放置处理基板的方式进行化学浴沉积。另外，例如美国专利公开第2010/0087027号公开了大量化学浴处理设备，用以形成薄膜太阳能电池的CdS薄膜，该文献的图6表示化学浴处理设备的示意图，也是利用搅拌及垂直放置处理基板的方式进行，但是该文献的图6所示的设备，化合物会沉积于基板的两面，为了只沉积于基板的单面，需要先保护不进行沉积处理的另一面，却仍然有大量化学废弃物的问题。

此外，例如美国专利公开第2007/0020400号公开了化学沉积设备及方法，利用微通道喷出混合的反应溶液以及旋转基板的方式，形成CdS薄膜。

然而，上述化学浴沉积过程，在固体-液体的界面，即处理基板的表面，会产生气泡，该些气泡如果没有实时地离开该处理基板的表面(即浮出表面，消失于大气中)会构成薄膜的气孔，而成为薄膜的缺陷。虽然搅拌可以产生溶液的扰动，对于位在处理基板的表面的大气泡或许有些微作用，但对于微气泡的效果不佳。

发明内容

鉴于上述的发明背景，为了符合产业上的要求，本发明的目的之一在于提供一种制造薄膜太阳能电池的化学浴沉积设备及方法，通过运动机构改变表面张力的方式，可有效地除去固体-液体的界面(即薄膜形成的表面)的气泡，避免所形成的薄膜包含气孔(pin hole)，且可避免该均质成核所形成的粒子或其它杂质粒子包裹或沉降于薄膜形成的表面，藉此可形成薄且均匀而无缺陷的薄膜。

本发明的目的之一在于提供一种制造薄膜太阳能电池的化学浴沉积设备及方法，通过进行离心运动，粒子会因离心力而脱离处理表面，可避免该均质成核所形成的粒子或其它杂质粒子包裹于薄膜形成的表面，藉此可形成薄且均匀的薄膜。

本发明的目的之一在于提供一种制造薄膜太阳能电池的化学浴沉积设备及方法，可只有对基板的单面进行薄膜沉积，另外可减少反应溶液的使用量。

为了达到上述目的，根据本发明一实施例，提供一种化学浴沉积设备，用以沉积一薄膜于薄膜太阳能电池用的基材，包括：一机架、一基材托座、一覆盖罩、一摆动机构以及一离心运动机构。该机架，具有一真空室，该真空室与一真空装置连接，使该真空室的气体压力小于大气压力。该基材托座，具有多个第一开口，与该机架的真空室连通，该基材托座隔着一第一密封构件设置于该机架上，该基材托座是用以容置该基材，使该基材的一待处理面对向的面与该基材托座接触，通过该多个第一开口的真空吸引力而使该基材与该基材托座密合。该覆盖罩，具有至少一第二开口，作为一反应溶液的入口及出口，其中该覆盖罩隔着一第二密封构件设置于该基材上，该覆盖罩与该基材之间形成一容置空间，用以容纳该反应溶液。该摆动机构，用以驱动该机架进行摇摆，以产生该反应溶液相对该基材的运动，但维持该反应溶液覆盖该基材。该离心运动机构，用以驱动该机架进行离心运动，以产生该反应溶液相对该基材的运动，但维持该反应溶液覆盖该基材；其中，该容置空间的温度被控制于一预定的范围内。

根据本发明另一实施例，提供一种化学浴沉积方法，包括：提供一基材，设置于该基材托座上，其中该基材具有一第一表面及与该第一表面对向的一第二表面；提供一基材托座，将该基材设置于该基材托座上，使该基材的该第一表面贴附于该基材托座上而露出该第二表面，作为被处理面；提供一覆盖罩，设置于该基材上，使该覆盖罩与该基材构成一容置空间；提供一反应溶液，从该覆盖罩的一开口注入该容置空间中，使该基材的被处理面接触该反应溶液；以及通过一摇摆机构及一离心运动机构，驱动该基材托座进行摇摆及离心运动，以产生该反应溶液相对该基材的运动，但维持该反应溶液覆盖该基材。