CN104919599A - 用于在对温度敏感的基板上热管理高温过程的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在具有相对的前外表面和后外表面的柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法，所述方法包括以下步骤：(a)加热所述柔性聚酰亚胺基板，以使得所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面的温度高于所述柔性聚酰亚胺基板的所述后外表面的温度；以及(b)在所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面上沉积所述一个或多个薄膜层。本发明还涉及一种用于执行所述方法的沉积区，所述沉积区包括：(a)一个或多个物理气相沉积源，其能够将一种或多种金属材料沉积在所述基板的所述前外表面上；以及(b)一个或多个辐射区边界加热器。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请是2014年1月8日提交的美国专利申请No.14/150,376的继续申请，该美国专利申请要求2013年1月9日提交的美国临时专利申请No.61/750,709的优先权权益。上述专利申请中的每一者都以引用方式并入本文。
背景技术
光伏装置响应于入射光而生成电流。如今常用的一类光伏装置基于晶体硅太阳能吸收层。晶体硅光伏装置包括例如厚硅晶片。这些晶片易碎并且无法在不冒损坏风险的情况下弯曲，因此，晶片必须设置在刚性基板上，诸如大面积刚性玻璃基板。虽然晶体硅光伏装置可实现相对高的效率，但是它们通常昂贵而笨重。另外，它们缺乏柔性，因此难以在非平面应用中或在经受弯曲的应用中的使用。此外，它们的重量阻止了一些屋顶应用。
因此，对于开发可能比晶体硅光伏装置更薄、更轻且更便宜的“薄膜”光伏装置存在极大的兴趣。另外，薄膜光伏装置通常将耐至少一定的挠曲，从而可能允许使用柔性基板，以使得光伏装置为柔性的。柔性光伏装置可有利地适形于非平坦表面和/或用于经受弯曲挠曲的应用。
图1显示了常规薄膜光伏装置100的剖视图，该薄膜光伏装置100包括设置在基板104上的薄膜叠堆102。光伏叠堆102包括第一电接触层106，诸如钼层，其设置在基板104的第一或前外表面108上。太阳能吸收层110设置在第一电接触层106上，并且异质结配对层112设置在太阳能吸收层110上。第二电接触层114，诸如导电氧化物层，通常设置在异质结配对层112上。太阳能吸收层110和异质结配对层112一起形成P-N光伏结，其响应于入射光生成电流。第一电接触层106和第二电接触层114提供光伏结的电接口。可能的太阳能吸收层材料的一些例子包括基于硒的硫属化物，诸如铜-铟-联硒化物(CIS)，或其合金。CIS合金的一些例子包括铜-铟-镓-联硒化物(CIGS)、银-铜-铟-镓-联硒化物(AgCIGS)和铜-铟-镓-铝-联硒化物(CIGAS)。用其他VI族元素诸如硫或碲替代太阳能吸收器中的硒或使硒形成合金在某些应用中也是有吸引力的。可能的异质结配对层材料的一些例子包括硫化镉、金属氧化物或它们的合金。通常将额外的层诸如缓冲层和/或应力消除层添加到光伏装置100。例如，有时将金属层诸如钼层118设置在基板104的后外表面116上以提供应力消除并耗散静电。
许多光伏装置包括多个光伏电池，它们电串联和/或并联以满足应用的电压和/或电流要求。通常期望多个光伏电池单片集成在共用基板上。单片集成可使得能够在装置设计期间自定义装置输出电压和输出电流额定值，从而使得装置可以针对其预期应用而定制。另外，相对于非单片集成的光伏装置，单片集成通过减小相邻光伏电池之间的间距以及通过减少或消除使用分立的母线来连接相邻的电池而促进了小装置尺寸和令人愉悦的美观性。
然而，单片集成需要装置基板的外表面诸如基板104的外表面108(图1)为介电的。具体地讲，表面必须为介电的以允许相邻的光伏电池通过电池隔离划线(有时称为“P1”划线)而电分离。如果基板外表面相反地为导电的，或如果P1划线穿透表面电介质到达导电基板，则相邻的光伏电池将一起电短路，从而使得P1划线无效。包括使用电池隔离划线的单片集成技术的一些例子在授予Misra的美国专利申请公布No.2008/0314439中公开，该专利申请公布以引用方式并入本文。
介电表面可通过向导电柔性基板诸如金属箔施加介电涂层而在该基板上获得。然而，该方法可能难以实现，因为介电涂层必须没有缺陷，诸如小孔，以防止光伏电池电短路。另外，介电涂层易于在基板上进行薄膜沉积期间以及在单片集成图案化过程期间损坏。
可替代地，可将介电基板与单片集成一起使用。然而，很少有柔性基板材料既为介电的又能够经受与薄膜层沉积相关的高温加工。一种可能的柔性介电基板材料为柔性玻璃。然而，柔性玻璃基板仍处于其开发阶段并且不能用于大量生产应用。另一种柔性介电基板材料为聚酰亚胺。薄聚酰亚胺基板广泛普及并且一些配方通常可短时间(诸如30分钟或更短)承受高达450℃的加工温度。
图2示出了现有技术CIGS沉积区200，其能够分别在具有厚度230以及相对的前外表面218和后外表面228的柔性聚酰亚胺基板202上形成CIGS太阳能吸收层。基板202已在前外表面218上预制有电接触层(未示出)，其中该接触层类似于图1的层106。类似于图1的层118的应力消除层(未示出)任选地设置在后外表面228上。沉积区200包括多个源，这些源分别发出随后设置在基板202的正面210中的金属羽状物212、214、216。在该系统中，三个源204、206和208将金属元素设置到基板202的前外表面218上；这些元素通常包括铜、铟和镓中的一者或多者。硒歧管220在基板202的正面210中向沉积区200提供硒蒸气222。设置在基板202背后226的基板加热器224向基板202的后外表面228提供辐射热。区外壳和真空泵(未示出)维持沉积区200中的真空。给定正确的热力学环境，从源204、206、208发射到基板202的前外表面218上的铜、铟和镓一起在存在硒蒸气222的情况下反应以在基板前外表面218上形成CIGS层的前体或整个CIGS层。
金属源204、206、208向前外表面218提供一定的热。此外，有时将额外的加热器(未示出)设置在基板202的正面210中以增强早期沉积运行稳定性并防止元素冷凝和再蒸发。这些额外的加热器，如果存在的话，将一定程度地对前外表面218加热。然而，基板加热器224(其对基板后外表面228加热)提供使得能够进行CIGS沉积所需的大部分热能。由于由源204、206和208提供的不同程度的加热，基板加热器224可能需要相对于彼此不同的设定点，以实现所需的基板202温度。如本领域所已知，CIS/CIGS沉积需要高基板温度，并且光伏装置效率通常取决于基板温度。例如，通常需要超过500℃的基板温度以获得最高效率的CIS/CIGS光伏装置。另外，研究已显示了在薄膜沉积期间增加Se热能的潜在优点，诸如通过使用Se炉或裂化器，以减小共蒸发CIGS过程期间Se蒸发物团簇尺寸。(参见例如M.Kawamura et al.，“Cu(InGa)Se2thin-film solar cells grownwith cracked selenium，”Journal of Crystal Growth,vol.311,January 15,2009,pp.753-756(M.Kawamura等人，“通过裂化的硒生长的Cu(InGa)Se2薄膜太阳能电池”，《晶体生长杂志》，第311卷，2009年1月15日，第753-756页))。虽然刚性玻璃基板能够耐这些温度，但是柔性聚酰亚胺基板在升高的温度下降解，从而限制了聚酰亚胺基板上的CIS/CIGS沉积过程。另外，聚酰亚胺基板很容易受吸收水蒸汽的影响，而水蒸汽随后可在CIS/CIGS制造期间受热时释放。除非极其小心以确保聚酰亚胺基板在电接触层沉积前正确脱气，否则水分可在基板加热期间被捕获在第一电接触层下，从而可能导致PV装置开裂和起泡。开裂和起泡可显著损害光伏装置性能和/或制造良率。
发明内容
在一个实施例中，用于在具有相对的前外表面和后外表面的柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法包括以下步骤：(a)加热柔性聚酰亚胺基板，以使得柔性聚酰亚胺基板的前外表面的温度高于柔性聚酰亚胺基板的后外表面的温度；以及(b)在柔性聚酰亚胺基板的前外表面上沉积一个或多个薄膜层。
在一个实施例中，用于在基板上沉积材料的沉积区(其中基板具有一定深度与宽度的第一外表面)包括以下：(a)一个或多个物理气相沉积源，其能够将一种或多种金属材料沉积在基板的第一外表面上；以及(b)一个或多个辐射区边界加热器。每个辐射区边界加热器包括能够发出红外线辐射的外加热表面，并且至少一个外加热表面从基板的第一外表面成角度地错开小于九十度的角度。每个外加热表面与基板的第一外表面的至少一部分处于同一视线。
附图说明
图1显示了现有技术薄膜光伏装置的剖视图。
图2示出了现有技术CIGS沉积系统。
图3示出了热可被捕获在聚酰亚胺基板中的方式的一个例子。
图4示出了可通过促进从基板后外表面的热辐射而最大程度降低基板加热的方式的一个例子。
图5示出了根据一个实施例的一个CIGS沉积区，该沉积区包括能够辐射加热基板的前外表面的加热器。
图6显示了根据一个实施例的光伏装置的剖视图，该光伏装置包括通过图5的沉积区形成的CIGS太阳能吸收层。
图7示出了根据一个实施例的用于在柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法。
图8示出了根据另一个实施例的一个CIGS沉积区，该沉积区包括能够辐射加热基板的前外表面的分段式加热器。
具体实施方式
如上所讨论，用于在聚酰亚胺基板上沉积CIS/CIGS的常规系统包括能够对基板的后外表面进行辐射加热的基板加热器，而沉积设备在前外表面上沉积CIS/CIGS。常规系统采用后外表面加热的原因有以下两个：(1)通常认为必须进行后表面加热以实现均匀的加热从而实现稳健的CIS/CIGS沉积，以及(2)后表面加热允许将基板加热器设置在CIS/CIGS源的路径之外。
然而，申请人的热建模表明在典型的CIS/CIGS沉积期间存在跨基板厚度的小却并非无关紧要的热梯度。例如，当将接触层设置在前外表面218上时(参见图2)，施加到基板202的后外表面228侧的加热导致跨基板厚度230的小(例如，3-7℃)的热梯度。因此，在这些条件下基板前外表面218比后外表面228略冷。该热梯度取决于涂层与基板之间的接触质量可能更明显或不太明显。从前至后的温度梯度对于常规的玻璃基板或金属基板而言不是问题，后者可能具有很小的梯度或没有梯度，因为可以根据使高质量CIS/CIGS反应的需要来调节基板加热器以实现在基板前外表面上的充分加热，而不会损坏基板。然而，对于温度受限的基板，诸如聚酰亚胺或可能薄的玻璃，不能将基板加热器调节到高于基板温度极限，从而可能导致较少的热到达前外表面来使高质量的CIS/CIGS反应。因此，对于跨基板厚度的5℃的热梯度，向基板正面施加热将导致低10℃的背面温度以实现与背面加热相比时相同的正面温度。
申请人已确定，在CIS/CIGS沉积期间的热梯度可归因于以下方面的组合：聚酰亚胺基板的绝缘性、热反射正面金属层和真空室中过程驱动的主动辐射加热和冷却。例如，图3显示了聚酰亚胺基板300的剖视图，该基板包括其前外表面304上的前金属层302和其后外表面308上的背面金属层306。热在CIS/CIGS沉积期间主要通过辐射向和从基板300传递，因为沉积在真空中进行。
考虑这样一个场景，其中后外表面308通过射在背面金属层306的外表面322上的辐射310加热。辐射310的一部分312被背面金属层306反射开，而辐射310的一部分314则透过背面金属层306并部分地被基板300吸收。由于基板300相对低的热导率，热相对缓慢地传导通过基板300，使得尽管有一些来自热源的入射热辐射，但在热辐射远离前接触层302到达更冷的室环境的帮助下，基板300的背面316比基板的正面318更暖和。另外，未被基板300吸收的一些辐射314被前金属层302反射回基板300，如箭头320所示，这会进一步加热基板300。类似地，当不使用背面金属时，来自背面加热器的主要辐射和来自前金属层302的背面的反射辐射导致基板加热。在任一种情况下，前外表面324以辐射方式冷却，因为其主要面向较冷的表面。
因此，申请人已确定，当在前外表面上沉积CIS/CIGS时，最好加热聚酰亚胺基板的前外表面，而不是其后外表面。例如，加热前表面可能允许将加热辐射基本上局限于发生CIS/CIGS沉积的基板正面，从而提供支持CIS/CIGS反应的必要能量，而不会过度加热整个基板，使用常规技术则需要加热整个基板。这种避免过度加热基板同时增强CIS/CIGS反应的能力通过减少基板降解而促进了装置可靠性和高制造良率。此外，加热基板的前外表面可在共蒸发CIGS沉积过程期间提供足够的热能以实现小Se蒸发物团簇尺寸，而无需使用Se炉或裂化器。
申请人还已发现，可通过促进热从后外表面的辐射发射而进一步最大程度减小在前外表面上进行CIS/CIGS沉积期间的聚酰亚胺基板加热。图4显示了具有相对的前外表面402和后外表面404的聚酰亚胺基板400的剖视图。前金属层406诸如钼层设置在前外表面402上。假设基板400由射在前金属层406上的辐射408加热。辐射的一部分410将与一些传导的热流一起流过前金属层406进入基板400。期望的是，热辐射410退出后外表面404以防止辐射410被捕获在基板400内，从而有助于最大程度减少基板加热。如上所讨论，过度的基板加热可导致许多不良影响，并因此期望的是最大程度减少基板加热。
相对于图4，后金属层将来自基板和前金属层的热反射回基板，从而阻碍热辐射远离基板。这种阻碍可通过以下方式消除：省去后金属涂层，或使用红外透明涂层412作为应力匹配层而代替后金属涂层。另外，远离基板的热辐射可通过使透明涂层412成为高发射率涂层而得以促进。在一些实施例中，高发射率涂层是介电涂层用于降低光伏电池的不期望的电短路的风险。高发射率涂层的一些例子包括透明氧化物和光学透明的氮化物，诸如Al2O3、SiOx。这些材料通常实现红外透射和高发射率，而吸收极低且传导性较低。
图5示出了能够在柔性聚酰亚胺基板502上沉积CIGS的一个CIGS沉积区500。沉积区500具有长度504、高度506以及垂直于长度和高度方向的宽度(未标记)。沉积区500包括外壳508和真空泵510，它们一起形成能够在外壳508内维持真空的真空室。在区500内部和/或外部的基板处理设备(未示出)，诸如释放轴和卷起轴以及基板支承辊，在区500内支撑基板502以使得基板502的前外表面512基本上在长度与宽度方向上设置。在一些实施例中，基板处理设备还能够在长度504方向上将基板502平移通过区500。
沉积区500包括多个能够沉积金属材料的物理气相沉积源；在该实施例中，示出了三个源514、516和518。这些源提供例如在区500中产生所需的半导体化合物所必需的铜、铟和镓以及其他元素。物理气相沉积源514、516、518设置在基板502的正面520中并能够发出金属羽状物522、524和526，所述金属羽状物代表产生所需半导体化合物所需要的至少一些元素。例如，在一些实施例中，物理气相沉积源514、516和518分别将铜、铟和镓沉积在基板502的前外表面512上。通常包括硒歧管528以向沉积区500提供硒蒸气530。
沉积区500还包括一个或多个辐射区边界加热器532。在本文中，器件的具体实例可通过使用括号中的数字来提及(例如，加热器532(1))，而没有括号的数字则表示任何此类器件(例如，加热器532)。每个辐射区边界加热器532具有相应的外加热表面536，其能够发出红外辐射以进行辐射加热。外加热表面536与基板外表面512的至少一部分处于同一视线。在一些实施例中，加热器532为电辐射加热器。辐射区边界加热器532(1)-532(4)被放置成使得其相应的加热表面536基本上在长度与宽度方向上设置，从而使得加热表面具有对基板前外表面512的至少一部分的高视角系数。在本文的上下文中，第一表面对第二表面的视角系数是以下两者的比率：(i)离开第一表面的到达第二表面的辐射，与(ii)离开第一表面的总辐射。例如，加热表面536(1)对基板外表面512的视角系数是以下两者的比率：(i)离开表面536(1)并到达基板表面512的红外辐射，与(ii)离开加热表面536(1)的总红外辐射。辐射区边界加热器532(5)和532(6)在另一方面被放置成使得其相应的加热表面536从基板前外表面512成角度地错开小于九十度的相应角度540，诸如四十五度。加热器532(5)、532(6)的此类放置导致其相应的加热表面536具有的对基板外表面512的视角系数比在将加热器以使其加热表面垂直于外表面512的平面的方式设置时将实现的视角系数更高。以使得加热器具有对基板前外表面512的高视角系数的方式设置加热器将使得能够对前外表面512进行直接辐射加热，从而使得前外表面512的温度高于基板502的后外表面542的温度。来自物理气相沉积源514、516、518的热通常也将直接加热前外表面512，以使得这些源和区边界加热器532一起提供必要的热能，从而使得铜、铟和镓与硒在前外表面512反应形成CIGS。
预计通常将额外的沉积区与沉积区500结合使用，其中每个额外的沉积区在基板502上沉积一个或多个额外的薄膜层，以使得沉积的薄膜层一起在基板502上形成薄膜叠堆。例如，可将额外的沉积区定位在区500的上游以在基板502进入区500之前在基板前外表面512上沉积电接触层。又如，可将额外的沉积区定位在区500的下游，以在区500中所沉积的CIGS层上沉积异质结配对层，从而使得CIGS层和异质结配对层一起形成P-N光伏结。此外，任选地采用沉积区500的多个实例以在基板502上沉积多个CIGS亚层，诸如通过使用在授予Nath等人的美国专利No.8,021,905中所公开的技术。此外，虽然沉积区500被示出为具有相应的外壳508和真空泵510，但在一些替代实施例中，区500与一个或多个其他沉积区共享外壳和/或真空泵。
图6显示了光伏装置600的剖视图，其为包括通过沉积区500形成的CIGS层的光伏装置的一个例子。然而，沉积区500不限于形成光伏装置600的CIGS层。光伏装置600包括在基板前外表面512上形成的第一电接触层602、通过沉积区500在接触层602上形成的CIGS太阳能吸收层604、在太阳能吸收层604上形成的异质结配对层606以及在异质结配对层606上形成的第二电接触层608。层602、604、606、608一起在前外表面512上形成薄膜叠堆610。太阳能吸收层604和异质结配对层606一起形成P-N结，其响应于入射光生成电子-空穴对。光伏装置600任选地还包括在基板后外表面542上形成的高发射率氧化物层612，以在形成叠堆610的一个或多个层时有利于热从后外表面542辐射。可在不脱离本发明的范围的情况下向光伏装置600添加额外的层，诸如缓冲层和/或应力消除层。
虽然沉积区500被示出为能够在基板502上沉积CIGS，但是可在不脱离本发明的范围的情况下对区500进行修改以在温度限制基板上沉积CIS、CIS的另一种合金，或甚至需要高沉积温度的除CIS/CIGS之外的材料。另外，虽然沉积区500被示出为被构造成使得仅对基板前外表面512进行直接辐射加热，但是应当理解的是，可对区500进行修改以另外包括在基板502背后544的加热器，该加热器能够辐射加热基板502的后外表面542。然而，如果采用后表面加热器，则沉积区500应被构造成使得直接辐射加热前外表面512的辐射热生成元件，诸如区边界加热器532和物理气相沉积源514、516、518，提供在基板502上进行CIS/CIGS反应所需的大部分热能，以实现与上述前外表面加热相关的优点。在一个替代实施例中，沉积区500还包括设置在基板502背后544的基板冷却器(未示出)以增强从基板后外表面542的辐射热传递，从而使得能够实现更高的前外表面512温度，同时避免基板502过度热聚集。
图7示出了用于在包括相对的前外表面和后外表面的柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法700。方法700以加热基板的前外表面使得前外表面的温度高于后外表面的温度的步骤702开始。步骤702的例子是使用区边界加热器532对基板502的前外表面512加热，以使得前外表面512处于比后外表面542更高的温度(参见图5)。在步骤704中，将一个或多个薄膜层沉积在前外表面512上。步骤704的例子是通过以下方式在基板502的前外表面512上形成CIGS层604：使分别来自源514、516、518的铜、铟和镓在存在来自歧管528的硒的情况下在升高的温度下反应，以在前外表面512上形成CIGS层604(图5和图6)。虽然步骤702和704被示出为单独的步骤，但是预计这些步骤的至少部分将在许多实施例中同时进行。
图8示出了能够以类似于图5所示的方式在柔性聚酰亚胺基板502上沉积CIGS的另一个CIGS沉积区800。沉积区800类似于图5的沉积区500，但是几个区边界加热器532被分段式区边界加热器802替换。分段式区边界加热器802以使得能够均匀加热并同时增大朝向基板502的视角系数的方式对齐，从而提高热能从加热器802向基板传递的效率，而对区长度504的影响极小。罩804任选地设置在相邻加热器802之间的空间中以在区800中包容硒蒸气530和/或其他沉积元素。罩804任选地被制造成容纳电和/或光学穿孔，以容纳用于监测区800中的CIGS沉积的非接触式装置。每个区边界加热器802具有相应的外加热表面806，其能够发出红外辐射以进行辐射加热。加热器802被设置为使得每个外加热表面806与基板外表面512的至少一部分处于同一视线。每个加热器802被设置为使得其外加热表面806从基板前外表面512成角度地错开小于九十度的相应角度808，诸如四十五度。加热器802的此类放置导致其相应的加热表面806具有的对基板外表面512的视角系数比在将加热器以使其加热表面垂直于外表面512的方式设置时将实现的视角系数更高。在图8中仅标记了罩804、外加热表面806和角度808的一些实例以利于清楚说明。
虽然已在CIS/CIGS沉积的背景下讨论了本文所公开的系统和方法，但是它们也可适用于其他材料的高温沉积，诸如用于柔性显示器和/或用于柔性电子器件的高速晶体薄膜晶体管的高温沉积。另外，本文所公开的系统和方法不限于与聚酰亚胺基板或甚至具有添加剂和填料的聚合物一起使用，而是也可适用于其他具有低热导率的对温度敏感的基板，诸如薄的柔性玻璃和可能绝缘的金属箔。这些基板可具有比聚酰亚胺更高的温度极限，但可表现出也可受益于本文所公开的系统和方法的温度敏感性和结构完整性的组合。
特征的组合
上文所述的特征以及下文要求保护的那些特征可以在不脱离本发明的范围的情况下以各种方式加以组合。以下例子示出了一些可能的组合：
(A1)用于在具有相对的前外表面和后外表面的柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法可包括以下步骤：(a)加热柔性聚酰亚胺基板，以使得柔性聚酰亚胺基板的前外表面的温度高于柔性聚酰亚胺基板的后外表面的温度；以及(b)在柔性聚酰亚胺基板的前外表面上沉积一个或多个薄膜层。
(A2)在如(A1)所示的方法中，加热步骤可包括使用一个或多个辐射热生成元件对柔性聚酰亚胺基板的前外表面进行辐射加热，其中所述一个或多个辐射热生成元件中的每一者至少部分地与柔性聚酰亚胺基板的前外表面处于同一视线。
(A3)在如(A2)所示的方法中，所述一个或多个辐射热生成元件可包括电辐射加热器。
(A4)如(A1)至(A3)所示的任何方法还可包括在加热和沉积步骤期间在柔性聚酰亚胺基板周围维持真空。
(A5)在如(A1)至(A4)所示的任何方法中，沉积步骤可包括将选自由铜-铟-联硒化物以及铜-铟-联硒化物的合金组成的组的材料沉积在柔性聚酰亚胺基板的前外表面上。
(A6)在如(A1)至(A5)所示的任何方法中，沉积步骤可包括在存在硒的情况下使至少铜和/或铟反应。
(A7)如(A1)至(A6)所示的任何方法还可包括在柔性聚酰亚胺基板的后外表面上沉积氧化物层。
(B1)用于在基板上沉积材料的沉积区(其中基板具有一定深度与宽度的第一外表面)可包括以下：(a)一个或多个物理气相沉积源，其能够将一种或多种金属材料沉积在基板的第一外表面上；以及(b)一个或多个辐射区边界加热器。每个辐射区边界加热器可包括能够发出红外线辐射的外加热表面，并且至少一个外加热表面可从基板的第一外表面成角度地错开小于九十度的角度。每个外加热表面可与基板的第一外表面的至少一部分处于同一视线。
(B2)在如(B1)所示的沉积区中，所述一个或多个辐射区边界加热器中的至少一者可包括以长度和宽度方向设置的外加热表面。
(B3)在如(B1)或(B2)所示的沉积区的任一个中，所述一个或多个辐射区边界加热器可包括电辐射加热器。
(B4)如(B1)至(B3)所示的任何沉积区还可包括能够维持沉积区中的真空的外壳和真空泵。
(B5)在如(B1)至(B4)所示的任何沉积区中，所述一个或多个物理气相沉积源可以能够将选自由铜、镓和铟组成的组的至少一种材料沉积在基板的第一外表面上。
(B6)如(B1)至(B5)所示的任何沉积区还可包括能够向沉积区提供硒蒸气的硒歧管。
(B7)在如(B1)至(B6)所示的任何沉积区中，所述一个或多个物理气相沉积源可以能够将至少铜、镓和铟沉积在基板的第一外表面上。
(B8)在如(B1)至(B7)所示的任何沉积区中，所述一个或多个辐射区边界加热器可包括多个彼此分开的辐射加热器。
(B9)在如(B8)所示的沉积区中，所述多个彼此分开的辐射加热器可包括第一和第二辐射加热器，并且沉积区还可包括设置在第一和第二辐射加热器之间的罩，其中该罩能够在沉积区中包容一种或多种沉积元素。
(B10)在如(B1)至(B7)所示的任何沉积区中，所述一个或多个辐射区边界加热器可为单个辐射加热器。
可在不脱离本发明的范围的情况下对上述方法和系统进行修改。因此应当注意到，以上说明中所含的以及附图中所示的事项应被理解为说明性的而非限制性的含义。以下权利要求书旨在涵盖本文所述的一般和具体特征，以及对本发明的方法和系统的范围的所有陈述，在语言上可以说这些特征落在所述范围内。
Claims (17)
1.一种用于在具有相对的前外表面和后外表面的柔性聚酰亚胺基板上沉积一个或多个薄膜层的方法，所述方法包括以下步骤：
加热所述柔性聚酰亚胺基板，以使得所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面的温度高于所述柔性聚酰亚胺基板的所述后外表面的温度；以及
在所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面上沉积所述一个或多个薄膜层。
2.根据权利要求1所述的方法，所述加热步骤包括使用一个或多个辐射热生成元件对所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面进行辐射加热，所述一个或多个辐射热生成元件中的每一者至少部分地与所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面处于同一视线。
3.根据权利要求2所述的方法，所述一个或多个辐射热生成元件包括电辐射加热器。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括在加热和沉积步骤期间在所述柔性聚酰亚胺基板周围维持真空。
5.根据权利要求4所述的方法，所述沉积步骤包括将选自由铜-铟-联硒化物以及铜-铟-联硒化物的合金组成的组的材料沉积在所述柔性聚酰亚胺基板的所述前外表面上。
6.根据权利要求5所述的方法，所述沉积步骤包括在存在硒的情况下使至少铜和铟反应。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括在所述柔性聚酰亚胺基板的所述后外表面上沉积氧化物层。
8.一种用于将材料沉积在基板上的沉积区，所述基板具有一定深度与宽度的第一外表面，所述沉积区包括：
一个或多个物理气相沉积源，其能够将一种或多种金属材料沉积在所述基板的所述第一外表面上；以及
一个或多个辐射区边界加热器，每个辐射区边界加热器包括能够发出红外线辐射的外加热表面，至少一个外加热表面从所述基板的所述第一外表面成角度地错开小于九十度的角度，每个外加热表面与所述基板的所述第一外表面的至少一部分处于同一视线。
9.根据权利要求8所述的沉积区，所述一个或多个辐射区边界加热器中的至少一者包括以长度和宽度方向设置的外加热表面。
10.根据权利要求8所述的沉积区，所述一个或多个辐射区边界加热器包括电辐射加热器。
11.根据权利要求8所述的沉积区，还包括能够维持所述沉积区中的真空的外壳和真空泵。
12.根据权利要求8所述的沉积区，所述一个或多个物理气相沉积源能够将选自由铜、镓和铟组成的组的至少一种材料沉积在所述基板的所述第一外表面上。
13.根据权利要求12所述的沉积区，还包括能够向所述沉积区提供硒蒸气的硒歧管。
14.根据权利要求13所述的沉积区，所述一个或多个物理气相沉积源能够将至少铜、镓和铟沉积在所述基板的所述第一外表面上。
15.根据权利要求8所述的沉积区，所述一个或多个辐射区边界加热器包括多个彼此分开的辐射加热器。
16.根据权利要求15所述的沉积区，所述多个彼此分开的辐射加热器包括第一和第二辐射加热器，所述沉积区还包括设置在所述第一和第二辐射加热器之间的罩，所述罩能够在所述沉积区中包容一种或多种沉积元素。
17.根据权利要求8所述的沉积区，所述一个或多个辐射区边界加热器为单个辐射加热器。
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