CN110684953A - 带遮挡的溅射沉积装置及方法 - Google Patents

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德米特里·泊普拉维斯基
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Hongyi Technology Co.,Ltd.
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Beijing Apollo Ding Rong Solar Technology Co Ltd
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Abstract

一种溅射沉积系统和方法，该系统包括一个工艺模块，该工艺模块包括一个配置为接收一个移动衬底的真空外壳，一个设置在该真空外壳中并包括一种靶材的第一溅射靶，以及一个设置在该第一溅射靶和该衬底之间的遮蔽件。该遮蔽件具有上边缘和下边缘。该上边缘和下边缘各自的至少一部分是不平行于该衬底经过该第一溅射靶的移动方向的。

Description

带遮挡的溅射沉积装置及方法
背景技术
本披露总体上涉及一种带遮挡的溅射沉积装置和用于沉积一种溅射导电材料的方法。
“薄膜”光伏材料是指在一个供应结构支撑的衬底上作为一个层来沉积的多晶或非晶的光伏材料。薄膜光伏材料与单晶半导体材料的区别在于有着较高的制造成本。一些提供高转换效率的薄膜光伏材料包括含硫族元素化合物半导体材料，诸如铜铟镓硒(“CIGS”)。
薄膜光伏电池(也称为光伏电池)可以使用基于溅射、蒸发或化学气相沉积(CVD)技术的卷对卷涂布系统来制造。薄箔衬底，诸如箔网衬底，由一个卷以线性带状方式供给，穿过一系列单独的真空室或一个单个分开的真空室(在这里薄箔衬底接收所需的层)以形成薄膜光伏电池。在这样的一种系统中，可以在一个卷上供应一个具有有限长度的箔。新卷的末端可以偶联到前一个卷的末端，以提供一个连续进给的箔层。
概要
根据不同的实施方式，提供了一种溅射沉积系统，该系统包括：一个真空外壳，配置为接收一个移动衬底的；一个第一溅射靶，设置在该真空外壳中并且包括一种靶材；以及一个遮蔽件，设置在该第一溅射靶和该衬底之间，该遮蔽件具有上边缘和下边缘。该上边缘和下边缘各自的至少一部分是不平行于该衬底经过该第一溅射的移动方向的。
根据不同的实施方式，提供了一种溅射沉积系统，该系统包括：一个真空外壳，配置为接收在一个移动方向上移动的一个衬底；一个溅射系统，包括一个位于该真空外壳内的第一溅射靶并包括一种靶材，该溅射系统配置为溅射该靶材；以及一个遮蔽件，设置在该第一溅射靶和该衬底之间。该遮蔽件包括：一个矩形中央部分，配置为阻挡溅射材料沉积到衬底的中央区域上；一个锥形第一部分，设置在该中央部分的第一侧上，该第一部分形成该遮蔽件的第一边缘；以及一个锥形第二部分，设置在该中央部分的相对第二侧上，该第二部分形成了该遮蔽件的第二边缘。该锥形第一部分配置为在垂直于该衬底的移动方向的第一方向上覆盖逐渐减少的衬底顶部边缘区域，这样使得该锥形第一部分配置为在垂直于该第一方向的第二方向上阻挡逐渐更多的溅射材料沉积到该顶部边缘区域。该锥形第二部分设置为在该第二方向上覆盖逐渐减少的衬底底部边缘区域，这样使得该锥形第二部分配置为在该第一方向上阻挡逐渐更多的溅射靶料沉积到该底部边缘区域。
根据不同的实施例，提供了一种溅射沉积方法，该方法包括：移动一个衬底通过一个真空外壳；使用第一溅射靶和设置在该第一溅射靶和该衬底之间的遮蔽件选择性地将靶材溅射沉积到衬底的边缘区域的多个相对侧区域上；并且使用一个无遮挡的第二溅射靶将靶材溅射沉积在该衬底的这些边缘区域和设置在这些边缘区域之间的衬底中央区域上。带遮挡的靶包括具有上边缘和下边缘的一个遮蔽件，并且该上边缘和下边缘各自的至少一部分是不平行于该衬底经过该第一溅射靶的移动方向。
附图说明
图1为根据本披露一个实施方式的薄膜光伏电池的示意性垂直剖面图。
图2为根据本披露一个实施方式的可以用于制造图1中所展示的光伏电池的第一示例性模块化沉积装置的示意性俯视图。
图3为根据本披露一个实施方式的可以用于制造图1中所展示的光伏电池的第二示例性模块化沉积装置的示意性俯视图。
图4为根据本披露一个实施方式的示例性密封连接单元的示意性俯视图。
图5A-5E是根据本披露不同实施方式的包括阻挡遮蔽件的工艺模块的局部透视图。是包括传统阻挡遮蔽件的沉积模块的透视图。
图6A是根据本披露不同实施方式的包括对比实施例的阻挡遮蔽件的沉积模块的局部透视图，图6B是使用了示例性的和对比实施例的阻挡遮蔽件来显示沉积比率的图。
图7是根据本披露不同实施方式的展示溅射沉积方法的框图。
详细说明
如上所讨论的，本披露是针对一种用于在一个网状衬底上形成光伏器件的装置和方法。特别地，本披露涉及一种用于选择性地沉积n掺杂和/或透明导电层以增加整体器件均匀性的装置和方法。该网状衬底典型具有的宽度(即，对于一个垂直放置的网状衬底而言是该网状衬底的高度，其垂直于该网状衬底的长度(即，移动方向))为至少10cm，并且宽度通常为约1米或更宽，诸如1至5米。即使在一个大的沉积室中，按照一个大的网状衬底宽度来沉积厚度和/或组成均匀的膜也是一个挑战。特别地，一种靶材的沉积比率可能沿一个靶的长度而变化，这可能导致层的形成不均匀。在一个实施方式中，不希望受特定理论的束缚，本发明人确定可以通过至少部分地阻挡该靶的中央区域的沉积来补偿邻近一个靶的多个末端区域较低的沉积比率。
附图未按比例绘制。一个元件的多个实例可以在对该元件的单一实例做出展示的地方进行重复，除非另外明确地描述或清楚地指出该元件的重复不存在。诸如“第一”，“第二”和“第三”之类的序数词仅用于标识类似的元件，并且在本披露的说明书和权利要求书中可能采用不同的序数词。如本文所用的，位于一个第二元件“上”的一个第一元件可位于该第二元件表面的外侧上或该第二元件的内侧上。如本文所用的，一个第一元件“直接”位于一个第二元件“上”，如果在该第一元件的表面和第二元件的表面之间存在一个直接的物理接触的话。
参照图1，展示了一个光伏电池10的垂直剖面图。该光伏电池10包括一个衬底，诸如一个导电衬底12，一个第一电极20，一个p掺杂半导体层30，一个n掺杂半导体层40，一个第二电极50和一个可选的抗反射(AR)涂层(未示出)。
该衬底12优选为一种柔性的导电材料，诸如一种金属箔，该金属箔被送入具有一个或多个工艺模块的系统中，作为一个网用于在其上沉积多个附加层。例如，该导电衬底12的金属箔可以是金属或金属合金片，诸如不锈钢，铝或钛。如果该衬底12是导电的，则它可能包括电池10的背面(即，第一)电极的一部分。因此，该电池10的第一(背面)电极可以被指定为(20,12)。任选地，该导电衬底12可以是导电的或绝缘的聚合物箔。还任选地，该衬底12可以是聚合物箔和金属箔的一个堆叠。在另一个实施方式中，该衬底12可以是一个刚性玻璃衬底或一个柔性玻璃衬底。该衬底12的厚度可以在从100微米至2毫米的范围内，但是也可以采用更小和更大的厚度。
该第一或背面电极20可以包括任何合适的导电层或层堆叠。例如，电极20可以包括一个金属层，该金属层可以是例如钼。任选地，可以替代使用钼和钠和/或氧掺杂钼的层的堆叠，如美国专利号8,134,069中所述的，将其通过引用以其全文结合在此。在另一个实施方式中，该第一电极20可以包括掺杂有K和/或Na的钼材料层，即，MoKx或Mo(Na,K)x，其中x可以在1.0×10-6至1.0x 10-2的范围内。该电极20具有的厚度可以是从500nm至1微米的范围内，但是也可以采用更小和更大的厚度。
该p掺杂半导体层30可以包括p型钠掺杂铜铟镓硒(CIGS)，其用作半导体吸收层。该p掺杂半导体层30的厚度可以是在从1微米至5微米的范围内，但是也可以采用更小和更大的厚度。
该n掺杂半导体层40包括一种n掺杂半导体材料，例如CdS，ZnS，ZnSe，或任选是金属硫化物或金属硒化物。该n掺杂半导体层40的厚度典型是小于该p掺杂半导体层30的厚度，并且可以是在从30nm至100nm的范围内，但是也可以采用更小和更大的厚度。在该p掺杂半导体层30和该n掺杂半导体层40之间的结是p-n结。该n掺杂半导体层40可以是一种对于至少部分的太阳辐射而言实质上是透明的材料。该n掺杂半导体层40也称为窗口层或缓冲层。
该第二(例如，正面或顶部)电极50包括一个或多个透明导电层50。该透明导电层50是导电的并且实质上是透明的。该透明导电层50可包括一种或多种透明导电材料，诸如ZnO、氧化铟锡(ITO)、Al掺杂的ZnO(“AZO”)、硼掺杂的ZnO(“BZO”)，或较高电阻率的AZO和较低电阻率的ZnO、ITO、AZO和/或BZO层的组合或堆叠。该第二电极50和一个互连件的导电部分(例如，金属线或迹线)相接触，诸如2014年12月16日发布的美国专利号8,912,429中描述的一个互连件，将其通过引用以其全文结合在此，或者在光伏板中使用的任何其他合适的互连件。
现在参照2，示出了用于形成图1中所展示的光伏电池10的一个装置1000。该装置1000是第一示例性模块化沉积装置，其可用于制造图1中所展示的光伏电池。该装置1000包括一个输入单元100，一个第一工艺模块200，一个第二工艺模块300，一个第三工艺模块400，一个第四工艺模块500和一个输出单元800，它们被顺序连接以适应该衬底12以一个网状箔衬底层的形式连续流动通过该装置。这些模块(100，200，300，400，500)可以包括在2016年4月5日发布的美国专利号9,303,316中描述的模块，将其通过引用以其全文结合在此，或者任何其他合适的模块。这些第一，第二，第三和第四工艺模块(200，300，400，500)可分别通过第一，第二，第三和第四真空泵(280，380，480，580)达到真空状态。这些第一，第二，第三和第四真空泵(280，380，480，580)可分别为这些第一，第二，第三和第四工艺模块(200，300，400，500)每个提供一个适当水平的相应基础压力，该基础压力可以是在从1.0×10-9托至1.0×10-2托的范围内，并且优选在从1.0×10-9托至1.0×10-5托的范围内。
每相邻对的工艺模块(200，300，400，500)使用一个真空连接单元99来互连，该真空连接单元可包括一个真空管和一个可选的狭缝阀，该狭缝阀能够在该衬底12不存在时起隔离作用。该输入单元100可以采用一个密封连接单元97连接到该第一工艺模块200。最后一个工艺模块，诸如第四工艺模块500，可以采用另一个密封连接单元97连接到该输出单元800。
该衬底12可以是一个金属或聚合物的网状箔，其被送入具有工艺模块(200，300，400，500)的系统中，作为一个网用于在其上沉积多个材料层以形成光伏电池10。该衬底12可以从一个入口侧(即，在该输入模块100处)进给，在不停止的情况下连续地移动通过该装置1000，并且在一个出口侧(即，在该输出模块800处)离开该装置1000。该衬底12可以，以一个网的形式，设置于一个输入卷轴110上，该输入卷轴设于该输入模块100中。
该衬底12，如呈现为一个金属或聚合物网状箔，通过输入侧的多个卷120、输出侧的多个卷820和这些工艺模块(200，300，400，500)中的多个附加卷(未示出)、多个真空连接单元99，或多个密封连接单元97、或其他设备，而移动通过该装置1000。可以使用多个附加的引导卷。一些(120，820)可以是弯曲的以将该网(即，该衬底12)展开，一些可以移动以使网转向，一些卷可以向多个伺服控制器提供网的张力反馈，并且其他可以是仅将网运行到理想的位置的惰卷。
该输入模块100可以配置为允许通过由焊接、钉合或其他合适手段毗连的多个箔来连续进给该衬底12。衬底12的卷可以设置在多个输入卷轴110上。可以提供一个连接装置130以将该衬底12的每个卷的一末端毗连到衬底12的下一卷的开始端。在一个实施方式中，该连接装置130可以是电焊机或订书机。可以采用一个累加器装置(未示出)来将该衬底12连续进给到该装置1000中，同时该连接装置130将两卷衬底12进行毗连。
在一个实施方式中，该输入模块100可以执行多个预处理步骤。例如，可以在该输入模块100中的衬底12上进行预清洁处理。在一个实施方式中，该衬底12可以经过一个加热器阵列(未示出)，该加热器阵列配置为至少提供足够的热量以去除吸附在该衬底12表面上的水。在一个实施方式中，该衬底12可以经过一个构造为圆柱形旋转磁控管的辊。在这种情况下，当该衬底12在该卷/磁控管的周围经过时，可以通过DC、AC或RF溅射来连续清洁该衬底12的前表面。来自该衬底12的溅射材料可以捕获在一个一次性使用的遮蔽件上。可选地，可以采用另一个辊/磁控管来清洁该衬底12的后表面。在一个实施例中，可以用线性离子枪替代磁控管来进行该衬底12的前表面和/或后表面的溅射清洁。任选地或可选地，可以在将该衬底12的卷载到该输入模块100之前进行一个清洁处理。在一个实施方式中，可以在该输入模块100中进行电晕辉光放电处理，而不引入电偏压。
该输出模块800可以包括一个输出卷轴810，该输出卷轴卷绕了体现为光伏电池10的网。该光伏电池10是该衬底12和其上的这些沉积层(20，30，40，50)的组合。
在一个实施方式中，该衬底12可以在该输入模块100和/或该输出模块800中的一个方向上，并且可以在这些工艺模块(200，300，400，500)中的一个不同方向上定向。例如，该衬底12可以总体上在该输入模块100和输出模块800中水平地定向，并且总体上在这些工艺模块(200，300，400，500)中垂直定向。可以诸如在该输入模块100和该第一工艺模块200之间提供一个转向卷或转向杆(未示出)以改变衬底12的定向。在一个展示性实施例中，该输入模块中的转向卷或转向杆可以被构造为将该网状衬底12从初始水平定向转向至垂直定向。可以诸如在该最后一个的工艺模块(诸如，第四工艺模块500)和该输出模块800之间提供另一个转向卷或转向杆(未示出)以改变该衬底12的定向。在一个展示性的实施例中，该输入模块中的转向卷或转向杆可以被构造成将该网状衬底12从这些工艺模块(200,300,400,500)的处理过程中采用的垂直定向变成水平定向。
该输入卷轴110和可选的输出卷轴810可以通过反馈信号主动进行驱动和控制，以使该衬底12在整个装置1000中保持恒定的张力。在一个实施方式中，该输入模块100和该输出模块800可以始终维持在空气气氛中，同时这些工艺模块(200，300，400，500)在层沉积的过程中维持在真空状态。
参照3，展示了一个第二示例性模块化沉积装置2000，其可用于制造图1中所展示的光伏电池。该第二示例性模块化沉积装置2000包括一个任选的输出模块800，该输出模块包括一个切割装置840，而非一个输出卷轴810。包含这些光伏电池10的网可以被送入该输出模块800的切割装置840中，并被切割成多个不连续的光伏电池10的片，而无需卷绕到输出卷轴810上。这些不连续的光伏电池片然后使用互连件进行互连，以形成包含电输出的光伏板(即，太阳能组件)。
参照4所示，展示了一个示例性密封连接单元97。该单元97可包括在2016年4月5日发布的美国专利号9,303,316中描述的密封单元，将其通过引用以其全文结合在此，或任何其他合适的密封单元。该密封连接单元97被构造为允许该衬底12从一个在前单元(诸如该输入单元100或该最后一个过程室，诸如第四工艺模块500)中通过并进入一个后续单元(诸如该第一工艺模块200或该输出单元800)，同时阻止诸如大气气体或处理气等气体进入或离开毗连至该密封连接单元97的单元。该密封连接单元97可包括多个隔离室72。
这些分级的隔离室72可以构造成维持多个内部压力，这些内部压力从该密封连接单元97的第一侧(例如输入模块100或输出模块800的侧面)上的大气逐渐变成该密封连接单元97的与该第一侧相对的第二侧(诸如，该第一工艺模块200或最后一个工艺模块500的侧面)上的高真空。可以采用多个隔离室72以确保任一密封表面处的压力差总体上小于大气压力和工艺模块内的高真空之间的压力差。
该衬底12进入两个外部轧卷74之间的密封单元97。该密封连接单元97的隔离室72各自可以通过一个内部分隔器78分开，该内部分隔器78是这些隔离室72之间的一个内壁。可以在该内部分隔器78附近在一些相邻的内部隔离室72之间设置一对内部轧卷76，其功能和布置与这些外部卷74的相似。这些内部卷76之间的通道总体上是通过这些内部卷76和该衬底12之间的滚轧密封件来封闭的。这些内部分隔器78可以包括多个弯曲的套筒或轮廓，这些套筒或轮廓构造为接收具有类似曲率半径的多个内部卷76。通过该内部卷76和该分隔器78之间的一个简单的面对面接触，可以缩短从一个隔离室72到一个相邻的低压内部隔离室72的气体通道。
在其他实施方式中，可以为一些或所有的内部卷76提供一个密封件，诸如一个刮擦密封件75，以进一步减少气体渗透到相邻的多个隔离室72中。内部卷76可以是自由旋转的卷，或者可以是通电的以控制该衬底12通过该密封连接单元97的通过速率。在其他隔离室72之间，相邻隔离室72之间的气体通道可能受到多个平行板电导限制器79的限制。这些平行板电导限制器79总体上是多个扁平的平行板，这些平行板被安排为平行于该衬底12的表面，并且间隔开一个略大于衬底12的厚度的距离。这些平行板电导限制器79允许该衬底在这些隔离室72之间通过，同时限制气体在多个腔室72之间通过。
在一个实施方式中，该密封连接单元97还可以包括在进给起轧点处的惰性气体净化。在一个实施方式中，该密封连接单元97还可以包括多个可选的反向拱顶(reversecrown)或展开的卷。相邻室之间的压力差可能使这些内部卷76变形，从而使它们向压力较低的室发生偏转或拱顶。放置这些反向拱顶卷这样使得它们对真空引起的内部卷76的偏转进行校正。因此，除了被反向拱顶卷校正的轻微变形之外，该密封连接单元97被设置为在不使网状衬底12弯曲、转向或刮擦的情况下经过该网状衬底。
往回参照图2和图3，当该衬底12顺序通过这些第一、第二、第三和第四工艺模块(200，300，400，500)时，这些第一、第二、第三和第四工艺模块(200，300，400，500)中每个都可以沉积一个相应的材料层以形成光伏电池10(图1中所示)。这些模块(100，200，300，400，500)可以包括第一、第二、第三和第四加热器(270，370，470，570)，这些加热器配置成将该衬底12加热到一个相应的合适的沉积温度。
可选地，可以在该输入模块100和该第一工艺模块200之间添加一个或多个附加工艺模块(未示出)，以在该第一工艺模块200中沉积该第一电极20之前在该衬底12的背面上溅射一个背面保护层。此外，在沉积该第一电极20之前，可以在该衬底12的前表面上溅射一个或多个阻挡层。任选地或可选地，可以在第一工艺模块200和第二工艺模块300之间添加一个或多个工艺模块(未示出)，以在该第一电极20和包括含硫族元素化合物半导体材料(chalcogen-containing compound semiconductor material)的p掺杂半导体层30之间溅射一个或多个粘附层。
该第一工艺模块200包括一个第一溅射靶210，其包括图1所展示的光伏电池10中的第一电极20的材料。可以提供第一加热器270以将该网状衬底12加热到沉积该第一电极20的一个最佳温度。在一个实施例中，可以在该第一工艺模块200中使用多个第一溅射靶210和多个第一加热器270。在一个实施例中，至少一个第一溅射靶210可以安装在双圆柱形旋转磁控管或平面磁控溅射靶或RF溅射靶上。在一个实施例中，至少一个第一溅射靶210可以包括：钼靶、钼-钠和/或钼-钠-氧靶，如美国专利号8,134,069中所述的，将其通过引用以其全文结合在此。
将上面沉积有第一电极20的一部分衬底12移动到该第二工艺模块300中。沉积一种p掺杂的含硫族元素化合物半导体材料以形成该p掺杂半导体层30，诸如钠掺杂的CIGS吸收层。在一个实施方式中，可以使用反应性交流(AC)磁控管溅射在一种溅射气氛中在一个减压下沉积该p掺杂的含硫族元素化合物半导体材料，该溅射气氛包括氩和一种含硫族元素的气体。在一个实施方式中，可以在该第二工艺模块300中提供多个金属组分靶310，这些金属组分靶包括具有p掺杂的含硫族元素化合物半导体材料的金属组分。
如本文所用的，含硫族元素化合物半导体材料的“金属组分”是指含硫族元素化合物半导体材料的非硫族化物组分。例如，在铜铟镓硒(CIGS)材料中，这些金属组分包括：铜、铟和镓。这些金属组分靶310可以包括在该含硫族元素化合物半导体材料中待沉积的所有非金属材料的合金。例如，如果该含硫族元素化合物半导体材料是一种CIGS材料，则这些金属成分靶310可包括铜、铟和镓的合金。可以使用两个以上的靶310。该第二加热器370可以是将该网状衬底12的温度维持在沉积温度的一种辐射加热器，该沉积温度可以在从400℃至800℃的范围内，诸如从500℃至700℃的范围内，这对于CIGS沉积而言是优选的。
在该第二工艺模块300上可以提供至少一个含硫族元素气体源320(诸如，一个硒蒸发器)和至少一个气体分配歧管322，以向该第二工艺模块300提供一种含硫族元素的气体。而图2和图3示意性地展示一个了第二工艺模块300，其包括两个金属组分靶310，一个单一的含硫族元素气体源320，以及一个单一的气体分配歧管322，在该第二工艺模块300中可以提供多个该含硫族元素气体源320和/或该气体分布歧管322的实例。
该含硫族元素气体提供了硫族元素原子，这些硫族元素原子被结合到该沉积的含硫族元素化合物半导体材料中。例如，如果要沉积一种CIGS材料用于p掺杂半导体层30的话，则可以，例如，从硒化氢(H2Se)和硒蒸气中选择含硫族元素气体。在该含硫族元素气体是硒化氢的情况下，该含硫族元素气体源320可以是一个硒化氢圆柱体。在该含硫族元素气体是硒蒸气的情况下，该含硫族元素气体源320可以是一个硒蒸发器，诸如一个可以被加热产生硒蒸气的扩散室(effusion cell)。
在沉积该含硫族元素化合物半导体材料的过程中，硫族元素的结合决定了p掺杂半导体层30中含硫族元素化合物半导体材料的特性和质量。当以气相在升高的温度下供应该含硫族元素气体时，这些来自该含硫族元素气体的硫族元素原子可以通过吸收和随后的体扩散而结合到该沉积的膜中。该过程称为硫化(chalcogenization)，其中发生了复杂的相互作用从而形成了含硫族化合物半导体材料。该p掺杂半导体层30中的p型掺杂是通过以下方式引发的：控制自这些金属组分靶310沉积的硫族元素原子的量相对于非硫族元素原子(诸如CIGS材料中的铜原子，铟原子和镓原子)的量的缺少程度。
在一个实施方式中，每个金属组分靶310可以与一个相应的磁控管(未明确示出)一起使用，来沉积一种具有相应组成的含硫族元素化合物半导体材料。在一个实施方式中，这些金属组分靶310的组成可以沿着该衬底12的路径逐渐改变，使得在该第二处理模块300中可以沉积一种分级的含硫族元素化合物半导体材料。例如，如果将一种CIGS材料沉积为该p掺杂半导体层30的含硫族化合物半导体材料，则，该沉积的CIGS材料的镓的原子百分比可以随着该衬底12前行通过该第二工艺模块300而增加。在这种情况下，可以将该光伏电池10的p掺杂半导体层30中的p掺杂CIGS材料进行分级，使得p掺杂CIGS材料的带隙随着距该第一电极20和该p掺杂半导体层30之间界面的距离而增加。
在一个实施方式中，这些金属组分靶310的总数可以是在从3到20的范围内。在一个展示性实施例中，可以将该沉积的含硫族元素化合物半导体材料的组成(例如，p掺杂的CIGS材料吸收体30)进行分级，使得该p掺杂CIGS材料的带隙随着距该第一电极20和该p掺杂半导体层30之间界面的距离而变化(例如，逐渐地或逐步地增大或减小)。例如，在与该第一电极20的界面处带隙可以是约1eV，并且在随后形成的n掺杂半导体层40的界面处可以是约1.3eV。
该第二工艺模块300包括一个用于沉积含硫族化合物半导体材料(用于形成该p掺杂半导体层30)的沉积系统。如上所讨论的，该沉积系统包括：一个真空外壳，该真空外壳被附接到一个真空泵(诸如至少一个第二真空泵380)的；和一个溅射系统，该溅射系统包括位于该真空外壳中的至少一个溅射靶(诸如，至少一个金属组分靶310，像Cu-In-Ga靶)以及至少一个相应的磁控管。该溅射系统配置为于该真空外壳中在该衬底12上沉积一种材料，该材料包括一种含硫族元素化合物半导体材料中的至少一种组分(即，该含硫族元素化合物半导体材料中的非硫族元素金属组分)。换言之，该模块300是一个反应性溅射模块，在该模块中来自多个气体分配歧管322的硫族元素气体(例如，硒蒸气)与自这些金属组分靶310溅射的金属(例如，Cu-In-Ga)反应以在该衬底12上形成该含硫族元素化合物半导体材料(例如，CIGS)层30。
在一个展示性实施例中，该含硫族元素化合物半导体材料可包含铜铟镓硒，并且至少一个溅射靶(即，这些金属组分靶310)可包含选自铜、铟、镓、及其合金(例如，Cu-In-Ga合金，CIG)的材料。在一个实施例中，该含硫族元素气体源320可以配置为供应一种选自气相硒和硒化氢(H2Se)的含硫族元素的气体。在一个实施例中，含硫族元素的气体可以是气相硒，即蒸汽相硒，其是从一个扩散室中的一个固体源蒸发得到的。
尽管本披露使用了在该第二工艺模块300中采用多个金属组分靶310的一个实施例进行描述，但是在此明确设想了以下多个实施方式：每个或一组金属组分靶310替换为一对两个溅射靶(诸如一个铜靶和一个铟镓合金靶)，或者一组三个超靶(诸如，一个铜靶、一个铟靶和一个镓靶)。
总体上说，该含硫族元素化合物半导体材料可以通过以下方式进行沉积：在与一个真空泵380附接的真空外壳中提供一个衬底12，提供包含位于该真空外壳中的至少一个溅射靶310和位于一个圆柱形靶310内侧的或者在一个平面靶后面的(未明确示出)至少一个相应的磁控管的溅射系统，并且提供具有供给侧和分配侧的一个气体分配歧管322。该含硫族元素化合物半导体可以通过以下方式进行沉积：将一种包括含硫族元素化合物半导体材料中的至少一种组分(即，非硫族元素组分)的材料溅射到该衬底12上，同时使一种含硫族元素的气体(例如，Se蒸汽)通过该气体分配歧管322流动进入真空室。
使其上沉积有该第一电极20和该p掺杂半导体层30的衬底12的一部分随后进入该第三工艺模块400。在该第三工艺模块400中沉积一种n掺杂半导体材料，以形成图1的光伏电池10中所展示的n掺杂半导体层40。该第三工艺模块400可以包括例如一个第三溅射靶410(如，CdS靶)和磁控管(未明确示出)。该第三溅射靶410可包括例如旋转AC磁控管、RF磁控管或平面磁控管。
在其上沉积有该第一电极20、该p掺杂半导体层30和该n掺杂半导体层40的衬底12的一部分随后进入该第四工艺模块500。在该第四工艺模块500中沉积一种透明导电氧化物材料以形成第二电极，该第二电极包括图1的光伏电池10中所展示的透明导电层50。该第四工艺模块500可以包括例如一个第四溅射靶510和一个磁控管(未明确示出)。该第四溅射靶510可以包括例如一个ZnO、AZO或ITO靶和一个旋转AC磁控管、一个RF磁控管或一个平面磁控管。在包括p-n结的材料堆叠(30,40)上沉积一个透明导电氧化物层50。在一个实施例中，该透明导电氧化物层50可以包括一种选自锡掺杂的氧化铟料、铝掺杂的氧化锌和氧化锌的材料。在一个实施例中，该透明导电氧化物层50具有的厚度可以在从60nm至1,800nm的范围内。
随后，该网状衬底12进入该输出模块800。该衬底12可以卷绕在图2所展示的输出卷轴810(其可以是一个卷带轴)上，或者可以使用如图3中所展示的切割装置840切割成多个光伏电池。
沉积控制
靶的沉积分布可以在一个衬底上发生变化。例如，一个靶的多个边缘区域可能比一个靶的中央区域生成的溅射靶材更少。相应地，一个衬底的多个边缘区域可能较其中央区域经历的沉积比率更低。这种沉积变化可能导致层厚度的变化，这可能会对一个已制成的光伏电池产生不利影响，例如颜色变化和/或性能降低。
在一些实施方式中，一个或多个工艺模块可以包括一个沉积控制元件，诸如，一个沉积阻挡遮蔽件，以便将多个膜选择性地沉积在一个衬底上。例如，为了总体上改善沉积均匀性，可以用一个遮蔽件使一种溅射靶材沉积到一个衬底的某些区域上，同时在该沉积的过程中阻挡沉积到该衬底的某些其他区域上。这种选择性沉积可以与该溅射靶材的无阻挡的沉积结合使用，该无阻挡的沉积使用了一种无阻挡的沉积靶。例如，单个工艺模块可以包括带阻挡的和无阻挡的靶，或者可以使用包括带阻挡的和无阻挡的靶的多个单独模块。带阻挡的沉积和无阻挡的沉积可以以任何顺序进行，从而形成一个有着增加的均匀性的最终层。
例如，图2的第三和/或第四工艺模块400，500可以包括一个遮蔽件，该遮蔽件允许在该衬底12的多个选定部分上选择性地形成相应的层或膜。然而，在一些实施方式中，在形成光伏器件的任何一个层的过程中，都可以使用一个遮蔽件。特别地，如图1中所示，在该衬底12上形成了任何吸收层30之后，可以采用带阻挡的沉积来形成任何一个层。
图5A是根据本披露不同实施例的包括一个遮蔽件600的工艺模块501的局部透视图。例如，该工艺模块501可以类似于工艺模块400和/或500。因此，将仅详细讨论它们之间的差异。
参照图5A，该工艺模块501可包括设置在一个真空外壳中的第一溅射靶和第二溅射靶510A、510B。特别地，该第一和第二靶510A、510B可以分别设置在真空外壳的单独的第一和第二腔室503、505中。而在一些实施方式中，多个靶可以设置在单个室或外壳中。这些靶510A，510B可包括相同的靶材。例如，这些靶510A，510B可以包括透明导电氧化物，诸如ZnO和/或Al掺杂的ZnO等。而在其他实施例中，可以使用不同的靶材。
该遮蔽件600可以通过一个或多个连接元件(诸如导电杆507)附接到该真空外壳上。在其他实施方式中，该遮蔽件600可以附接到该真空外壳的门上，悬挂在其中，或者可以通过任何其他合适的方法或结构进行固定。该遮蔽件600可以由导电材料制成，例如金属。在一些实施例中，该遮蔽件600可以是电浮置的或接地的，或者可以具有一个施加的电偏压，该电偏压与施加到该靶510A的电偏压相反。例如，当电偏置时，在该靶510A溅射的过程中，该遮蔽件600可以作为一个阳极，其中包括在该靶510A中的一个磁控管作为一个阴极来操作。
该遮蔽件600可以直接设置在该第一靶510A和一个衬底12之间。因此，该第一溅射靶510A可以被称一个为带阻挡的靶或带遮挡的靶510A，第二溅射靶510B可以被称为无阻挡的靶或者无遮挡的靶510B。带阻挡和无阻挡的靶510A，510B可以相对于该衬底12的移动方向D1以任何顺序设置。此外，一个工艺模块中可以包括多个带阻挡的靶和/或无阻挡的靶。
该遮蔽件600可包括一个矩形中央部分606，自该中央部分606的第一侧延伸的一个第一锥形部分602，以及自该中央部分606的相对第二侧延伸的一个第二锥形部分604。这里，一个遮蔽件的“锥形部分”是指在远离该中央部分606的方向上(诸如，在垂直于该衬底12通过该工艺模块501的移动方向D1的一个方向上)遮蔽件的表面积逐渐减小的部分。换言之，锥形部分在远离该衬底12的中央区域12C延伸的一个方向上可能覆盖该衬底12的逐渐减小的边缘区域12T或12B。
如图6A中所示，该第一锥形部分和第二锥形部分602、604可包括两个三角形突起，这些三角形突起沿远离该中央部分606的相对侧而延伸。然而，该第一锥形部分和第二锥形部分602、604可包括任何合适数量的突起。该第一锥形部分和第二锥形部分602、604可分别形成该遮蔽件600的Z字形或锯齿形的第一边缘和第二边缘602E、604E。
该第一锥形部分602和第二锥形部分604可以构造为部分覆盖该衬底12的顶部边缘区域12T和底部边缘区域12B，而该中央部分606可以构造为实质上覆盖衬底12的全部或中央区域12C。特别地，该第一锥形部分和第二锥形部分602、604的表面积可随着距该中央部分606的距离的减小而增加。
在沉积的过程中，当该衬底12在方向D1上移动经过靶510A时，该第一锥形部分和第二锥形部分602、604控制溅射靶材的沉积以分别在该衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T、12B上形成第一层和第二层556、558。特别地，该第一锥形部分和第二锥形部分602、604构造为使从该衬底12的顶部边缘和底部边缘到该衬底12的中央区域12C的膜沉积比率逐渐降低。
然后，该衬底12移动经过该无阻挡的靶510B，使得来自该无阻挡的靶510的溅射靶材沉积在该衬底12的整个表面上，并形成该靶材的一个单层560。在一些实施方式中，该层560可以是例如一个n掺杂半导体层，一个第二电极、或一个抗反射层。
图5B是根据本披露不同实施方式的工艺模块501的局部透视图，该工艺模块包括一个修改的阻挡遮蔽件610。该遮蔽件610类似于遮蔽件600，因此将仅详细讨论它们之间的差异。另外，图5B中省略了一个无阻挡的靶和相应的多个元件。
参照图5B，该遮蔽件610包括设置在一个矩形中央部分616的相对侧上的第一锥形部分和第二锥形部分612、614。该第一锥形部分和第二锥形部分612、614可各自包括一个三角形突起并可形成该遮蔽件610的V形第一边缘和第二边缘612E、614E。
在图5B所展示的实施方式中，该第一锥形部分和第二锥形部分612、614构造为使得该遮蔽件620部分地覆盖该衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T、12R。当该衬底12移动经过该靶510时，该第一锥形部分和第二锥形部分612、614控制在衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T，12R上膜的形成。特别地，该第一锥形部分和第二锥形部分612、614构造为使膜的沉积比率从该衬底12的顶部边缘和底部边缘到该衬底12的中央区域12C逐渐降低。
图5C为根据本披露不同实施方式的工艺模块501的局部透视图，该工艺模块包括一个修改的阻挡遮蔽件620。图5C类似于图5B，因此将仅详细讨论它们之间的差异。
参照图5C，该遮蔽件620包括设置在一个矩形中央部分626的相对侧上的第一锥形部分和第二锥形部分622、624。该第一和第二锥形部分622、624可以是带凹口的，使得该遮蔽件610的第一边缘和第二边缘622E、624E部分是U形或V形的。尽管图5C中示出了该遮蔽件620包括含单个凹口的第一锥形部分和第二锥形部分622，但本披露不限于单个凹口，例如，该第一锥形部分和第二锥形部分622可各自包括多个凹口。
在图5C所展示的实施例中，该第一锥形部分和第二锥形部分622、624构造为使得该遮蔽件620部分地覆盖该衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T、12R。当该衬底12移动经过靶510时，该第一锥形部分和第二锥形部分622、624控制在该衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T，12B上膜的形成。特别地，该第一锥形部分和第二锥形部分622、624构造为使膜沉积比率从该衬底12的顶部边缘和底部边缘到该衬底12的中央区域12C逐渐降低。
图5D为根据本披露不同实施例的工艺模块501的局部透视图，该工艺模块包括一个修改的阻挡遮蔽件630。图5D类似于图5B，因此将仅详细讨论它们之间的差异。
参照图5D，该遮蔽件630包括设置在一个矩形中央部分626的相对侧上的第一锥形部分和第二锥形部分622、624。该第一锥形部分和第二锥形部分622、624形成该遮蔽件630的弯曲的(例如，正弦形的)第一边缘和第二边缘632E、634E。
在图5D所展示的实施方式中，该第一锥形部分和第二锥形部分632，634构造为使得该遮蔽件630部分地覆该盖衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T、12B。当该衬底12移动经过靶510时，该第一锥形部分和第二锥形部分632、634控制在该衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T、12B上膜的形成。特别地，该第一锥形部分和第二锥形部分632、634构造为使膜沉积比率从该衬底12的顶部边缘和底部边缘到该衬底12的中央区域12C逐渐降低。
图5E为根据本披露不同实施例的工艺模块501的局部透视图，该工艺模块包括一个修改的阻挡遮蔽件630。图5E类似于图5B，因此将仅详细讨论它们之间的差异。
参照图5E，遮蔽件640包括形状是三角形的且设置在一个矩形中央部分646的相对侧上的第一锥形部分和第二锥形部分642、644。该第一锥形部分和第二锥形部分642、644形成该遮蔽件640的第一边缘和第二边缘642E、644E，该第一边缘和第二边缘相对于该衬底12的移动方向而言是倾斜的。换言之，该遮蔽件640可以是梯形的。
在图5E所展示的实施方式中，该第一锥形部分和第二锥形部分642、644构造为使得该遮蔽件640部分地覆盖该衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T、12B。当该衬底12移动经过靶510时，该第一锥形部分和第二锥形部分642、644控制在该衬底12的顶部边缘区域和底部边缘区域12T，12B上膜的形成。特别地，该第一锥形部分和第二锥形部分642、644构造为使膜沉积比率从该衬底12的顶部边缘和底部边缘到该衬底12的中央区域12C逐渐降低。
图6A是工艺模块501的局部透视图，该工艺模块包括一个对比实施例阻挡遮蔽件550。图6B是在下面的情况下一个衬底的不同区域处沉积比率的对比图：用一个矩形对比遮蔽件(如遮蔽件550)和一个包括多个锥形部分的示例性遮蔽件(诸如遮蔽件600，610，630，640中的任一个)在一个沉积装置中沉积一种材料。图6A类似于图5B。因此，将仅详细讨论它们之间的差异。
参照图6A，该对比遮蔽件550总体上是矩形的并且设置在靶510和衬底12之间。当该衬底12经过该靶510时，遮蔽件550用于阻挡到该衬底12的中央区域12C上的沉积。换言之，该遮蔽件550用于控制沉积，使得在该衬底12的顶部和底部边缘区域12T、12B上分别形成第一膜和第二膜552、554。
可以通过调节该衬底12和该遮蔽件550之间的距离来控制这些膜552、554的边缘分布。然而，工艺和/或设计的约束可能使此类调节难以实施和/或可能限制调节距离。
参照图6B，与使用一个示例性遮蔽件时相比，当使用该对比遮蔽件时沉积比率在该衬底的中央区域的相对侧处变化得更快。相应地，与使用一个对比遮蔽件形成的膜相比，使用一个示例性遮蔽件形成的膜可能在邻近该衬底的中央区域处更大地变少(例如，可以有一个更低的斜率)。因此，与一个传统遮蔽件相比，这些示例性遮蔽件提供了改进的边缘沉积控制和沉积均匀性。
图7是根据本披露不同实施方式的展示一种溅射沉积方法的工艺流程图。该方法可以涉及使用如以上关于图2和图3所讨论的一个沉积系统，其中该沉积系统包括至少一个含阻挡遮蔽件(如以上关于图5A-5E所讨论的)的工艺模块。
参照图2、3、5A-5E和7，在步骤700中，该方法可以包括在一个衬底上形成一个第一或背面电极。例如，在该衬底移动通过该第一工艺模块200时，可以在该衬底上沉积该第一电极。
在步骤710中，可以在该第一电极上形成一个吸收层(即，p掺杂半导体层)。例如，在该衬底移动通过该第二工艺模块300时，可以在该衬底上沉积该吸收层。
在步骤720中，可以在该吸收层上形成一个n掺杂半导体层。例如，在该衬底移动通过该第三工艺模块400时，可以在该衬底上沉积该n掺杂半导体层。
在步骤730中，可以在n掺杂半导体层上形成一个第二电极。例如，在该衬底移动通过该第四工艺模块500时，可以在该衬底上沉积该第二电极。
步骤720和/或730可以包括使用如上所述的带阻挡的靶和无阻挡的靶。例如，该第二电极可以通过以下方式形成：使用一个带阻挡的靶在该衬底的第一边缘区域和第二边缘区域上形成多个靶材层，并且然后使用一个无阻挡的靶在该衬底的边缘区域和中央区域上形成一个靶材层。任选地，可以使用一个无阻挡的靶在该衬底的边缘和中央区域上形成一个靶材层，并且然后可以使用一个带阻挡的靶在该衬底的边缘区域上形成多个靶材层。
可任选地，该方法可以包括步骤740，其中可在该衬底上形成多个附加层。例如，可选步骤740可以包括在该衬底上形成一个抗反射层和/或一个保护层。
虽然把溅射描述为将所有层沉积到衬底上的优选方法，但是也可以通过MBE、CVD、蒸发、电镀等来沉积一些层。
应理解，本发明不限于以上描述和在此展示的这个或这些实施方式和这个或这些实施例，而是包括任何和所有落入所附权利要求范围内的变体。例如，从权利要求和说明书中明显看出，并非所有方法步骤都需要以所展示或要求保护的精确顺序来进行，而是以允许适当形成本发明的光伏电池的任何顺序来进行。

Claims (20)

1.一种溅射沉积系统，包括一个工艺模块，所述工艺模块包括：
一个真空外壳，配置为接收一个移动衬底；
一个第一溅射靶，设置在所述真空外壳中并且包括一种靶材；以及
一个遮蔽件，设置在所述第一溅射靶和所述衬底之间，所述遮蔽件具有上边缘和下边缘，
其中所述上边缘和所述下边缘各自的至少一部分是不平行于所述衬底经过所述第一溅射靶的移动方向的。
2.如权利要求1所述的沉积系统，其中：
所述上边缘和所述下边缘为锯齿形的，V形的或正弦形的；或者
所述上边缘和所述下边缘具有一个或多个V形的或U形的凹口。
3.如权利要求1所述的沉积系统，进一步包括一个无遮挡的第二溅射靶，所述第二溅射靶设置在所述真空外壳中并且包括一种靶材。
4.如权利要求3所述的沉积系统，其中所述真空外壳包括：
一个第一真空室，用于放置所述第一靶；以及
一个第二真空室，用于放置所述第二靶。
5.如权利要求3所述的沉积系统，其中所述第一靶和所述第二靶包括相同类型的靶材。
6.如权利要求5所述的沉积系统，其中所述靶材包括一种透明导电氧化物。
7.如权利要求6所述的沉积系统，其中所述透明导电氧化物包括：氧化铟锡、氧化锌、或掺杂氧化锌。
8.如权利要求1所述的沉积系统，其中所述沉积系统进一步包括至少一个卷轴或卷，该至少一个卷轴或卷配置为以一个垂直定向沿着从所述真空外壳上的输入端口到所述真空外壳上的输出端口的第一方向连续移动所述衬底。
9.如权利要求1所述的沉积系统，进一步包括多个附加的工艺模块，所述附加的工艺模块配置为在所述衬底上沉积多种溅射材料。
10.一种溅射沉积系统，包括：
一个真空外壳，配置为接收在一个移动方向上移动的一个衬底；
一个溅射系统，包括一个第一溅射靶，所述第一溅射靶位于所述真空外壳中，并且包括一种靶材；以及
一个遮蔽件，设置在所述第一溅射靶和所述衬底之间，所述遮蔽件包括：
一个矩形中央部分，构造为阻挡溅射材料沉积到所述衬底的中央区域上；
一个锥形第一部分，设置在所述中央部分的第一侧上，所述第一部分形成所述遮蔽件的第一边缘；以及
一个锥形第二部分，设置在所述中央部分的相对的第二侧上，所述第二侧形成所述遮蔽件的第二边缘，
其中所述锥形第一部分构造为在一个垂直于所述衬底的所述移动方向的第一方向上覆盖逐渐减少的所述衬底的顶部边缘区域，这样使得所述锥形第一部分构造为在一个垂直于所述第一方向的第二方向上阻挡逐渐更多的所述溅射材料沉积到所述顶部边缘区域；以及
其中所述锥形第二部分构造为在所述第二方向上覆盖逐渐减少的所述衬底的底部边缘区域，这样使得所述锥形第二部分构造为在所述第一方向上阻挡逐渐更多的所述溅射靶材沉积到所述底部边缘区域。
11.如权利要求10所述的沉积系统，其中所述第一边缘和所述第二边缘各自的至少一部分是不平行于所述衬底经过所述遮蔽件的移动方向的。
12.如权利要求10所述的沉积系统，其中
所述第一边缘和所述第二边缘为锯齿形的，V形的或正弦形的；或者
所述第一边缘和所述第二边缘包括至少一个V形的或U形的凹口。
13.如权利要求10所述的沉积系统，进一步包括一个设置在所述真空外壳中的无遮挡的第二溅射靶，所述第二溅射靶包括与所述第一溅射靶相同类型的靶材。
14.如权利要求13所述的沉积系统，其中
所述第一溅射靶设置在所述真空外壳的第一室中；并且
所述第二溅射靶设置在所述真空外壳的第二室中。
15.一种溅射沉积方法，其中，包括：
移动一个衬底通过一个真空外壳；
使用一个第一溅射靶和一个设置在所述第一溅射靶与所述衬底之间的遮蔽件将溅射靶材选择性地沉积到所述衬底的相对的边缘区域上；并且
使用一个无遮挡的第二溅射靶将溅射靶材沉积在所述衬底的所述边缘区域上和设置在所述边缘区域之间的所述衬底的中央区域上，
其中所述第一溅射靶包括一个具有上边缘和下边缘的遮蔽件，并且所述上边缘和所述下边缘各自的至少一部分是不平行于所述衬底经过所述第一溅射靶的移动方向的。
16.如权利要求15所述的方法，其中
所述遮蔽件的所述上边缘和所述下边缘为锯齿形的，V形的或正弦形的；或者
所述遮蔽件的所述上边缘和所述下边缘具有一个或多个V形的或U形的凹口。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述第一溅射靶和所述第二溅射靶设置在单独的真空室中。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述第一溅射靶和所述第二溅射靶每个包括一个磁控管和相同类型的靶材。
19.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
在所述衬底上形成一个第一电极；并且
在所述第一电极上形成一个吸收层，
其中使用所述第一溅射靶和所述第二溅射靶包括在所述吸收层上形成一个n掺杂半导体层。
20.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
在所述衬底上形成一个第一电极；
在所述第一电极上形成一个吸收层，
在所述吸收层上形成一个n掺杂半导体层，
其中使用所述第一溅射靶和所述第二溅射靶包括在所述n掺杂半导体层上形成一个透明第二电极。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022513848A (ja) * 2018-12-17 2022-02-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板上にデバイスを形成する方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904503A (en) * 1974-05-31 1975-09-09 Western Electric Co Depositing material on a substrate using a shield
US4315960A (en) * 1980-05-28 1982-02-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of making a thin film
US20040063320A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Hollars Dennis R. Manufacturing apparatus and method for large-scale production of thin-film solar cells
CN1703782A (zh) * 2002-09-30 2005-11-30 米亚索尔公司 薄膜太阳能电池大规模生产的制造装置与方法
CN101368261A (zh) * 2007-07-18 2009-02-18 应用材料公司 在衬底上沉积层的溅射涂覆装置以及方法
US20130337602A1 (en) * 2012-06-18 2013-12-19 Miasole Sputtering Target Including a Feature to Reduce Chalcogen Build Up and Arcing on a Backing Tube
US9303316B1 (en) * 2010-01-15 2016-04-05 Apollo Precision Kunming Yuanhong Limited Continuous web apparatus and method using an air to vacuum seal and accumulator
CN105695944A (zh) * 2016-04-27 2016-06-22 芜湖真空科技有限公司 溅射镀膜机构
CN107316916A (zh) * 2016-04-27 2017-11-03 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 降低半导体器件的透明导电氧化物层中钠浓度的方法
CN107686975A (zh) * 2016-08-03 2018-02-13 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 温控硫族元素蒸气分配装置及均匀沉积铜铟镓硒的方法
CN207552434U (zh) * 2017-12-14 2018-06-29 米亚索乐装备集成（福建）有限公司 一种用于太阳能电池的溅射镀膜装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904503A (en) * 1974-05-31 1975-09-09 Western Electric Co Depositing material on a substrate using a shield
US4315960A (en) * 1980-05-28 1982-02-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of making a thin film
US20040063320A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Hollars Dennis R. Manufacturing apparatus and method for large-scale production of thin-film solar cells
CN1703782A (zh) * 2002-09-30 2005-11-30 米亚索尔公司 薄膜太阳能电池大规模生产的制造装置与方法
CN101368261A (zh) * 2007-07-18 2009-02-18 应用材料公司 在衬底上沉积层的溅射涂覆装置以及方法
US9303316B1 (en) * 2010-01-15 2016-04-05 Apollo Precision Kunming Yuanhong Limited Continuous web apparatus and method using an air to vacuum seal and accumulator
US20160190383A1 (en) * 2010-01-15 2016-06-30 Beijing Apollo Ding Rong Solar Technology Co., Ltd . Continuous web apparatus and method using an air to vacuum seal and accumulator
US20130337602A1 (en) * 2012-06-18 2013-12-19 Miasole Sputtering Target Including a Feature to Reduce Chalcogen Build Up and Arcing on a Backing Tube
CN105695944A (zh) * 2016-04-27 2016-06-22 芜湖真空科技有限公司 溅射镀膜机构
CN107316916A (zh) * 2016-04-27 2017-11-03 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 降低半导体器件的透明导电氧化物层中钠浓度的方法
CN107686975A (zh) * 2016-08-03 2018-02-13 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 温控硫族元素蒸气分配装置及均匀沉积铜铟镓硒的方法
CN207552434U (zh) * 2017-12-14 2018-06-29 米亚索乐装备集成（福建）有限公司 一种用于太阳能电池的溅射镀膜装置

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