用於隔離視口的設備和方法
2023-06-10 05:39:21
專利名稱：用於隔離視口的設備和方法
技術領域：
本公開針對用於塗層工藝的測量的方法、檢修的方法和設備。
背景技術：
視線測量，例如使用高溫計的溫度測量，已知為用於與諸如濺射的受控氣氛工藝一起使用。通過視口進行這種測量，所述視口提供受控氣氛內的工件或其它組件的視線可見性。通常，在某些塗層工藝(例如，氣相沉積)中，固體材料由氣相而沉積在氣相沉積室內物體的暴露表面上。沉積還發生在其它表面上。這些表面能包括室壁、視口或其它暴露表面。隨著時間過去，塗層能積累在室壁、視口或其它暴露表面上。當視口上發生積累時， 通過視口的測量能變得不可靠。為了檢修視口，常規系統要求關閉工藝。本領域中將期望提供減少視口上塗層的積累並允許視口檢修而不使工藝離線的設備和方法，其中該設備和方法可連同光伏模塊的形成一起使用。
發明內容
在一示範實施例中，一種擋板(shutter)設備具有視口、為將視口與工藝室選擇性隔離而放置的器件、以及置於視口和器件之間的第二室。該器件包括第一位置，以將視口與工藝室選擇性隔離並選擇性保持工藝室中預定的工藝壓力。該器件包括第二位置，以通過選擇性地允許從視口對工藝室的視線測量。當該器件在第二位置中時，第二室保持工藝室中的預定的工藝壓力。在另一示範實施例中，一種用於檢修具有可隔離的視口的塗層設備的方法，包括提供擋板設備、使第二室排氣、並在檢修塗層設備期間保持工藝室中的預定工藝壓力。所述擋板設備包括視口、為將視口與工藝室選擇性隔離而放置的器件、以及置於視口和器件之間的第二室。該器件包括第一位置，以將視口與工藝室選擇性隔離並選擇性保持工藝室中預定的工藝壓力。該器件包括第二位置，以選擇性地允許從視口對工藝室的視線測量。當該器件在第二位置中時，第二室保持工藝室中預定的工藝壓力。在另一示範實施例中，一種測量具有可隔離的視口的塗層工藝的工藝參數的方法，包括提供擋板設備、調節第二室中的壓力、以及驅動器件。擋板設備包括視口、為將視口與工藝室選擇性隔離而放置的器件、以及置於視口和器件之間的第二室。該器件包括第一位置，以將視口與工藝室選擇性隔離並選擇性保持工藝室中預定的工藝壓力。該器件包括第二位置，以選擇性允許從視口對工藝室的視線測量。當該器件在第二位置中時，第二室保持工藝室中預定的工藝壓力。當該器件在第二位置中時，為塗層工藝測量工藝參數。
圖1顯示了根據本公開的安裝在基底上的薄膜模塊。圖2是根據本公開的構成模塊電池的層系統的圖。
圖3是根據本公開的用於形成模塊的示範工藝的工藝流程圖。圖4是根據本公開的具有示範擋板設備的多個室的示意圖。圖5是根據本公開的示範擋板設備的示意圖。圖6是根據本公開的示範擋板設備的示意圖。在有可能之處，相同的引用數字將遍及附圖使用以表示相同的部分。
具體實施例方式提供的是提供視口上塗層減少的積累並允許視口檢修(例如，清潔、更換等)而不使工藝離線的設備和方法。該設備和方法可連同光伏模塊的形成一起使用。本公開的實施例可以減少視口上的塗層積累，可以通過具有用於清潔視口的更少停機時間而增加操作容量，可以減少塗層室內溫度測量上的影響，和/或可以提供一種用於監視並由此控制塗層室內溫度和壓力的簡單而低成本的解決方法。在本公開中，當層描述為在另一層或襯底的「鄰近」、「之上」或「上方」時，要理解， 該層能夠直接接觸，或者另一層或特徵能夠介入。圖1顯示了安裝於基底103上的薄膜PV模塊100。PV模塊100布置成接收光 105。PV模塊分成串聯布置的多個電池107。電池107通過空隙、不傳導材料和/或其它結構分隔電路來劃分。例如，電池107可以通過由雷射刻劃而形成的劃線與彼此隔離。由於光105照射在PV模塊100上，因此而產生電。該公開不限於圖示的布置，並且可以包括其它的安裝布置和/或電池107。該公開的一個實施例包括薄膜CdTe太陽能光伏(PV)模塊 100。使用這種模塊來產生太陽能電以用於許多應用，例如，大型地面安裝的系統以及商業和住宅建築上的屋頂系統。圖2是形成PV模塊100的電池107的層系統的圖。電池107的層包括上襯底 (SuperStrate)201、第一傳導層203、緩衝層205、第一半導體層207、第二半導體層209、第二傳導層211和封裝玻璃213。電池107的層布置成在暴露於光105下時生成並傳導可用形式中的電。上襯底201是在其上生長薄膜的高透射玻璃片。上襯底201在下面的層之前接收光105(見例如圖1)。上襯底201可以是高透射、低鐵浮法玻璃或對於光105具有高透射率的任何其它合適的玻璃材料。在另一實施例中，上襯底201也可以是高透射硼矽玻璃。光105穿過上襯底201以後，光穿過第一傳導層203。第一傳導層203可以是允許光105的透射而幾乎沒有或無吸收的透明傳導氧化物(TCO)。第一傳導層203還是導電的，允許電傳導以提供電池107的串聯布置。在一個實施例中，第一傳導層203是化學計量為大約0. 3pm的錫酸鎘(名稱上是Cd2SnO4)。其它合適的傳導層可以包括摻氟的氧化錫、摻鋁的氧化鋅、氧化銦錫。第一傳導層 203可以允許光105穿過以到達半導體層(例如，第一半導體層207和第二半導體層209)， 同時還用作歐姆電極以遠離光吸收材料而傳輸光生的載荷子。緩衝層205鄰近於第一傳導層203。緩衝層205是更具電阻性的，並保護電池107 的層免受來自玻璃的化學相互作用和/或可能由後續工藝導致的相互作用。包括緩衝層 205減少或阻止了跨電池107和跨模塊100可能發生的電或其它損耗。用於緩衝層205的合適材料可以包括氧化鋅，其包含相比第一傳導層203具有更多電阻率並能夠保護電池層免受來自玻璃的相互作用或來自後續工藝的相互作用的材料和/或任何其它合適的阻擋材料。另外，包括緩衝層205允許形成準許光子通過並同時保持能生成電的高質量結 (junction)的第一半導體層207。在某些實施例中，緩衝層205可以被省略或由另一材料或層來代替。在一個實施例中，緩衝層205包括ZnO和SnO2W組合。例如，緩衝層205可以形成為約Ο. μπι厚或更少的厚度，並可以包括化學計量比為大約1比2(1 2)的ZnO和 SnO20如圖2中所示，第一半導體層207鄰近於緩衝層205，並在上襯底201、第一傳導層 203和緩衝層205之後接收光105。第一半導體層207包括寬帶隙η-型半導體材料。用於第一半導體層207的合適的半導體材料包括，但不限於CdS、SnO2, CdO、ZnO, AnSe, GaN、 In2O2> CdSnO、ZnS, CdZnS或其它合適的η-型半導體材料。在一個實施例中，第一半導體層包括CdS。第一半導體層207可以具有從大約0.01至大約0.1 μπι的厚度。第一半導體層 207可以通過化學浴沉積或通過濺射而形成。第一半導體層207優選具有平滑的表面，並且是大致均勻的，沒有雜質和針孔。第一半導體層207與第二半導體層209形成結從而在電池107中創建光伏效應， 這允許由光105來生成電。第二半導體層209在與第一半導體層207 —起提供時可以包括 Cd、CdTe或其它ρ-型半導體材料，當暴露於光105時提供光伏效應。如圖2中所示，第二半導體層209鄰近於第一半導體層207。第二傳導層211鄰近於第二半導體層209，並提供導電材料，該導電材料能傳導在暴露於光105時由第一半導體層207和第二半導體層209的組合所形成的電。儘管圖2顯示了第一半導體層207和第二半導體層209的兩層的布置，但可以利用包括間隙層的任何層來提供光伏效應。第二傳導層211可以由任何合適的傳導材料和其組合來製成。例如，合適的材料包括的材料包括但不限於石墨、金屬銀、鎳、銅、鋁、鈦、鈀、鉻、鉬、以及金屬銀、鎳、銅、鋁、 鈦、鈀、鉻和鉬的合金及其任何組合。在一個實施例中，第二傳導層211可以是石墨、鎳和鋁合金的組合。可以鄰近於第二傳導層211來粘合封裝玻璃213。封裝玻璃213可以是適合於與電池107的薄膜一起使用的剛性結構。封裝玻璃213可以是與上襯底201相同的材料或可以不同。另外，儘管圖2中沒有示出，封裝玻璃213可以包括允許接線和/或連接至電池 107的結構或開口。模塊100和各個電池107可以包括圖3中沒有示出的其它層和結構。例如，上襯底201和/或封裝玻璃213可以包括阻擋塗層或其它結構，以減少或阻止雜質擴散至層中。 另外，封裝玻璃213可以包括粘合層，以將封裝玻璃213粘合到層上。模塊100和/或電池 107中可以存在的另外結構包括劃線、總線連接結構、外部接線以及有用於薄膜和/或PV結構的各種常規組件。圖3顯示了用於形成模塊100的示範工藝的工藝流程圖。該工藝包括形成電池 107的薄膜堆疊的形成，其中所述膜或層形成在上襯底201上(圖2中從頂部向下所示)。如圖3的流程圖中所示，提供上襯底201 (框301)。上襯底201可以由能夠接納用於用作光伏電池107的薄膜並足夠透明以允許透射光105的任何合適的材料來製成。提供上襯底201之後，將第一傳導層203沉積到上襯底201上(框30 。第一傳導層203是導電的，其允許電傳導以提供電池107的串聯布置。在一個實施例中，第一傳導層203是化學計量為大約0.3μπι的錫酸鎘(名稱上是Cd2SnO4)。其它合適的傳導層可以包括摻氟的氧化錫、摻鋁的氧化鋅、和/或氧化銦錫。第一傳導層203能夠例如通過直流(DC) 或射頻(RF)濺射來形成。在一個實施例中，第一傳導層203是濺射到上襯底201上的基本無定形Cd2SnO4的層。此類濺射能從包含1比2的比例中的化學計量量的SnO2和CdO的熱壓靶到上襯底201上來執行。錫酸鎘能夠備選地通過噴霧熱解使用醋酸鎘和氯化錫(II) 前體(tin (II) chloride precursor)來製備。一旦施加第一傳導層203，緩衝層205可施加至第一傳導層203 (框30 。在一個實施例中，緩衝層205可以例如通過濺射來形成。在一個示例中，緩衝層205可以通過從包含化學計量量為大約67m0l%的SnA和大約33m0l%的SiO的熱壓靶濺射到第一傳導層 203上來形成。如通過濺射而沉積的，用於緩衝層205的氧化鋅錫材料可以是基本無定形的。層205的厚度可以在大約200到3000埃之間，或者在大約800到1500埃之間，以具有合乎需要的機械、光和電性質。緩衝層205可以具有寬光學帶隙，例如大約3. 3eV或更多， 以便允許光105的透射。第一半導體層207沉積在緩衝層205上(框307)。在一個實施例中，第一半導體層207可以例如通過化學浴沉積或濺射來形成。第一半導體層207可以沉積到從大約0. 01 到0. 1 μ m的厚度。一種用於用作第一半導體層207的合適材料是CdS。用於CdS層的合適厚度可以是從大約500到800埃。第一半導體層207與第二半導體層209形成結，以在電池107中創建光伏效應，從而允許它從光105生成電。形成第一半導體層207之後，第二半導體層209沉積在第一半導體層207上(框 309)。第二半導體層209可包括Cd、CdTe或其它ρ-型半導體材料。第二半導體層209可以通過擴散傳輸沉積、濺射或用於沉積P-型半導體薄膜材料的其它合適沉積方法來沉積。第二半導體層209形成之後，形成第二傳導層211 (框311)。第二傳導層211可以從任何合適的傳導材料來製成。第二傳導層211可以通過濺射、電沉積、絲網印刷、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或噴射來形成。在一個實施例中，第二傳導層209是被絲網印刷到表面上的石墨以及濺射在其上的鎳和鋁合金的組合。上述所有濺射步驟適合地是在環境溫度、高純氣氛下的磁控管濺射。但是，還可以使用其它沉積工藝，包括較高溫濺射、電沉積、絲網印刷、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)或噴射。另外，處理可以在連續線路中提供或者可以是一系列批量操作。當工藝是連續式工藝時，濺射或沉積室分別隔離，在每個塗層循環期間達到塗層條件，並重複進行。一旦形成第二傳導層211，封裝玻璃213粘合至第二傳導層211 (框313)。封裝玻璃213可以是適於與薄膜結構一起使用的剛性材料，並可以是與上襯底201相同的材料或不同的材料。封裝玻璃213可以使用任何合適的方法粘合至第二傳導層211。例如，封裝玻璃213可以使用粘接劑或其它接合組合物而粘合至第二傳導層211。儘管圖3中沒有示出，其它工藝步驟可包括在用於形成模塊100和電池107的工藝中。例如，還可以利用清潔、蝕亥Ij、摻雜、介電或其它選擇性絕緣材料沉積、間隙層的形成、 刻劃、熱處理和接線。例如，可以提供接線和/或總線連接器件，以完成PV電路(S卩，串聯布置的電池107)，並提供PV電路到負載或其它外部器件的連接性。可利用刻劃來形成層和隔離電池和/或薄膜堆疊的層之間的互連。刻劃可以使用用來對薄膜層進行刻劃和/或互連的任何已知技術來完成。在一個實施例中，刻劃使用從
6一個或多個方向在一個或多個層引導的雷射來完成。可以利用一個或多個雷射劃線，以選擇性去除薄膜層，並提供電池107的隔離和/或互連性。在一個實施例中，完成劃線和層沉積，以互連和/或隔離電池107，從而提供具有串聯電布置中的電池107的PV電路。圖4顯示了多個熱室417和工藝室406，其具有擋板設備400。工藝室406可以是氣相沉積室。在氣相沉積中，由蒸氣形成的固體材料在室406內沉積在物體403的暴露表面上(見圖5)，從而形成塗層405。例如，可以使用氣相沉積來給玻璃表面(例如，上襯底 201)塗覆碲化鎘(圖3中的框309)。在一個實施例中，室406可以具有入口和出口，該入口和出口允許物體在氣相沉積期間在預定時間進入並退出室406。例如，室406可以是成直線的(in-line)室，作為基本連續式製造線的一部分。入口和出口可以成直線地位於熱室417的前面、後面和/或鄰近處。熱室417可包括在氣相沉積的一些或所有時段期間在工藝室406的前面、後面和/ 或裡面用於保持真空的特徵。在另一實施例中，工藝室406可以是具有可用於施加塗層的固定體積的空間的批工藝室。擋板設備400包括視口 402、為將視口 402與工藝室406選擇性隔離而放置的器件 404、以及置於視口 402和器件404之間的第二室408，第二室408具有埠 410(如下面參考圖5進一步描述的)。設備可以用來使用高溫計412測量工藝室406內的溫度。工藝能夠涉及監視並控制各種參數。例如，可以控制沉積工藝的持續期，可以控制所提供的蒸氣量，還可以控制所提供的蒸氣的性質。所提供的蒸氣的性質可以包括溫度和壓力。在工藝室406內，可以提供不同溫度的多種蒸氣和/或在進入工藝室406的氣氛時提供的蒸氣可改變溫度。監視工藝室406內的溫度可通過測量穿過沿工藝室406的壁或其它部位放置的一個或多個擋板設備400的溫度來執行。一般，室406可以暴露於從大約 l(T10torr 到大約 5000torr、l(Tlcltorr 到 ltorr、或 l(T4torr 到大約 l(T3torr 的壓力和大約 100°C和大約800°C之間的溫度。圖5顯示了用於減少或消除視口 402上塗層405的積累的擋板設備400的備選實施例。擋板設備400包括視口 402、為將視口 402與工藝室406選擇性隔離而放置的器件 404，以及置於視口 402和器件404之間的第二室408。擋板設備400可放置成具有擋板設備400的所有或部分在工藝室406的外部或凹入工藝室406內。在一示範實施例中，器件 404、第二室408和視口 402都沿工藝室406的外面放置，並且工藝室406包括與器件404 最接近的開口 401。視口 402可以是用於用高溫計412測量工藝室406內溫度的任何合適的視口。視口 402由包括不更改溫度測量的光學特性的材料形成。例如，視口 402可以是氟化鈣窗口。 為了測量工藝室406內的溫度，視口 402可以承受與塗層工藝關聯的高溫和低壓。合乎需要的是視口 402的溫度保持在測量器件412的檢測限制之下的預定溫度，以避免更改物體 403的溫度測量。進行測量時，視口 402和/或第二室408可暴露於來自工藝室406內的蒸氣，從而接觸並可能塗敷視口 402和/或第二室408。因此，合乎需要的是視口 402和第二室408是惰性的和具化學抵抗性的。為了去除視口 402或第二室408上積累的塗層405，可以在關閉器件404 (如圖5中所示)和第二室408排氣以後，去除並清潔視口 402和/或第二室408。 視口 402和/或第二室408的去除和清潔可以在工藝室406未正在操作時或者在器件404為將視口 402和第二室408隔離而放置時(例如，當關閉器件404時)執行。在一個實施例中，可以在工藝室406排氣時去除並清潔視口 402和/或第二室408。在清潔以後，可以重新附連第二室408和/或視口 402。參考圖5和6，器件404可以為將視口 402和工藝室406選擇性隔離而放置。在本文使用時，術語「選擇性隔離」是指隔離視口 402和工藝室406之間的視線視野和氣氛。 器件404可以是任何合適的閥門、閘門、或用於提供工藝室406和第二室408之間開口的選擇性調整的選擇性可調器件。例如，器件404可以是高真空間閥。器件404包括第一位置 (關閉)，以將視口 402和工藝室406選擇性隔離，並在工藝室406中選擇性保持預定的壓力 (或其它合適的預定工藝條件)。在第一位置中，器件404可以物理上阻擋工藝室406內的蒸氣418傳播到第二室408內並傳播至視口 402。合乎需要的是由器件404進行的物理阻擋很緊密，使得在關閉器件時幾乎沒有或沒有蒸氣能夠從工藝室406穿過器件404傳播到第二室408中。例如，設備400中可以包括一個或多個密封裝置(Seal)407。密封裝置407 可以是0環或任何合適的器件，用來基本上防止工藝室406和/或第二室408內不想要的壓力變化(或其它合適的預定工藝條件)。另外，器件404可以包括用來調整附加區域(例如，區域413和室408內)內壓力的埠 411以平衡壓力。在一個實施例中，器件404可以是高真空閘閥或旋轉式瓣閥。器件404還包括第二位置(開啟)，以選擇性允許從視口 402對工藝室406的視線測量。器件404可以通過任何合適機制從第一位置移動到第二位置。例如，器件404可以通過杆409從第一位置移動到第二位置，杆409由用來調節器件404位置的任何合適機制來驅動。由於器件404通過杆409從第二位置(開啟)被驅動至第一位置(關閉)，凸輪特徵416可以迫使密封裝置407朝密封表面向外壓緊。在第二位置(開啟)中，可以通過移動杆409來調節凸輪特徵416，從而在工藝室406和視口 402之間允許開路。對於擋板設備400合乎需要的是在第二位置中短的持續期，因為當器件在第二位置中時工藝室406內的蒸氣可傳播到第二室408中並傳播到視口 402。進一步合乎需要的是，器件404快速開啟，以減少擋板設備400在第一位置中(其中幾乎沒有或沒有蒸氣可能從工藝室406傳播到第二室408中)和擋板設備400在第二位置中(其中可以用高溫計 412執行工藝室406的溫度測量)之間的時間持續期。在一個實施例中，可以通過置於區域413中的一個或多個埠 414執行差動泵浦， 區域413通過器件404與第二室408和工藝室406選擇性地在流動性上分離。差動泵浦可以允許工藝室406在更低壓力下操作。埠 414通過在空氣(或其它氣體)傳播到工藝室 406之前去除區域413中的空氣(或其它氣體)，可以減少或消除進入工藝室406的空氣 (或其它氣體)。當器件404在第一位置(關閉)中時，埠 414可以是真空泵浦的。在另一實施例中，密封裝置407(與埠 414上的差動泵浦一起)可用於選擇性減少或消除蒸氣在工藝室406進入區域413和第二室408之間的傳播。同樣，在將器件404驅動到第二位置(開啟)之前，可以在第二室408和工藝室406內調整區域413內的壓力(例如，基本上平衡壓力)。其它合適的差動泵浦方法可附加或備選地使用。參考圖5，隨著埠 414被阻擋(或未包括)和埠 411被開啟，第二室408置於視口 402和器件404之間。在器件404被驅動到第二位置(開啟)之前，將第二室408調整到與工藝室406內的預定壓力基本上相等的壓力。壓力可通過經由連接到泵或者用於控制氣體壓力的其它合適機制的埠 410從第二室408去除氣體來調節。在一示範實施例中， 埠 410沿第二室408的側邊放置。在其它實施例中，埠 410可置於第二室408上的其它合適位置中。 雖然參考優選實施例描述了本公開，但本領域技術人員將理解，在不脫離本公開範圍的情況下，可進行各種調整並使用等同物來代替其要素。另外，在不脫離其本質範圍的情況下，可進行許多修改以使特定情況或材料適應本公開的教導。因此，意圖是，本公開不限於為了實現本公開而設想的作為最佳模式所公開的特定實施例，而是本公開將包括落入隨附權利要求範圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種具有可隔離的視口(40 的擋板設備G00)，所述擋板設備(400)包括視口 (402)；為將所述視口(40 與工藝室(406)選擇性隔離而放置的器件；以及置於所述視口(402)和所述器件(404)之間的第二室008)；其中所述器件(404)包括第一位置以將所述視口(40 與工藝室(406)選擇性地隔離並選擇性地保持所述工藝室G06)中預定的工藝壓力；其中所述器件(404)包括第二位置以選擇性地允許從所述視口(40 對所述工藝室 (406)的視線測量；以及其中當所述器件(404)在第二位置中時，所述第二室保持所述工藝室006)中的所述預定的工藝壓力。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述第二室(408)配置成用於差動泵浦。
3.如權利要求1所述的設備，其中當在所述工藝室G06)中保持所述預定的工藝壓力時所述第二室是可去除的。
4.如權利要求1所述的設備，其中所述第二室包括埠G11)，所述埠(411)配置成當在所述工藝室G06)中保持所述預定的工藝壓力時使所述第二室排氣。
5.如權利要求1所述的設備，其中當在所述工藝室G06)中保持所述預定的工藝壓力時所述視口(402)是可去除的。
6.如權利要求5所述的設備，其中所述第二室包括埠011)，所述埠(411)配置成當在所述工藝室G06)中保持所述預定的工藝壓力時使所述第二室排氣。
7.如權利要求5所述的設備，其中所述第二室包括埠014)，所述埠(414)配置成調節所述第二室G08)的壓力。
8.如權利要求1所述的設備，其中所述第二室包括埠G14)，所述埠(414)配置成調節所述第二室的壓力。
9.如權利要求1所述的設備，其中所述器件(404)是高真空閘閥。
10.如權利要求1所述的設備，其中所述器件(404)是旋轉式瓣閥。
全文摘要
本發明名稱為「用於隔離視口的設備和方法」，公開了測量具有可隔離的視口(402)的塗層工藝的工藝參數的方法、檢修的方法以及設備。該設備包括視口(402)、為將視口(402)與工藝室(406)選擇性隔離而放置的器件(404)、以及置於視口(402)和器件(404)之間的第二室(408)。該器件(404)包括第一位置，以將視口(402)與工藝室(406)選擇性隔離並選擇性保持工藝室(406)中預定的工藝壓力，該器件(404)包括第二位置，以選擇性允許從視口(402)對工藝室(406)的視線測量，以及當該器件(404)在第二位置中時，第二室(408)保持工藝室(406)中預定的工藝壓力。
文檔編號C23C14/52GK102330066SQ20111022792
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月30日 優先權日2010年7月1日
發明者E·J·利特爾, M·J·帕沃爾 申請人:初星太陽能公司