[发明专利]汽相沉积设备及方法中的高发射率分送板

说明书

技术领域

在本文中公开的主题大体上涉及薄膜沉积方法领域，其中诸如半导体材料层的薄膜层沉积在基底上。更具体而言，本主题涉及用于在光伏(PV)模块的形成中使光反应材料薄膜层沉积在玻璃基底上的汽相沉积设备以及相关联的方法。

背景技术

以作为光反应构件与硫化镉(CdS)配对的碲化镉(CdTe)为基础的薄膜光伏(PV)模块(也称为太阳能电池板)正在获得广泛的接受，并且在行业中是令人感兴趣的。CdTe是具有特别适用于将太阳能转换成电力的特性的半导体材料。例如，CdTe具有大约1.45eV的能量带隙，这使其能够比历史上用于太阳能电池应用的低带隙半导体材料(例如，对于硅是大约1.1eV)从太阳光谱转换更多能量。另外，相比于低带隙材料，CdTe在较低的光或漫射光条件下转换辐射能，并且因此相比于其它常规材料在一天里或者在多云条件下具有较长的有效转化时间。

使用CdTe PV模块的太阳能系统大体上被认为是按照每瓦发电成本折算的成本效益最高的市售系统。然而，CdTe不与可持续商业开发和接受太阳能作为工业或住宅电力的补充来源或主来源矛盾的优点，取决于大规模且以成本有效方式生产有效PV模块的能力。

某些因素在成本和发电能力方面极大地影响CdTe PV模块的效率。例如，CdTe相对昂贵，并且因此材料的有效利用(即，最少浪费)是主要成本因素。此外，模块的能量转换效率是沉积的CdTe膜层的某些特性的因素。膜层的不均匀性或缺陷可显著地减少模块的输出，从而增加到每单位电力的成本中。另外，以经济上明智的商业规模处理相对较大的基底的能力是关键的考虑因素。

CSS(封闭系统升华)是用于生产CdTe模块的已知商业汽相沉积方法。例如，参照美国专利第6,444,043号和美国专利第6,423,565号。在CSS系统中的汽相沉积室内，基底被带至与CdTe源相对的较小距离(即，大约2-3mm)的相对位置。CdTe材料升华并且沉积在基底的表面上。在上文引用的美国专利第6,444,043号的CSS系统中，CdTe材料为颗粒形式，并且保持在汽相沉积室内的加热容器中。升华的材料移动穿过置于容器上的盖中的孔，并且沉积在静止的玻璃表面上，玻璃表面保持在盖框架上方最小可能的距离(1-2mm)处。将理解的是，CSS为一类扩散输送沉积(DTD)系统，并且扩散输送沉积系统更广义来说不一定在性质上是合格的封闭空间。

目前相信，薄膜的最佳膜质量是在刚好处于膜将要开始升华比其沉积更快(例如，对于碲化镉是在大约600℃下开始)的点以下的较窄温度范围内实现的。然而，在此较高温度下，已经存在于基底上的下方层的材料(例如，CdS)可从基底升华。例如，在高于大约525℃的温度下，CdS可开始从基底升华。因此，由于基底且特别是任何下方的薄膜层暴露于此相对较高温度的副作用，通常不期望在其最佳温度下使薄膜沉积(例如，对于CdTe是接近600℃)。

因此，对于用于有效PV模块(特别是CdTe模块)的经济可行的大规模生产的改进的汽相沉积设备和方法，本行业中存在着不断的需求。具体而言，CSS方法中存在着用于在有效PV模块(特别是CdTe模块)的经济可行的大规模生产中使用的改进的升华板的需要。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中进行阐明，或者可从描述成为显而易见，或者可通过实施本发明来被理解。

一种设备被大体上提供用于使升华的源材料的汽相沉积为基底上的薄膜。该设备大体上可包括沉积头；设置在沉积头中并被构造成用于接收源材料的容器；设置在容器下方并被构造成将容器加热至足以使源材料在容器内升华程度的加热分送歧管；以及，设置在分送歧管下方并设置在被传送穿过设备的基底的上表面的水平传送平面上方限定距离处的沉积板。分送板可限定穿过其的通路的图案，其进一步分送穿过分送歧管的升华的源材料。

在一个实施例中，分送板可在沉积期间的板温度下具有大约0.7至理论上最大1.0的范围内的发射率。

在一个特定实施例中，分送板可包括面朝向加热分送歧管的第一层和面朝向基底的上表面的水平传送平面的第二层。第一层可具有第一发射率，并且第二层可具有第二发射率。例如，第一发射率在沉积期间的板温度下可低于第二发射率。作为备选，第一发射率在沉积期间的板温度下可高于第二发射率。