太陽能電池的製造方法

2023-11-03 16:15:12

專利名稱：太陽能電池的製造方法
太陽能電池的製造方法相關申請的交叉引用本申請要求2008年3月4日提交的美國臨時專利申請61/068，020的優先權，在 此引入其內容作為參考。
背景技術：
不斷升高的油價已經提高了開發經濟划算的可再生能源的重要性。全世界正在進 行重要的努力以開發經濟划算的太陽能電池從而獲得太陽能。目前，為了使太陽能電池經 濟划算，必須以遠低於$1/瓦的成本製造傳統太陽能電池源。目前的太陽能技術可大致分為晶體矽和薄膜技術。大約90%的太陽能電池由矽 (單晶矽或多晶矽)製造。晶體矽(c-Si)已經在大多數太陽能電池中用作吸光半導體，雖 然它是相對較差的光吸收體並且需要相當厚度(數百微米)的材料。儘管如此，這被證明 是方便的，因為它給出具有良好效率(13-18%，理論最大值的一半到三分之二)的穩定的 太陽能電池組件，並且使用從微電子工業的知識庫中發展的工藝技術。矽太陽能電池非常 昂貴，製造成本為$3. 50/瓦以上。製造是成熟的，但不能帶來成本降低。第二代太陽能電池技術基於薄膜。主要的薄膜技術為非晶矽、銅銦鎵硒(CIGS)和 碲化鎘(CdTe)。由銅銦鎵二硒(CIGS)吸收體製成的薄膜太陽能電池有希望實現10-12% 的高轉換效率。與那些通過其它薄膜技術獲得的效率相比，CIGS太陽能電池的創紀錄的高 效率(19.9%NREL)是迄今為止最高的。這些破紀錄的小面積器件已經採用資本密集並且 非常昂貴的真空蒸發技術製造。許多公司(Honda、Showa ShelUffurth Solar,Nanosolar, Miasole等)正在開發在玻璃基板和柔性基板上的CIGS太陽能電池。但是，在大面積基板 上製造均勻組合物的CIGS薄膜是非常有挑戰性的。這部分是由於沉積化學和必要的後續 反應化學以形成CIGS。這個限制也影響到通常相當低的工藝產率。由於這些限制，蒸發技 術的實施在CIGS太陽能電池的大規模、低成本的商業生產上並不成功。CdTe並不經受那些 限制，其可在單步法中形成。國家可再生能源實驗室(NREL)已經證實CdTe太陽能電池具有16. 5%的效率。有 時通過在3毫米厚玻璃基板上沉積CdTe來製造CdTe太陽能電池，再用另一 3毫米蓋玻片 對其進行封裝。這是緩慢且昂貴的製造方法。此外，這些CdTe太陽能電池還是非常重的， 不能用於住宅屋頂的應用(太陽能工業的最大市場部分之一)中。因而需要柔性CdTe太 陽能電池的有效製造方法。

發明內容
在一個具體實施方案中，公開了用於製造光伏器件的方法，該方法包括提供包括 一定長度柔性箔的基板，形成一組包括在一部分基板上的光伏器件的多層，其中所述多層 的至少一個層包括吸收體層，所述吸收體層包括至少一種II-VI族、I-III-VI族和IV族化 合物。在一個具體實施方案中，所述一組多層包括電極層、吸收體層、窗口層和TCO層。在 一個具體實施方案中，所述基板可以是透明的或者可選地可以由金屬製得且為不透明的。在一個具體實施方案中，使用能夠被加熱或冷卻的至少一個塗布鼓，將柔性箔連續移動經 過能夠形成一層的至少一個沉積源。在一個具體實施方案中，基板在自由跨距結構中連續 移動經過能夠形成一層的至少一個沉積源。可以結合鼓和自由跨距移動。所述長度的柔性 箔可以具有第一面和與第一面相對的第二面，並且形成一組多層包括在第一面和第二面上 形成至少一個層。在本發明的一個具體實施方案中，當連續移動基板經過能夠形成一層的 至少一個沉積源時，可以基本上同時形成電極層、吸收體層、窗口層和TCO層，或者，在另一 具體實施方案中，當連續移動基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源時在基板上形成電 極層，在電極層之後形成吸收體層，在吸收體層之後形成窗口層，以及在吸收體層之後形成 TCO層。CIGS和相關材料(如CIS、CIGSe)為I-III-VI族材料的實例。非晶矽、微晶矽、微 結晶矽和晶體矽為IV族材料的實例。在此還公開了用於製造光伏器件的裝置，所述裝置包 括用於提供包括一定長度柔性箔的基板的供應室、第一、第二和第三室(其中每個室獨立 地包括至少一個沉積源)，以及用於傳送所述長度的柔性箔經過至少一個沉積源的部件，和 用於控制每個沉積源的部件。存在能夠被加熱或冷卻的至少一個塗布鼓。可選地或另外地， 所述第一、第二或第三室的至少一個室包括在自由跨距結構中用於傳送所述長度的柔性箔 經過至少一個沉積源的部件。此外，柔性箔可以包括第一面和相對的第二面，且至少一個室 具有位於第一面和/或第二面上的至少一個沉積源。本發明設想通過上述方法和/或裝置 製造的光伏器件。有利地，根據文中所述方法沉積的層不暴露於周圍環境中，否則會引起氧化或其 它汙染問題而降低太陽能電池性能和產率。本發明的另一優點為膜形成室的內部不暴露於 大氣壓中，從而減少了內壁因水蒸氣而變溼。


圖1顯示了本發明的一個具體實施方案的側視圖的一般示意圖，其中柔性箔自進 給輥至卷取輥以輥對輥方式布置。圖2顯示了用於實施本發明方法的裝置的一個具體實施方案的側視圖的一般示 意圖。圖3顯示了用於實施本發明方法的具有真空室和自由跨距室的裝置的一個具體 實施方案的側視圖的一般示意圖。圖4顯示了用於實施本發明方法的具有多個自由跨距室的裝置的一個具體實施 方案的側視圖的一般示意圖。圖5顯示了具有位於室中的圖案化系統的本發明的一個具體實施方案的側視圖 的一般示意圖。圖6顯示了本發明有可能不使用鼓進行溫度控制而加工箔的一個具體實施方案 的側視圖的一般示意圖。
具體實施例方式本發明教導了在柔性基板上的薄膜太陽能電池的製造方法。本發明公開了一種 完整器件的製造，其中在連續過程中供給了裸露的柔性基板並實現了完整的太陽能電池器 件。
現在詳細參考本發明的某些具體實施方案，包括發明人設想進行本發明的最佳實 施方式。這些具體實施方案的實例示於附圖中。儘管結合這些具體實施方案描述本發明， 但應該理解的是這不旨在將本發明限制在所述具體實施方案中。相反地，其旨在覆蓋可能 包括在本發明精神和範圍之內的可替代形式、修改形式和等效形式，所述精神和範圍由所 附權利要求限定。在下述說明中，為提供對本發明的透徹理解而給出大量具體細節。可實 踐本發明而無需部分或所有這些具體細節。除非上下文另外清楚地指出，在本說明書和所 附權利要求書中，單數形式「一」 (「a」、「an」)和「所述」(「the」)包括複數含義。除非另 有限定，文中使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬領域技術人員通常理解的相同 的含義。「柔性」是指能夠被彎曲。本發明設想很多材料具有用作箔的合適柔性。優選地， 所述箔或基板材料具有的柔性足以被卷繞在輥上而無不良影響。「箔」是指片材、織造或非織造網和/或層壓品或適合光伏器件基板的其它結構，其 包括根據本發明適合用於光伏器件的任何材料，例如金屬(例如Al、Mo、Cu)、金屬合金(例 如不鏽鋼)、聚合物(例如聚醯亞胺、聚醯胺、聚醚碸、聚醚醯亞胺、萘二甲酸乙二醇酯、聚酯 等)或其混合物和/或層壓材料。所述箔可以為不透明的或透明的。所述箔可以包括適 合本文中所述方法的任何形狀、厚度、寬度或長度。根據本發明，所述箔可以包括空白片段 (leaders)或「中斷部」，其中箔通過任意合適的材料接合在一起並且仍然包括連續的「長 度」。任選地，箔可以包括層壓的一種或多種材料，優選為包括電導材料的材料。可以通過 任何方法在該箔中布置任意數目的孔以用於多種用途。優選地，根據本發明的方法，柔性箔 用作光伏器件的基板。所述柔性箔可以用作電極或由在一層上包括電極材料的層壓材料制 得。所述箔可具有第一面和相對的第二面或背面。當所述箔在文中用作基板時，其必須為 大約25微米至500微米，優選大約150微米，從而在大多數環境下發揮基板的作用。「輥對 輥」是指該方法用具有柔性箔的輥進料，且該方法包括完整的柔性太陽能電池卷繞其上的 卷取輥，這是與本發明一起使用的優選方法。本發明設想柔性箔在輥對輥結構中在兩個方 向上均可以行進。「能夠在柔性箔上形成層的系列沉積源」是指能夠沉積或生成層或者蝕刻、劃線或 作用於柔性箔上的至少兩個「沉積源」。「形成層」是指用於沉積、蝕亥lj、反應、劃線或產生或增加層，或在作用於已經存在 的層的那些步驟。「沉積層」應該包括用於形成、反應、刻蝕和/或劃線層的那些步驟，其包括PVD、 CVD、蒸發和升華。文中使用的「沉積源」廣義指包括那些能夠通過(但不限於)物理蒸汽沉積裝置 和化學氣相沉積裝置產生或形成層的裝置和材料。而且，本發明設想「沉積源」還包括用於 形成、反應、蝕刻和/或劃線或在光伏器件的層上發生或進行化學反應以產生或改變層的 裝置和材料。「自由跨距」是指允許不使用鼓而加工箔。在本發明的一個具體實施方案中，同 時(如果需要的話)在箔的第一和第二面上通過多個沉積裝置處理箔。「自由跨距」不 限制本發明整個工藝無鼓，儘管那是一個實施方案，但是設想使用至少一個無鼓沉積工藝 (drumless depositionprocess) 在一些具體實施方案中，在具有自由跨距結構的室中可以存在鼓工藝，或者在任何室中不存在鼓。在本領域中已知適合該目的的多輥，其可幫助引 導和拉緊箔。本文中使用的「真空室」是指包括具有通過本領域已知的那些方式能夠控制壓力的室。本文中使用的「光伏器件」是指具有所需的最少量層的多層結構，其中在具有合適 引導(leads)和連接的工作環境中能夠將光能轉化為電能。優選地，所述器件依次包括至 少如下層基板/電極層/吸收體層/窗口層和TCO層。在一個具體實施方案中，光伏器件 具有覆板結構，所述器件依次具有至少如下層基板/TCO/窗口層/吸收體層/電極層。在 覆板結構中，基板可以為透明或不透明的。在一個優選的具體實施方案中，所述基板包括金 屬，且為不透明的。在這兩種結構中，優選存在位於吸收體層和電極層之間的阻擋界面層。 所述器件可以具有實際利用器件所需的任何進一步的結構，如引導、連接等。本發明的上述 優選具體實施方案不限制光伏器件的層的順序或沉積順序。當本發明描述「形成包括第一 光伏器件的一組多層」時，其並不確切地限定任何特定組的層的沉積順序或者在基板上的 層順序。「一組多層」是指具有所需正確組成的最小數量的層，當使用中適當放置時其能夠 充當太陽能設備，即將光能轉化為電能。本文所用術語「連續的」是指在方法中在一定長度柔性箔上形成至少一組多層，其 中該方法中箔通過一組用於形成層的沉積源，其中當通過一組沉積源時，用作基板的操作 長度的柔性箔從輸入源(進給輥)連續延伸至卷取輥或用於結束該方法的其它部件。本發 明還設想「連續的」可以指柔性箔向後或反向行進經過一組沉積源。該具體實施方案可用 作多種目的，包括再加工。本文中使用的「用於傳送柔性箔的部件」包括實現輥對輥系統的卷取輥和進給輥、 輥對片材系統，或者包括多輥(以任何數目、形狀或結構)的自由跨距結構，或包括上述的 任何組合的系統。其還包括如文中所述的鼓。鼓、進給輥、卷取輥、多輥中的任一個可以為 自由滾動的或通過計算機系統機械驅動和控制的。「在柔性箔上形成多層的手段」包括如文中所公開的物理及氣相沉積源和裝置，蝕 刻、劃線、圖案化、清潔和其它這樣的工藝和裝置，從而影響任意層或所有層的改變、製造或 反應。「獨立控制每個沉積源的手段」包括本領域中用於控制多沉積工藝的那些技術，包 括但不要求或限制為具有隨附軟體的計算機。在本發明的一個具體實施方案中，光伏器件包括基板層/電極層/吸收體層/窗 口層/TCO層，其中TCO代表透明導電氧化物。優選的是在電極層和吸收體層之間存在阻擋 界面層，從而形成結構基板層/電極層/阻擋界面層/吸收體層/窗口層/TCO層。在一 個具體實施方案中，所述電極(導體)通常為金屬(Al、Mo、Ni、Ti等)，但是可以為半導體 (如ZnTe)。金屬電極具有的厚度為約200納米至2，000納米，優選約500納米。界面(阻 擋)層材料在本領域中是已知的且可以是任何合適的材料(如ZnTe)或在接觸吸收體材料 中具有優點的類似材料，如不易與金屬直接形成歐姆接觸的CdTe和/或CIGS。電極金屬通 常通過濺射沉積。可以使用平面或可旋轉磁控管。界面層可以通過類似的方法或通過蒸發 進行沉積。在本發明的一個具體實施方案中，濺射這兩層可以在一個室中完成，其中基板在溫度控制鼓上或在自由跨距中。這將為基板處理和熱負荷提供料想不到的益處。在本發明的一個具體實施方案中，在沉積電極層和界面層之後，柔性箔行進經過 另一室。在室之間可以使用差動泵狹縫用於環境隔離。在一個具體實施方案中，可以通過噴濺或本領域已知的用於此目的的其它物理蒸 汽沉積(PVD)法，如近空間升華(CSS)、蒸汽傳送沉積(VTD)、蒸發、近空間蒸汽傳送(CSVT) 或類似PVD的方法，或者通過化學氣相沉積(CVD)法沉積吸收體層。所述吸收體層可以包 括選自II-VI族、I-III-VI族或IV族化合物的化合物。II-VI族化合物包括ZnS、ZnSe、 ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、MgTe和相似物。優選的為II-VI族化合物，特別優 選的為CdTe。在一個具體實施方案中，吸收體材料可以在控制基板下的同時被沉積(通常在 4000C以上的溫度)。CdTe和CIGS為優選的吸收體。CIGS為CuIr^Ga^Se,其中0彡χ < 1。 在此包括通常稱作CIGS (包括CIS、CISe、CIGSe、CIGSSe)的一類材料。CdTe吸收體層厚度 為約1微米至10微米，優選約5微米。CIGS吸收體厚度為約0. 5微米至5微米，優選2微 米。沉積吸收體層之後，可通過類似的PVD法沉積窗口層。窗口層可以包括CdS、ZnS、 CdZnS, ZnSe和/或In2S3。在一個優選的具體實施方案中，CdS為窗口層材料，其可以通過 本領域已知的技術如CSS或VTD進行沉積。CdS窗口層厚度為約50納米至200納米，優選 約100納米。在窗口層沉積之後，設想後加工晶粒生長步驟，如本領域已知的用於CdTe晶 粒生長的CdCl2處理。這可在CdS沉積之前或之後，在一些具體實施方案中在與吸收體相 同的沉積室中發生或者可以在第三隔離室中發生。在一個具體實施方案中，在吸收體層和窗口層沉積以及吸收體後沉積晶粒生長步 驟之後，可以通過PVD法如濺射沉積TC0。本領域已知用於該目的的常用TCO包括ZnO、 ZnO:Al,ITO,SnO2 和 CdSnO40 ITO 為包含 10% Sn 的 In2O3- TCO 厚度為約 200 納米至 2，000 納米，優選約500納米。本發明設想如果需要的話沉積另外的層。非限制性實例包括在網格狀圖形中的頂 部金屬接觸以獲得改進的太陽能電池器件性能。一旦完成，可將柔性太陽能電 再卷繞在卷線軸上。該方法為半連續或連續的，其 取決於新的柔性箔空白片段是否接合至之前的柔性箔尾部以維持連續的柔性箔。在一個具 體實施方案中，最初可以將柔性箔穿過系統、操作該工藝，然後卸除。這意味著每次打開系 統，將啟動柔性箔以使柔性箔穿過系統。由於需要對這樣的系統進行定期維護，因此可使柔 性箔的長度與維修計劃同步發生，這樣將不會影響系統正常運行時間和過程生產量。根據本發明製造的光伏器件的料想不到的優點在於沿基板長度(可以為500米 長)具有良好的層結合。此外，所述層顯示出料想不到的一致化學計量組成。在一個具體實施方案中，將電池原位集成至單片集成方案的模塊中。這設想在系 統內部使用雷射和/或機械劃線工具。本發明設想劃線工藝的位置可在系統內變化。在一 個具體實施方案中，第一划線可位於背電極之後，阻擋界面層剛好在吸收體沉積前進行沉 積。在另一具體實施方案中，本發明設想將第二劃線直接設在高電阻率ZnO層之後，且剛好 在Ζη0:Α1或低電阻率TCO層沉積之前。第三和最後劃線在一個具體實施方案中可設置在 低電阻率TCO之後，但是，由於在某些具體實施方案中這是最後一層，其可在分開的獨立系統上在製造系統之外完成，或者可能與隨後的工藝手段(例如割縫/切片、接觸或包裝)取 得一致。劃線可以位於基板的前面和後面。在一個具體實施方案中，設想在還原性氣氛，如H2或合成氣體中處理或退火。可 替代地，在本發明的方法中，設想在氧化性氣氛如含O2、含HC1、含一氧化氮的氣氛中處理或 退火。在本發明的一個具體實施方案中，製造系統提供基板的非前端接觸。在一個優選 的具體實施方案中，所有層通過PVD法，包括濺射、蒸發、近空間升華、近空間蒸汽傳送、蒸 汽傳送沉積或其它這樣的方法進行沉積。現在參照附圖通過特定的具體實施方案描述本發明。圖1顯示了根據本發明的一個具體實施方案的一般示意圖。柔性箔1自進給輥2 至卷取輥3以輥對輥方式布置。在進給輥2和卷取輥3之間為沉積區或材料源區，其中設 置了包括傳統蒸發、近空間升華、蒸汽傳送、近空間蒸汽傳送和化學蒸汽的蒸髮型沉積源4。 在該沉積區，薄膜太陽能電池的層，例如CdTe，通過物理蒸汽沉積或化學氣相沉積法以連續 方式沉積在經過的柔性箔上。本發明設想當箔以任何合適的速度移動經過源時發生沉積從 而充分地形成所需尺寸和組成的層。可選地，沉積工藝可包括箔在室內暫時靜止的步驟，編程所述靜止步驟以影響作 用在箔上的特定工藝。可以以任何合適的張力維持柔性箔以在那個特定的室中實現特定的 沉積或劃線等工藝。速度可以不是穩定狀態，但是根據工藝而變。應該理解的是本發明並 不限於輥對輥用於箔的進給和卷取。例如，卷取輥可以用另一部件如切割和堆積裝置取代。 類似地，進給輥可以用其它部件取代。圖2顯示了本發明的裝置18的另一具體實施方案。在該具體實施方案中，柔性箔 1在真空供應室19中以輥對輥方式布置並自進給輥5至卷取輥6移動經過室，進給輥5和 卷取輥6均位於與其它加工/沉積室7、8和9隔離的室19中。每個加工/沉積室7和9 可以具有鼓10和11，箔圍繞所述鼓穿過從而能夠通過控制鼓溫度(冷卻的或加熱的)而控 制基板溫度。室7可以為PVD沉積室，而13a、13b和/或13c中的每一個可以獨立地包括 濺射陰極/靶組，並配置為在柔性箔上沉積電極和在電極上沉積阻擋界面層。本發明設想 可以沉積多個薄金屬電極層作為電極。在一個實施方案中，設想用在本發明中的鼓為通常的塗布鼓，其具有作為冷卻或 加熱氣體或液體的通道的雙重壁間隙(未示出)。當需要時，每個室具有如閥的部件用以使 源材料流動至如反應濺射氣體(reactive sputtering gas)或Ar的室中。也設想電加熱 鼓。在一個具體實施方案中，在室7和9之間可以使用子室8用以在自由跨距模式下另外 加工(例如，但不限於加熱、冷卻、沉積、蝕刻和清潔)箔。自由跨距室可以用作沉積室以在 箔的前面和後面沉積，或者在一個面上沉積而在背面蝕刻、劃線等。必要時(即為了避免汙 染)，通過使用小區域12(即箔周圍具有特別用於室隔離目的的差動泵的狹縫)而隔離根據 本發明的室環境。每個沉積室彼此被有效隔離從而不會發生交叉汙染。圖2示出了三個沉積源，但是本發明並不受此限制。如果需要，可以使用一個、兩 個、三個、四個、五個或更多個沉積源。本發明也不受源的確切物理位置的限制。箔經過差 動泵狹縫12進入室8。可以通過PVD源14如CSS、VTD或蒸發進行吸收體層沉積。本發明 設想採用本領域已知的硒化法改進CdTe和CIGS薄膜的均勻性、化學計量和形態。應該理解的是儘管如圖2所示，14在室的外面，但是本發明認為所述室包括標記為14的PVD源。 在吸收體沉積之後，CdS和後沉積晶粒生長處理(通常在CdCl2中)可能發生。在450°C下 使CdS層退火，從而通過在CdTe上沉積CdCl2並進行退火而再結晶和活化CdTe/CdS異質 結。這兩個工藝可以互換順序，如圖2中15和16所示。在一個實施方案中，在方法中的最 後一步為形成TC0，其可通過PVD法如濺射而沉積在室9中。圖2顯示了用於沉積這些層 的陰極17a、17b和17c。圖2顯示了 4個室。應該理解的是本發明可以包括更少或更多的 室，這取決於所需的沉積步驟。本發明設想將背面沉積技術用於本發明的任何自由跨距室 如室8(背面沉積源未示出)中。參見圖2，本發明設想在一個具體實施方案中，使用源13a通過PVD濺射Al電極。 隨後使用源13b將ZnTe的阻擋界面層沉積在Al上。所述箔可以為靜止的或者以適合完成 沉積的速度移動。所述箔經過狹縫12，在下一步中將CdTe的吸收體層沉積在阻擋界面層 上。在室7中將電極層和阻擋界面層基本上同時地沉積在另一片柔性箔上。在柔性箔1上 具有沉積的電極(Al)/阻擋界面層(ZnTe)/吸收體(CdTe)的部分可以通過15和16的源/ 裝置進行劃線、蝕刻等以分隔和連續連接相鄰區域。例如，根據本領域已知的技術沉積CdS 的窗口層，對所述組的多層進行劃線，並對CdS和CdTe層進行二次劃線以產生通路、噴墨沉 積和固化。如果需要，可基於生長表面的發射率的變化，通過本領域已知的數個技術監測層 生長，並使用X射線螢光原位監測組成。圖3顯示了本發明的裝置25的另一具體實施方案。本發明設想自由跨距室23和 8位於室19的項部和底部。柔性箔1以輥對輥方式布置在真空室19、進給輥5、卷取輥6和 其它加工/沉積室7、8和9中。沉積室7和9顯示鼓10和11。自由跨距室23能夠預處理 柔性箔(如果需要)或者使室能夠沉積電極。圖4顯示了本發明的裝置34的另一具體實施方案。在圖4中，存在3個較低的自 由跨距分隔的室31、32和33。本發明考慮到具有不同環境要求如壓力或氣體組成的額外 加工可以依次進行，而不會交叉幹擾。應該理解的是分開的自由室的數目可根據工程需要 進行設計選擇，其可以為一個、兩個、三個或更多。每個自由跨距室可具有必需的閥，用於輸 入和輸出氣體、原材料、廢產物等。如上所述，通過差動泵狹縫分開每個室。柔性箔1以輥 對輥方式布置在真空室19、進給輥5、卷取輥6和其它加工/沉積室7、8和9中。沉積室7 和9顯示鼓10和11。自由跨距室23能夠預處理柔性箔(如果需要)或者使室能夠沉積電 極。圖5顯示了本發明的裝置54的另一具體實施方案。本發明設想圖案化系統可以 位於室內或室外。圖5顯示圖案化系統50、51、52和53位於室內或室外。應該理解，取決 於所需的產品，可以使用任何數目的圖案化系統。這些圖案化系統將能夠實現在太陽能電 池互連設計(例如單片集成)中所需的圖案化如劃線。柔性箔1以輥對輥方式布置在真空 室19、進給輥5、卷取輥6和其它加工/沉積室7、8和9中。沉積室7和9顯示鼓10和11。 自由跨距室23能夠預處理柔性箔(如果需要)或者使室能夠沉積電極。圖6顯示了本發明的另一具體實施方案。圖6顯示了一種加工裝置60，其對柔性 箔61進行加工，所述柔性箔61顯示為以輥對輥方式布置在真空室62中，並且能夠穿過室 62從進給輥63移動至卷取輥64，進給輥63和卷取輥64都位於與其它加工/沉積室65、66和67隔離的室62中。在一個具體實施方案中，室65、66和67的每個室可以為自由跨距， 使得能夠不使用鼓進行溫度控制而加工箔。在該具體實施方案中，所述箔可以獲得比鼓結 構更高的溫度，這是因為鼓的溫度受鼓內介質的沸點所限，或受鼓的熱限制如鼓的最大承 受溫度所限。此外，自由跨距結構可以提供箔(其不通過張力與鼓連接)的另外的自由度。 室65可以為PVD沉積室，其中濺射陰極/靶68a、68b和/或68c可以在吸收體沉積之前沉 積第一阻擋和導電層。吸收體沉積可通過PVD源如CSS、VTD或蒸發完成，如該圖中69所 示。在吸收體沉積之後，所述方法和裝置提供CdS和後沉積晶粒生長處理，特別是在CdCl2 中。這兩個工藝可以互換順序，如70和72所示。在一個實施方案中，在方法中的最後一步 為形成TC0，其可通過PVD法如濺射而沉積在室67中。陰極71a、71b和71c用於沉積這些 層。本發明設想在自由跨距模式中，可存在沉積源如濺射陰極/靶73a、73b和73c以在柔性 箔的背面上沉積層。背面沉積方法和裝置的進一步非限制性實例示於74a、74b和74c中。 配置多輥75a和75b以引導柔性箔。存在以任何結構或形狀的任何數目的輥以期使箔移動 通過室，在沉積源周圍移動並經過沉積源。應該理解的是在此描述的具體實施方案僅公開本發明可能的分層結構的說明性 但非窮盡性的實例。還設想在此公開的那些中間層和/或另外層，它們也在本發明的範圍 內。設想塗布、密封和其它結構層，其中光伏器件的最終用途保證如此結構。在此為了所有目的引入在本文中公開的所有專利、出版物和公開物的全部內容。
權利要求
一種光伏器件的製造方法，該方法包括提供包括一定長度的柔性箔的基板，形成一組多層，所述多層包括在一部分基板上的光伏器件，其中所述多層的至少一層包括吸收體層，且所述吸收體層包括至少一種II VI族化合物。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述一組多層包括電極層、吸收體層、窗口層和TCO層。
3.根據權利要求1所述的方法，其中 所述基板為透明的。
4.根據權利要求1所述的方法，其中 所述基板包括金屬，且所述基板為不透明的。
5.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括連續移動該一定長度的柔性箔經過能夠形成一層的至少一個沉積源，其中 使用能夠被加熱或冷卻的至少一個塗布鼓傳送所述箔。
6.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括在自由跨距結構中連續移動該一定長度的柔性箔經過能夠形成一層的至少一個沉積源。
7.根據權利要求6所述的方法，其中該一定長度的柔性箔具有第一面和與第一面相對的第二面，以及 形成一組多層包括在第一面和第二面上形成至少一層。
8.根據權利要求1所述的方法，其中當連續移動基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源時，基本上同時形成電極層、吸 收體層、窗口層和TCO層。
9.根據權利要求1所述的方法，其中當連續移動基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源時， 在基板上形成電極層， 在電極層之後形成吸收體層， 在吸收體層之後形成窗口層，以及 在吸收體層之後形成TCO層。
10.根據權利要求9所述的方法，該方法進一步包括連續移動基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源，其中 使用至少一個能夠被加熱或冷卻的塗布鼓傳送所述箔。
11.根據權利要求9所述的方法，其中連續移動具有自由跨距結構的基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源。
12.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括至少一個獨立地選自由退火、CdCl2處理、硒化、劃線、雷射圖案化和機械圖案化組成的 組的步驟。
13.根據權利要求1所述的方法，其中 所述吸收體層包括CdTe。
14.一種光伏器件，其由如權利要求1所述方法製造。
15.一種光伏器件的製造方法，該方法包括 提供包括一定長度的柔性箔的基板，連續移動具有自由跨距結構的基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源，以及 形成一組多層，所述多層包括在一部分基板上的光伏器件，其中該一定長度的柔性箔 具有第一面和與第一面相對的第二面，並且形成一組多層包括在第一面和第二面上形成至 少一個層。
16.根據權利要求14所述的方法，其中所述一組多層包括電極層、吸收體層、窗口層和TCO層。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述吸收體層包括選自由II-VI族、I-III-VI族和IV族化合物組成的組的材料。
18.根據權利要求17所述的方法，其中 所述吸收體層包括CdTe。
19.根據權利要求17所述的方法，其中 所述吸收體層包括CIGS。
20.根據權利要求17所述的方法，其中所述吸收體層包括選自由非晶矽、微晶矽、微結晶矽、晶體矽和鍺化矽組成的組的材料。
21.根據權利要求15所述的方法，其中 所述基板為透明的。
22.根據權利要求15所述的方法，其中 所述基板包括金屬，且所述基板為不透明的。
23.根據權利要求15所述的方法，該方法進一步包括獨立地選自由退火、CdCl2處理、硒化、劃線、雷射圖案化和機械圖案化組成的組的至少一個工藝。
24.一種用於製造光伏器件的裝置，其包括 用於提供包括一定長度柔性箔的基板的供應室， 第一、第二和第三室，其中每個室獨立地包括至少一個沉積源，以及傳送該一定長度柔性箔經過至少一個沉積源的部件，和用於控制每個沉積源的部件。
25.根據權利要求24所述的用於製造光伏器件的裝置，其進一步包括至少一個能夠 被加熱或冷卻的塗布鼓。
26.根據權利要求24所述的用於製造光伏器件的裝置，其進一步包括所述第一、第二或第三室的至少一個室包括在自由跨距結構中用於傳送該一定長度的 柔性箔經過至少一個沉積源的部件。
27.根據權利要求26所述的用於製造光伏器件的裝置，其中 所述柔性箔具有第一面和相對的第二面，以及至少一個室具有至少一個位於第一面和/或第二面上的沉積源。
全文摘要
本發明描述了以連續輥對輥法製造光伏器件的方法和裝置。根據本發明的製造裝置是相當新穎且非顯而易見的，並提供了加工薄膜太陽能電池的資本效率和益處。
文檔編號H01L31/00GK101965640SQ200980107703
公開日2011年2月2日 申請日期2009年3月2日 優先權日2008年3月4日
發明者C·萊德霍爾姆, D·雷迪 申請人:索萊克山特公司