[发明专利]用于在薄膜气相沉积装置中计量粒状源材料的装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及薄膜沉积系统的领域，在该薄膜沉积系统中，诸如半导体层的薄膜层沉积在被传送通过该系统的基底上。更特定而言，本发明涉及供给系统中的计量装置，该供给系统配置成将粒状源材料自动地导入气相沉积装置中而不中断真空过程。

背景技术

基于与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)作为光反应成分的薄膜光伏(PV)模块(也称为“太阳电池板”)在工业中正获得广泛的认可和兴趣。CdTe是具有特别适合用于将日光(太阳能)转化为电的性能的半导体材料。使用CdTe PV模块的太阳能系统在每瓦产生的功率的成本方面通常被认为是最具成本效益的市场可得到的系统。然而，CdTe的优点经不起考验，可持续的商业开发和接受太阳能作为工业或居民用电的补充来源或主要来源取决于以较大规模并以具成本效益的方式生产高效PV模块的能力。

某些因素在模块的成本和发电能力方面极大地影响CdTe PV模块的效益。例如，CdTe是相对昂贵的，并且因此该材料的高效利用(即最低浪费)是主要成本因素。此外，以经济上合理的商业规模加工相对较大的基底的能力是至关重要的考虑因素。

在真空下将粒状CdTe材料供给到经加热的气相沉积头中的一个固有问题是，剂量不规则可导致随后形成在玻璃基底上的薄膜层的不规则。例如，过大的剂量可导致CdTe蒸气的升华和作为结果的在基底上的扩散，从而波动到产生薄膜不规则的这种程度。

因此，在工业中持续地存在着对于用于在PV模块特别是CdTe模块的大规模生产中向气相沉积装置供给粒状源材料的装置和方法的改进的需要。本发明涉及服务于该目的的供给系统。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地阐述在下文的描述中，或者根据该描述可能是明显的，或者可通过实践本发明来学习。

根据本发明的方面，提供了供给系统的一实施例，用于将测定剂量的源材料连续地供给至气相沉积装置中的沉积头，源材料在气相沉积装置中升华并作为薄膜沉积在诸如光伏(PV)模块基底的基底上。“薄”膜在本领域中一般理解为厚度小于10微米(μm)。该供给系统包括可再填充的散料料斗以及布置成从该料斗接收源材料并将该源材料移送到真空锁定室中的上剂料容器。移送机构布置在真空锁定室的下游，并且配置成将源材料移送到下游的沉积头，同时隔离沉积头内的沉积状态并阻止升华的材料向上游扩散到供给系统。计量机构可操作地布置在真空锁定室与移送机构之间，并且包括布置成从下剂料容器接收源材料的接收器，该接收器具有出口。计量机构中的静止排出端口从接收器出口轴向地偏移。具有贯通其限定的通路的往复式递送部件布置在接收器下方，并且可控驱动装置配置成使该递送部件在该通路与接收器出口对准的负载位置和该通路与排出端口对准的排出位置之间沿往复路径移动。这样，经由计量机构从下剂料容器移送到移送机构的源材料的量是通路的体积和递送部件的往复速率的函数。

在一特定实施例中，接收器是漏斗且递送部件是在漏斗的出口下方沿往复路径移动的板或其它形状的部件。

任何合适的驱动机构可与递送部件一起配置。在一特定实施例中，驱动机构是气动活塞/缸配置。

冲程限制器在用于检测接收器的过满状态的位置可操作地配置在递送部件上并且稍微限制递送部件的全冲程直到过满状态被清除，其中受限制的冲程仍从通路排出全部量的源材料。在一特定实施例中，冲程限制器是机械探头/传感器，其布置在接收器上方的位置，以便接合接收器中的溢流源材料并因此限制递送部件的全冲程直到源材料退至接收器的上唇部下方。

在又一实施例中，计量机构可包括检测递送部件在全冲程中何时已循环的冲程传感器。该冲程传感器可与驱动部件一起配置。例如，该传感器可以是定位成检测气动递送部件中的空气活塞的全范围移动的限制开关。控制器可与冲程传感器和下剂料容器通信，其中，在从冲程传感器接收到限定数量的全冲程信号后，控制器向剂料容器发送控制信号，以将测定剂量的源材料递送到接收器。

在该供给系统内，下剂料容器可布置在真空锁定室中，该真空锁定室可由可按顺序操作的真空锁定阀限定。计量机构和移送机构位于真空锁定室的下游。在一特定实施例中，下游移送机构可包括具有入口和出口的主体以及与入口对准的第一缸和与出口对准的第二缸。第一缸和第二缸具有限定在其中的扇形凹部并可按顺序旋转，使得来自入口的源材料由第一缸凹部接收且通过第一缸的旋转而移送到第二缸凹部。第二缸可随后旋转而将第二缸凹部中的源材料递送到出口。凹部旋转地偏移，使得缸阻止了出口和入口之间的升华的源材料在缸的所有可旋转位置的扩散。