CN112996949A - 用于将第一层和第二层沉积在基板上的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于将第一层沉积在柔性条状或片状基板上并将第二层沉积在第一层上的系统和方法。所述系统包括：第一类型的第一沉积单元，其设置有第一支撑体；输送装置，所述输送装置用于沿支撑体的径向外侧在平行于第一支撑体的第一中心线延伸的输送方向上输送基板。在第一沉积单元的下游，所述系统还包括：第二沉积单元，所述第二沉积单元设置有第二支撑体，所述第二支撑体具有与第一中心线对齐的第二中心线；以及缠绕装置，其用于使基板保持在缠绕状态，基板缠绕在第一支撑体和第二支撑体的径向外侧的至少一部分上。

Description

用于将第一层和第二层沉积在基板上的系统和方法

本发明涉及一种用于将第一层沉积在柔性条状或片状基板上并将第二层沉积在第一层上的系统。

欧洲出版物EP 2557198 A1描述了用于将原子层沉积在条状基板上的许多装置。来自该出版物的图11b的变体的简要描述涉及滚筒，所述滚筒设置有沉积头并且能够绕其轴线旋转。以不再进一步解释的方式，将基板缠绕在滚筒的圆形径向外侧的最大部分上，在根据上述图11b的横截面中，基板的缠绕部分的长度等于基板的宽度。

本发明的一个目的是提供一种系统，通过该系统，可以以有效的方式将至少两个层沉积在基板上，例如用于太阳能电池的基板。为此，根据第一方面，本发明提供一种根据权利要求1所述的系统。这种系统适合以高效、自动化和(如果需要)连续的方式将至少两个层沉积在基板上。本发明特别针对在厚度在1μm与2mm之间的例如(柔性)玻璃、铝或塑料基板上使用。附带地，在这种情况下，(一方面)基板与(另一方面)至少两个沉积层之间不必存在(永久性)结合。因此，基板不一定是成品的一部分。成品可以例如是具有例如几纳米厚度的膜。

在横截面上看，即与输送方向成直角，所用支撑体的尺寸实际上将根据基板的尺寸进行调整，更具体地在条状基板的情况下，将根据基板的宽度进行调整。在输送方向上看，沉积单元的长度(更具体地沉积单元的尺寸)在很大程度上确定系统的容量。对于根据本发明的系统，所使用的支撑体的直径通常可以在0.25米与2.5米之间，而所使用的沉积单元的长度通常可以在0.25米与4.0米之间，附带地，其长度可以彼此相等或彼此不同。

如果系统仅包括单个沉积单元，则仍将在下文中讨论的本发明或至少优选实施例的优点也可能是相关的。在这种情况下，这是一种用于将层沉积在柔性条状或片状基板上的系统，所述系统包括用于沉积层的沉积单元，所述沉积单元设置有支撑体，所述支撑体具有中心线并具有相对于中心线旋转对称的径向外侧，所述系统还包括：输送装置，其用于沿着支撑体的径向外侧在平行于支撑体的中心线延伸的输送方向上输送基板；以及缠绕装置，其用于在基板的输送方向上运输期间使基板保持在缠绕状态，所述基板被保持缠绕在支撑体的径向外侧的至少一部分(优选地最大部分或一半以上)上或整个径向外侧上。

本发明特别适合与空间原子层沉积(S-ALD)类型、化学气相沉积(CVD)类型、溅射类型或喷涂类型的沉积单元一起使用。与这些类型相关联的工艺本身对于本领域技术人员来说是已知的，尤其是可以借助这些技术将诸如原子层的层沉积在基板上的事实。本发明依次在基板上使用相同或不同的沉积工艺。因此，可以沉积不同的层，例如那些在太阳能电池、显示器和柔性电子器件(薄膜电子器件)中使用的层，在这种情况下，基板可以相对较大，并且可以例如被处理以形成大的显示器，例如在电影院中使用的尺寸为6×10米的显示器。此外，本发明提供的优点是，为了沉积第一层和第二层，不必使基板在这些沉积之间变形，使得基板上的机械载荷可以保持有限，此外，系统可以具有相对简单的设计。

如果第一类型和第二类型彼此不同，则本发明的优点可能特别相关。在这种情况下，第一类型和第二类型可以适于第一层和第二层必须满足的要求，例如关于其成分、厚度或结构的要求。如果相应的沉积单元是模块化设计，则可以相对容易地改变它们，其结果是系统可以以灵活的方式使用，以便将所需的层沉积在基板上。

另一方面，取决于系统的应用，如果第一类型和第二类型实际上彼此相同，则本发明的优点也可能相关。一般来说，系统还可以包括两个以上的沉积单元，在这种情况下，甚至可以有三个或更多个不同类型的沉积单元，其轴线彼此对齐。

本发明非常适合用于空间原子层沉积(S-ALD)类型的一个或多个沉积单元。在这种情况下，与S-ALD类型的沉积单元相关联的支撑体是圆柱形的，具有中心线，并且在其径向外侧上具有弓形或圆形沉积表面。在这种情况下，S-ALD类型的沉积单元还设置有用于将前驱气体供应到其沉积表面的气体供应装置，以及用于以旋转方式围绕中心线驱动支撑体的第一驱动装置，支撑体被配置成经由其沉积表面将前驱气体供应到缠绕在支撑体上的基板的内侧，以便由于前驱气体在基板上或附近发生化学反应而在基板的内侧上或至少在基板的内侧上沉积层。本领域技术人员本身例如从欧洲出版物EP 2557198中已知S-ALD工艺，因此不必在本文件中更详细地解释。S-ALD工艺可以简明地描述为这样一种工艺，其中前驱气体被循环地供应到基板，并且前驱气体的原子附着到基板上，并且随后反应气体被供应到基板，基板与前驱气体发生化学反应，从而在基板上形成原子层。在相应气体的供应之间，从基板上抽吸气体，以防止上述化学反应发生在其他位置处而不是基板上，或发生不需要的或寄生的沉积。

为了防止在缠绕状态下基板的不希望的变形并且防止沉积表面与基板的内侧之间的物理接触，如果沉积单元(例如S-ALD类型的沉积单元，但是也包括如上所述的其他类型的沉积单元，例如在溅射、化学气相沉积和喷涂过程中)包括用于在基板的外侧上产生减压的真空装置，则可以是有利的。这种减压可以用于从基板的内侧向基板上施加径向向外的推力，以补偿由于基板与沉积体的径向外侧之间的减压而作用在基板上的径向向内的推力。上述径向向外的推力可以用于从相应支撑体的径向外侧(更具体地是沉积表面)以一定(小)距离径向向外移动基板，在这种情况下，基板保持圆柱形。沉积表面与基板之间的物理接触可以导致对沉积工艺的干扰和对基板或沉积在基板上的一个或多个层的损坏。

当使用设计为没有第二沉积单元的系统时，在前段中描述的可选措施也可能是有利的。在这种情况下，这涉及一种用于将层沉积在柔性条状或片状基板上的系统，所述系统包括用于沉积层的沉积单元，例如S-ALD类型的沉积单元，所述沉积单元设置有支撑体，所述支撑体具有中心线并具有相对于中心线旋转对称的径向外侧，所述系统还包括：输送装置，其用于沿着支撑体的径向外侧在平行于支撑体的中心线延伸的输送方向上输送基板；以及缠绕装置，其用于使基板保持在缠绕状态，所述基板被保持缠绕在支撑体的径向外侧的至少一部分(优选地最大部分或一半以上)上或整个径向外侧上，其中，沉积单元包括用于在基板的外侧上产生减压的真空装置。

特别地，如果第一类型和第二类型是空间原子层沉积(S-ALD)类型，则其可以是有用的。这种系统可以有利地用于例如CIGS类型的太阳能电池板的生产，更具体地，用于依次沉积如与CIGS类型的太阳能电池板一起使用的ZN(O,S)层、所谓的缓冲层、和ZnO:Al层、所谓的窗口层。

可选地，与S-ALD类型的至少一个沉积单元的使用组合，在本发明的范围之内，还可能的是第一类型和/或第二类型是喷涂类型，其中，喷涂类型的沉积单元包括具有中心线的喷涂体，所述中心线与支撑体的中心线重合，所述支撑体与喷涂类型的沉积单元相关联，并且所述喷涂体设置有喷嘴，所述喷嘴用于将要沉积的喷涂材料从喷嘴喷涂到基板的内侧，所述基板缠绕在支撑体上，用于将喷涂材料的层沉积在基板的内侧上或至少在基板的内侧上。在将根据本发明的系统应用于生产CIGS类型的太阳能电池板的上述示例中，例如，喷涂类型的沉积单元可以有利地用于沉积CIGS层，如与CIGS类型的太阳能电池板一起使用的CIGS层。

如果喷涂类型的沉积单元设置有第二驱动装置以用于以旋转的方式围绕喷涂体的中心线驱动喷涂体，则通过喷涂类型的沉积单元沉积的层的层厚度的均匀性可以因此得到改进。

根据另一个可能的实施例，第一支撑体和/或第二支撑体是环状或盘状。一般来说，并且特别是当使用环状或盘状支撑体时，沉积单元也可以设置有两个或更多个支撑体。

为了防止支撑体(的径向外侧)与基板的内侧之间的接触，如果在第一支撑体和/或第二支撑体的径向外侧上设置开口以允许气体在径向向外的方向上通过这些开口，则可能更有利地用于在使用中在缠绕在第一支撑体和/或第二支撑体上的基板的内侧与相应的第一支撑体和/或第二支撑体之间形成气体层或基板的气体轴承。这种接触可能导致基板的损坏或沉积在基板上游的层的损坏。

特别是为了大规模生产，如果输送装置在第一沉积单元的上游侧上设置有第一变形装置以用于在输送基板过程中使基板从基板的平坦状态变形为缠绕状态，和/或如果输送装置在第二沉积单元的下游侧上设置有第二变形装置以用于在输送基板过程中使基板从基板的缠绕状态变形为平坦状态，则可能是更有利的。所述变形装置可以有利地包括引导面，所述引导面在两个垂直方向上弯曲，用于引导基板，以沿相应的引导面在输送基板过程中使基板从平坦状态变形为缠绕状态，反之亦然。

当使用设计为没有第二沉积单元的系统时，在以上段中描述的可选措施也可能是有利的。在这种情况下，这涉及用于将层沉积在柔性条状或片状基板上的系统，所述系统包括用于沉积层的沉积单元，优选地S-ALD类型的沉积单元，所述沉积单元设置有支撑体，所述支撑体具有中心线并具有相对于中心线旋转对称的径向外侧，所述系统还包括：缠绕装置，其用于使基板保持在缠绕状态，所述基板缠绕在支撑体的径向外侧的至少一部分上，优选地最大部分或一半以上部分上，并且其中，输送装置在沉积单元的上游侧上设置有第一变形装置，用于在输送基板过程中使基板从基板的平坦状态变形为缠绕状态，和/或如果输送装置在沉积单元的下游侧上设置有第二变形装置，用于在输送基板过程中使基板从基板的缠绕状态变形为平坦状态。

如果输送装置包括在第一沉积单元的上游侧上的用于支撑基板的卷和使基板的卷退绕的退绕体，和/或如果输送装置包括在第二沉积单元的下游侧上的用于支撑基板和使其卷绕以形成卷的卷绕体，则大规模生产可以更受益。在这种情况下，用于在输送方向上输送基板的驱动力或至少支撑力可以有利地由用于以旋转方式驱动卷绕体的第三驱动装置提供。

特别是对于与只能承受有限机械载荷的易碎基板一起使用，系统可以有利地以以下方式配置，即输送装置包括用于在基板的缠绕状态下在基板的外侧上支撑基板的环形柔性支撑带、以及在第一沉积单元的上游侧上的第一循环体、在第二沉积单元的下游侧上的支撑带缠绕在其上的第二循环体、以及第四驱动装置，所述第四驱动装置用于以以下方式驱动支撑带，即在使用过程中，支撑带在由支撑带支撑基板的区域中与基板一起在输送方向上移动。使用这种支撑带可以改进基板在缠绕状态的尺寸稳定性，并因此改进基板的内侧与支撑体的径向外侧之间的距离的恒定性。

当使用配置为没有第二沉积单元的系统时，在以上段中描述的可选措施也可能是有利的。在这种情况下，这涉及用于将层沉积在柔性条状或片状基板上的系统，所述系统包括用于沉积层的沉积单元，优选地S-ALD类型的沉积单元，所述沉积单元设置有支撑体，所述支撑体具有中心线并具有相对于中心线旋转对称的径向外侧，所述系统还包括缠绕装置，该缠绕装置用于使基板保持在缠绕状态，所述基板缠绕在支撑体的径向外侧的至少一部分上，优选地最大部分或一半以上部分上，并且其中，输送装置包括：环形柔性支撑带，其用于在基板的缠绕状态下在基板的外侧上支撑基板；以及在第一沉积单元的上游侧上的第一循环体、在第二沉积单元的下游侧上支撑带缠绕在其上的第二循环体、以及第四驱动装置，所述第四驱动装置用于以以下方式驱动支撑带，在使用过程中，在由支撑带支撑基板的区域中，支撑带与基板一起在输送方向上移动。

在实际实施例中，缠绕装置包括在第一支撑体和第二支撑体的外侧上的两个细长引导构件，所述细长引导构件彼此平行地延伸并延伸至输送方向，用于在其相对纵向边缘上引导支撑带。为此，支撑带可以例如在这些纵向边缘上设置有加厚部分，这有助于支撑带与引导构件之间的配合。

在另一实际实施例中，缠绕装置包括在第一支撑体和第二支撑体的外侧上的两个细长缠绕构件，所述细长缠绕构件彼此平行地延伸并延伸至输送方向，用于将支撑带缠绕在其纵向边缘附近。

如上所述，很容易将系统配置为具有两个以上的沉积单元。因此，一个实施例提到，系统包括用于沉积至少一个其他层的至少一个其他沉积单元，至少一个其他沉积单元中的每一个包括其他支撑体，所述支撑体具有与第一中心线和与第二中心线对齐的其他中心线，每个其他沉积单元为第一类型、第二类型或其他类型。

还可以有利的是，系统还包含与上述沉积单元相反的单元，这些单元不被配置成沉积层，而是处理这些层和/或基板。在这种情况下，系统的另一个实施例还包括激光处理单元，激光处理单元用于用至少一个激光束处理基板、第一层和/或第二层，激光处理单元具有第三支撑体，所述第三支撑体具有第三中心线并具有相对于第三中心线旋转对称的径向外侧，其中，第三中心线与第一中心线对齐。在这种情况下，激光处理单元将非常适合例如激光划线类型，其中激光束的处理被配置为从第一层、第二层和/或基板去除局部材料或影响材料的性能。为此，激光处理单元包括至少一个激光头，所述激光头设置在第三支撑体的径向外侧的内侧上。

这种激光处理单元也可以用于不包括沉积单元的系统中。在这种情况下，这涉及一种用激光束处理柔性条状或片状基板和/或至少沉积在基板上的层的系统，所述系统包括用于用至少一个激光束处理基板和/或至少沉积在基板上的层的激光处理单元，所述激光处理单元设置有支撑体，所述支撑体具有中心线和相对于中心线旋转对称的径向外侧，所述系统还包括输送装置，输送装置用于沿着支撑体的径向外侧在平行于支撑体的第一中心线延伸的输送方向上输送基板，所述系统还包括缠绕装置，缠绕装置用于在输送方向上输送的过程中使基板保持在缠绕状态，所述基板缠绕在支撑体的径向外侧的至少一部分(优选地最大部分或一半以上)上或整个径向外侧上。

本发明还涉及在如上所述的根据本发明的系统中用作第一沉积单元或第二沉积单元的沉积单元以及在如上所述的系统中使用的激光处理单元。

根据另一方面，本发明还涉及一种通过使用如上所述的根据本发明的系统将第一层沉积在柔性条状或片状基板上和将第二层沉积在第一层上的方法。所述方法包括如权利要求24所述的步骤。基于对根据本发明的系统的以上描述，本领域技术人员已经清楚地认识到与这种方法相关联的优点。

在所述系统包括激光处理单元的情况下，例如对于所谓的激光划线，所述方法还可以包括用具有至少一个激光束的激光处理单元处理基板、第一层和/或第二层的步骤。

将通过以下附图的描述来更详细地解释本发明，其中：

图1示出了根据本发明的系统的等距整体视图；

图2示出了来自图1的系统的四个连续沉积单元；

图3示出了在S-ALD类型的沉积单元的位置处穿过系统的横截面；

图4a和图4b分别示出了系统的第一引导体的等距视图和前视图；

图5示出了S-ALD类型的第一沉积单元；

图6示意性地示出了在S-ALD类型的沉积单元的位置处的系统的横截面；

图7a示出了形成系统的一部分的溅射类型沉积单元的分解图；

图7b示出了来自图7a的沉积单元的细节的等距纵向截面；

图8示出了形成系统的一部分的喷涂类型的沉积单元；

图9示意性地示出了基板上的四层构造的侧视图；

图10示出了激光划线类型的激光处理单元。

图1示出了根据本发明的用于将层沉积在柔性条状基板2上的系统1。在其上游侧3上，系统包括退绕辊(未示出)，从所述退绕辊退绕条状基板2。在系统1的下游侧4上，系统1还包括卷绕辊(未示出)，在卷绕辊上再次卷绕带状基板2，系统1以下文将更详细解释的方式将许多层沉积在所述带状基板上。该卷绕辊以旋转方式被驱动，其结果是条状基板2在输送方向5上移动。

系统1还包括框架6，并且在输送方向5上看，依次包括第一引导体7(也参见图4a和图4b)、配置为真空管8的真空室、以及第二引导体9。在真空管8内，在输送方向5上看，系统在纵向位置X、XI、XII和XIII处依次包括沉积单元10、11、12和13(参见图2)，在所选示例性实施例中，每个沉积单元的长度为2.8米。将在下文更详细地描述这些沉积单元10-13，附带地，这些沉积单元也可以单独使用，也就是说没有任何其他沉积单元。

图4a和图4b示出了第一引导体7。第一引导体7具有在两个垂直方向上弯曲的第一引导面21。该曲率为使得第一引导面21从(在第一引导面21的横向边缘22的位置处的第一引导面21的上游侧上的)至少在垂直横截面上平坦的取向改变到(在与横向边缘22相对的第一引导面21的横向边缘23的位置处的第一引导面21的下游侧上的)至少基本上圆形的垂直横截面。在上侧上，所述圆形具有窄缝24。由于窄缝24，横向边缘23的长度小于圆形曲率半径r的两倍π，或小于具有曲率半径r的假设整圆的理论周长，在此范围内，横向边缘23定义了上述圆形，以下称为横向边缘23的弧长部分。另一方面，横向边缘23的弧长部分优选地大于上述理论圆周的0.75倍，或更优选地甚至大于上述理论圆周的0.9倍。横向边缘23的弧长部分在一定程度上小于横向边缘22的长度。

第一引导体7被框架25支撑，第一引导体例如可以配置为塑性变形金属板，所述框架进而被板体26支撑。板体26安装在框架6上，并且部分地延伸至第一引导体7和第二引导体9下方，并完全延伸至真空管8下方。板体26可以形成为单个部件，但也可以明显地由许多板部分构成。

第二引导体9具有与第一引导体7类似的设计，但是相对于假想垂直镜面是镜像的，所述假想垂直镜面在沉积单元11与12之间的位置处与输送方向5成直角延伸。

在第一引导体7的上游侧上，在板体26的水平的下方，系统1还包括导向辊31，并且在第二引导体9的下游侧上，同样地，在板26的水平的下方，系统1还包括第二导向辊32。导向辊31、32围绕其相应的轴线33、34以可旋转的方式连接到框架6，轴线33、34水平定向并且与输送方向5成直角延伸。两个导向辊31、32通过驱动装置(未示出，例如伺服电机)能够以可旋转的方式驱动。

例如由塑料或橡胶制成的环形柔性支撑带35缠绕在两个导向辊31、32上。在支撑带35的(在导向辊31、32的下侧之间延伸的)底部中，支撑带35水平且平坦地延伸。在延伸到导向辊31、32上方的顶部中，支撑带35被引导在第一引导体7和第二引导体9二者的引导面21之上，其结果是沿着第一引导面21的长度在输送方向5上观察，支撑带35的顶部从在第一引导体7的横向边缘22的位置处的平坦取向到在第一引导体7的横向边缘23的位置处的所谓缠绕取向。由于导向辊34的推动，在支撑带35在输送方向5上的运输过程中，输送带35保持这种缠绕状态，直到支撑带35到达第二引导体9的至少基本上圆形的横向边缘23'的瞬间，并在那里形成第二引导体9的第二引导面21′的弯曲形式，使得第二引导体9的横向边缘22′上的引导带35再次呈平面取向。作为第一引导体7和第二引导体9的替代方案，还可以在支撑带35的纵向边缘37a、37b上设置支撑带35，所述支撑带具有加厚部分38a、38b，这将在下文参考图6解释，或者可以设置有滚轮体，所述滚轮体在作为导轨49a、49b的引导体内运行，从而使平面变形为圆柱形，反之亦然。

支撑带35的宽度大于横向边缘23的弧长部分。这导致支撑带35在其两个相对纵向侧上通过窄缝24延伸，支撑带35的相对纵向边缘37a、37b朝上。在真空管8内，支撑带35在其上述纵向侧的位置处缠绕在两个相应的细长导杆36a、36b上，所述细长导杆彼此平行地延伸并延伸至输送方向5。

在其两个相对纵向边缘37a、37b上，支撑带35设置有加厚部分38a、38b(图6)。这些加厚部分可以例如通过使纵向边缘37a、37b上的支撑带35局部加厚而形成。替代地，支撑带35的纵向边缘37a、37b可以设置有腔室，所述腔室在支撑带35的长度上延伸，并且在其中包含加厚构件，例如花边或绳索。加厚部分38a、38b被引导到第一引导体7的下游侧上的导轨49a、49b中。如在图3中可见，这些导轨49a、49b附接在真空管8的内侧上，并沿真空管8的整个长度延伸到布置在真空管8内的沉积单元10-13的上方。

上述沉积单元12、13是空间原子层沉积(S-ALD)类型的沉积单元。可以通过其将原子层沉积在基板上的S-ALD工艺本身是本领域技术人员已知的，并且在上述欧洲出版物EP2557198中特别描述。因此，这里不需要详细解释S-ALD工艺。

特别参考图3、图5和图6，每个S-ALD类型的沉积单元12、13包括圆柱形沉积体41，在其径向外侧上设置沉积表面42，所述沉积表面在图6的横截面中为圆形。

在图6的示例中，沉积表面42包括五个沉积表面单元44，所述沉积表面单元一起形成整个沉积表面，并且每个沉积表面单元交替地包括四个气体供应单元45a-45d和四个气体排放单元46a-46d。气体供应单元45a–45d和气体排放单元46a–46d中的每个包括沉积表面42中的槽形孔43，用于经由这些孔43供应或排放气体，如将在下文解释的。用于每个气体供应单元45a-45d和气体排放单元46a-46d的孔43以规则的间距设置成一行，并且相应的行在沉积体41的整个长度上延伸。

按照S-ALD工艺的原理，在沉积体41在箭头52的方向上围绕其轴线旋转的过程中(仍将更详细地解释)，所谓的前驱气体经由气体供应单元45a中的开口供应到处于缠绕状态的基板2的内侧。前驱气体作为原子层附着在基板上。然后，气体排放单元46a再次吸出多余的前驱气体，即未附着在基板2上的前驱气体。在气体供应单元45c的位置处，经由其中的开口，向基板2的内侧供应反应气体，所述反应气体与附着在基板上的前驱气体发生反应，该反应导致在基板2的内侧上形成层。反应气体经由气体排放单元46c被吸出。在气体供应单元45a和邻近气体排放单元46a的组合与气体供应单元45c和邻近气体排放单元46c的组合之间，设置气体供应单元45b和邻近气体排放单元46b的组合或者气体供应单元45d和邻近气体排放单元46d的组合。经由气体供应单元45b和45d，惰性气体被供应到基板2的内侧，再次经由相关联的气体排放单元46b和46d被吸出。在这种情况下，惰性气体的作用是分离前驱气体和反应气体。

与沉积单元13一样，沉积单元12在其头部端部处还包括：至少基本上呈盘状的固定支撑体51，其同心地连接到相关联的沉积体41。支撑体51用于支撑基板2，附带地，S-ALD类型的每个沉积单元12、13的沉积体41也是如此。该支撑可以直接实现，也可以经由支撑体51与基板2之间的气体轴承实现。

在这种情况下，沉积体41能够通过驱动装置(未示出)根据箭头52相对于支撑体51围绕其轴线47旋转，所述驱动装置设置在一个或两个支撑体51内部。在上侧上，支撑体51设置有：窄耦合件53，四条管线54在其上侧上结束。因此，对于每个沉积单元12或13，总共有八条管线54。这些管线54中的每一条以通信方式连接到每个沉积表面单元44的四个气体供应单元45a-45d中的一个或气体排放单元46a-46d中的一个。为此目的，例如可以在支撑体51中在其面向沉积体41的相应侧上使用环形腔室。在使用中，由附图标记48共同表示的气体供应管线48a或气体排放管线48b连接在管线43的出口位置处，用于向相关联的气体供应单元45a-45d供应前驱气体、反应气体或惰性气体，或者用于经由相关联的气体排放单元46a-46d排放上述气体中的一种。

当使用系统1时，耦合件53在基板2的纵向边缘39a、39b之间以及在导杆36a、36b之间延伸。上述气体供应管线48a和气体排放管线48b穿过真空管8的在其上侧上的壁(图3)。在每个S-ALD类型的沉积单元12、13的两个耦合件53之间，沉积单元12、13设置有在沉积单元12、13的沉积体41的相应轴向长度上延伸的细长封闭体55。封闭体55位于基板2的纵向边缘39a、39b之间，并且封闭未被基板2包围的沉积表面42的一部分。封闭体55通过弹簧56保持在所需径向位置，所述弹簧的一端连接到真空管8的内侧，相对端连接到封闭体55。如果力作用在封闭体55上，例如由于封闭体55的相对侧上的压差导致封闭体55倾斜到与所需径向位置不同的径向位置，则弹簧将反向作用该倾斜，以迫使封闭体55返回到所需径向位置或将其保持在所需径向位置。

沉积单元11(图8)为喷涂类型。在两个相对侧面上，沉积单元11包括固定支撑体61，每个固定支撑体61的设计与支撑体51相同。在两个支撑体61与沉积单元11之间，管状部件63同轴地延伸，在其外侧上设置有喷嘴62。管状部件63的直径大约为支撑体61的直径的三分之一。经由在支撑体61的耦合件64中结束并且连接到管线66(图1)的管线65，可以向喷嘴62供应液体，以便经由喷嘴62朝向基板2的内侧喷射该液体，从而将层沉积在基板2上。在这种情况下，管状部件63还可以围绕其轴线相对于支撑体61旋转，这促进了在基板2上的沉积层的厚度的均匀分布。在支撑体61的外侧上设置有：吹嘴67，其在使用中可以在支撑体61与基板2之间提供气体轴承。可以经由特定管线65和66向吹嘴67供应气体。诸如吹嘴67的吹嘴的使用当然也可以与支撑体51或与支撑体71一起使用，所述支撑体51或支撑体71仍有待更详细地讨论并且与沉积单元10相关联。

此外，对于喷涂工艺而言，如果其在具有减压和/或特定气体成分的空间中进行，则可能是有帮助的。为此，气体喷嘴68设置在支撑体61的相互面对的侧面上，所述支撑体61连接到某些管线65和相关联的管线66。

沉积单元10(图7a和图7b)为溅射类型，并且在其轴向端部处具有盘状固定支撑体71。支撑体71在设计和功能上与支撑体51或61类似。在支撑体71之间，管状部件72延伸，其固定地连接到支撑体71。在管状部件72的内侧上设置有磁体73，该磁体在使用中围绕管状部件72的轴线旋转。这种旋转磁体的使用在出版物WO 2011/068263 A1中进行了描述，因此这里不必更详细地解释。

在替代实施例中，沉积单元不包括任何盘75，并且气体供应和排放经由支撑体71发生。

沉积单元10是溅射类型，更具体地是磁控管溅射类型，沉积单元10设置有多个复合盘75，在该示例中是五个，所述多个复合盘以相同的中间距离同心地连接到管状部件72。每个盘75包括两个盘体76、77，所述两个盘体相互抵靠着放置并在之间形成导管78，所述导管从管状部件72以分支延伸，所述分支以一个间距结束在盘75的圆周上。经由这些出口，可以为基板2和其外侧上的支撑带35形成气体轴承。

在盘75之间，在管状部件周围设置有靶管79。它们由通过溅射沉积在基板2上的材料制成。在溅射过程中，如本领域技术人员本身已知的，溅射气体被电离。气体离子被带负电压的靶管79和磁体73吸引，其结果是轰炸靶管79，并将材料从靶管79上击落。该材料随后将沉积在基板2上。

在管状部件72内部，设置了导管，例如用于冷却液的导管91，所述冷却液经由管线92供应到导管91，并且经由管线93从导管92移除。用于气体轴承的上述气体可以经由管线94、95供应。每个盘体76、77在相关联的盘75的外侧上设置有环96，真空开口97设置在该环96中。因此，可以在盘75之间的空间中形成减压区域。真空开口97可通信地连接到管线98、99。在上述环96的外侧上，还有溅射气体开口100，所述溅射气体开口可通信地连接到管线101、102，并且经由所述管线在使用中将溅射气体(例如氩气)供应到溅射气体开口100。

当使用系统1时，基板2从其退绕辊传递到支撑带35的上侧上。基板2沿着系统1在输送方向5上的输送过程中遵循支撑带35的形状。这意味着，同样在真空管8内部，在横截面上看，基板2呈现至少基本上是圆形的形状，在这种情况下，基板2位于支撑带35的内侧上，如特别是在图6中可以特别清楚地看到的。条状基板2的宽度略小于支撑带35的宽度。更具体地，条状基板2的宽度至少基本上等于横向边缘23的弧长部分的长度。

对于四个沉积单元10–13中的每一个，四个压力管线75连接到真空管8。通过压力管线75，可以在真空管8内部(更具体地，在基板2和支撑带35的外侧上)形成减压。因此，可以在基板2上施加力，其能够抵消基板2的内侧上的吸力或推力，以防止基板2的不希望的变形和/或基板2的内侧与沉积单元10-13的物理接触。支撑带35还有助于基板2的尺寸稳定性。

当基板2在输送方向5上被输送并且四个沉积单元10-13工作时，可以将四个层依次沉积在基板2上。更具体地，系统1提供了例如将这些用于生产本领域技术人员本身已知的基于CIGS的太阳能电池的可能性(见图9)，在这种情况下，溅射沉积单元10用于将厚度在500与1500nm之间的钼层81首先沉积在厚度在100nm与1mm之间(优选地，在100μm与2mm之间)的玻璃基板上，所述基板是柔性的，使得它能够遵循在平坦状态与缠绕状态之间的上述变形。随后，可以通过喷涂沉积单元11沉积厚度在1000与3000nm之间的CIGS层82。然后，使用S-ALD沉积单元12和13，可以依次沉积厚度在20与100nm之间的Zn(O，S)层83和厚度在50与150nm之间的ZNO:Al层84。如本领域技术人员本身已知的，在太阳能电池中，层81-84将分别用作背电极、吸收层、缓冲层和窗口层。

图9中的管线81′、82′、83′和84′的倾斜是系统1形成相应的层81、82、83和84的速度的标准，更具体地，是在其相应的沉积单元10、11、12和13的位置处。对于每个沉积单元10、11、12和13，基板沿沉积单元10、11、12和13通过的速度相等。附带地，也可以以逐步的方式操作系统1，在这种情况下，基板以逐步的方式沿着沉积单元通过，即，在过程中具有非恒定的速度，该非恒定速度甚至可以暂时为0m/sec。沉积单元10、11、12和13可以具有不同的长度，从而影响沉积在沉积单元10、11、12和13的位置处的相应的层81、82、83和84的厚度。

尽管已在上文中通过涉及包括有限厚度(例如小于500μm)的薄膜/箔状基板的条状基板的示例解释了本发明，但应理解，也可以将本发明用于单个片状基板，例如，长度在30cm与200cm之间并且宽度在30cm与200cm之间的片状基板。例如，这种基板可以放置在条状载体上，片状基板彼此正好相邻或略微重叠。对于片材，所述系统还可以包括单独的缠绕装置，以便将片材从平面形状变形为圆柱形，即，所述变形不是或至少不仅仅由位于下方的载体的变形引起。

尽管上文已经将各种沉积单元10、11、12和13及其变体描述为系统1的一部分，在系统1中，所有沉积单元10、11、12和13依次串联布置，但是也可以单独使用各种沉积单元10、11、12和13，例如，为了仅将单个层沉积在基板上，或者为了仅将一个沉积单元与一个或两个其他沉积单元组合使用，或者为了使用相同类型的多个沉积单元。

此外，可以设想的是，将各种沉积单元10、11、12或13设计为没有在基板2的纵向边缘之间突出的部件，例如耦合件53和64。这提供了在整个圆周上(也就是说超过360度或甚至稍微更大)围绕相应的沉积单元缠绕基板的可能性，使得基板的纵向边缘彼此邻接或重叠到某种程度。经由上述突出部件(例如耦合件53、64)进行的气体供应和排放将经由基板2的圆柱形部分的端部，例如经由V形区域(的点)进行，如在图1中可见，其由上述在相应的(组合的)一个沉积单元/多个沉积单元的上游侧和下游侧上的基板2的纵向边缘限定。这样的实施例对于相对较短的系统可能特别有利。

图10示出了激光处理单元103，更具体地，该激光处理单元103为激光划线类型。这种激光处理单元103可以特别有利地用于太阳能电池的生产中，但不仅限于此。激光处理单元103可以形成系统1的延伸，并且可以例如设置在沉积单元13的下游和与沉积单元13直接相邻。在其两个相对侧面上，激光处理单元103包括固定支撑体120，每个支撑体120的设计与支撑体51的设计相同。与S-ALD类型的每个沉积单元12、13的沉积体41一样，支撑体120用于支撑基板2。该支撑可以直接发生，也可以经由支撑体120与基板2之间的气体轴承发生，在支撑体120的外侧上的周向槽114中结束的端线可通信地连接到用于向槽114供应气体的管线110。在支撑体120之间，激光处理单元103还包括盘状处理体106，所述盘状处理体106具有多个(在本示例中为六个)激光头107，这些激光头以相同的径向间距定位。盘状处理体106能够围绕管108的轴线104旋转，并可以通过设置在一个或两个支撑体120或管108内部的驱动装置(未示出)，根据双箭头105相对于管108以平移来回移动。通过平移和旋转运动，激光头107附接到的盘状体106能够遵循基板上的图案，在这种情况下，考虑基板在与双箭头105平行的其输送方向上的速度。使用六个激光头107，将基板分为六个部分，其中每个激光头例如能够执行相同的运动。激光处理工艺可以受益于基板内侧上(即支撑体120之间)的减压和/或特定气体成分。为此，支撑体120的相互面对的侧面设置有气体喷嘴109，所述气体喷嘴可通信地连接到管线111。管线112连接到管状部件108并用于输送冷却液。盘状体108设置有向激光器提供电力的柔性电缆113。

Claims (25)

1.用于将第一层沉积在柔性条状或片状基板上和将第二层沉积在所述第一层上的系统，所述系统包括用于沉积所述第一层的第一类型的第一沉积单元，所述第一沉积单元设置有第一支撑体，所述第一支撑体具有第一中心线和相对于所述第一中心线旋转对称的径向外侧，所述系统还包括：输送装置，所述输送装置用于沿着所述支撑体的径向外侧在平行于所述第一支撑体的第一中心线延伸的输送方向上输送所述基板；以及在所述第一沉积单元下游的第二沉积单元，所述第二沉积单元用于将所述第二层沉积在所述第一层上，所述第二沉积单元设置有第二支撑体，所述第二支撑体具有与所述第一中心线对齐的第二中心线并具有相对于所述第二中心线旋转对称的径向外侧，所述系统还包括缠绕装置，所述缠绕装置用于使所述基板保持在缠绕状态，所述基板保持缠绕在所述第一支撑体和所述第二支撑体的径向外侧的至少一部分上，优选地最大部分上，或者保持缠绕在所述第一支撑体和所述第二支撑体的整个径向外侧上。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一类型和/或第二类型为空间原子层沉积(S-ALD)类型、化学气相沉积(CVD)类型、溅射类型或喷涂类型。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述第一类型和第二类型彼此不同。

4.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述第一沉积单元和/或所述第二沉积单元包括用于在所述基板的外侧上形成减压的真空装置。

5.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述第一类型和/或第二类型为空间原子层沉积(S-ALD)类型，其中，与所述S-ALD类型的沉积单元相关联的支撑体是圆柱形的，具有中心线，并且在其径向外侧上设置有弧形或圆形沉积表面，所述S-ALD类型的沉积单元还设置有用于向其沉积表面供应前驱气体的气体供应装置，并设置有用于以旋转方式围绕所述中心线驱动所述支撑体的第一驱动装置，所述支撑体被配置成经由所述支撑体的沉积表面将所述前驱气体供应到缠绕在所述支撑体上的基板的内侧，以便由于前驱气体在所述基板上或附近的化学反应而在所述基板的内侧上或至少在所述基板的内侧上沉积层。

6.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述第一类型和/或第二类型是喷涂类型，其中，所述喷涂类型的沉积单元包括具有中心线的喷涂体，所述中心线与所述支撑体的中心线重合，所述支撑体与所述喷涂类型的沉积单元相关联，并且所述喷涂体设置有喷嘴，所述喷嘴用于将要沉积的喷涂材料从所述喷嘴喷涂到缠绕在所述支撑体上的基板的内侧，用于将所述喷涂材料的层沉积在所述基板的内侧上或至少在所述基板的内侧上。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述喷涂类型的沉积单元设置有第二驱动装置，用于以旋转的方式围绕所述喷涂体的中心线驱动所述喷涂体。

8.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述第一支撑体和/或所述第二支撑体是环状或盘状。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，在所述第一支撑体和/或所述第二支撑体的径向外侧上设置有开口，用于允许气体以径向向外的方向通过这些开口，以在使用中在缠绕在所述第一支撑体和/或所述第二支撑体上的基板的内侧与相应的第一支撑体和/或第二支撑体之间形成气体层。

10.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述输送装置在所述第一沉积单元的上游侧上设置有第一变形装置，用于在所述基板的输送过程中使所述基板从所述基板的平坦状态变形为所述缠绕状态。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一变形装置包括第一引导体，所述第一引导体具有在两个垂直方向上弯曲的第一引导面，用于引导所述基板，以在所述基板沿所述第一引导面输送的过程中使所述基板从所述平坦状态变形为所述缠绕状态。

12.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述输送装置在所述第二沉积单元的下游侧上设置有第二变形装置，用于在所述基板的输送过程中使所述基板从所述基板的缠绕状态变形为平坦状态。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第二变形装置包括第二引导体，所述第二引导体具有在两个垂直方向上弯曲的第二引导面，用于引导所述基板，以在所述基板沿所述第一引导面输送的过程中使所述基板从所述缠绕状态变形为所述平坦状态。

14.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述输送装置包括在所述第一沉积单元的上游侧上的退绕体，用于支撑所述基板的卷和退绕所述基板的卷。

15.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述输送装置包括在所述第二沉积单元的下游侧上的卷绕体，用于支撑所述基板和卷绕所述基板以形成卷。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述输送装置包括第三驱动装置，用于以旋转方式驱动所述卷绕体。

17.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述输送装置包括：环形柔性支撑带，其用于在所述基板的缠绕状态下在所述基板的外侧上支撑所述基板；以及在所述第一沉积单元的上游侧上的第一循环体、在所述第二沉积单元的下游侧上所述支撑带缠绕在其上的第二循环体；以及第四驱动装置，所述第四驱动装置用于以以下方式驱动所述支撑带：在使用过程中，所述支撑带在所述支撑带支撑所述基板的区域中与所述基板一起在所述输送方向上移动。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述缠绕装置包括在所述第一支撑体和所述第二支撑体的外侧上的两个细长引导构件，所述细长引导构件彼此平行地延伸并延伸至所述输送方向，用于在其相对纵向边缘上引导所述支撑带。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述缠绕装置包括在所述第一支撑体和所述第二支撑体的外侧上的两个细长缠绕构件，所述细长缠绕构件彼此平行地延伸并延伸至所述输送方向，用于将所述支撑带缠绕在其纵向边缘附近。

20.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述系统包括用于沉积至少一个其他层的至少一个其他沉积单元，所述至少一个其他沉积单元中的每一个包括其他支撑体，所述支撑体具有与所述第一中心线和与所述第二中心线对齐的其他中心线，每个其他沉积单元为所述第一类型、第二类型或其他类型。

21.根据前述权利要求中一项所述的系统，其中，所述系统还包括激光处理单元，所述激光处理单元用于用至少一个激光束处理所述基板、所述第一层和/或所述第二层，所述激光处理单元设置有第三支撑体，所述第三支撑体具有第三中心线并具有相对于所述第三中心线旋转对称的径向外侧，其中，所述第三中心线与所述第一中心线对齐。

22.在根据前述权利要求中一项所述的系统中用作第一沉积单元或第二沉积单元的沉积单元。

23.在根据权利要求21所述的系统中使用的激光处理单元。

24.通过使用根据前述权利要求中一项所述的系统将第一层沉积在柔性条状或片状基板上和将第二层沉积在所述第一层上的方法，所述方法包括以下步骤：

所述输送装置沿所述第一支撑体和所述第二支撑体的径向外侧在输送方向上输送基板，

所述缠绕装置使所述基板保持所述缠绕状态，

所述第一沉积单元将所述第一层沉积在所述基板上，而所述基板处于所述缠绕状态，

所述第二沉积单元将所述第二层沉积在所述第一层上，而所述基板处于所述缠绕状态。

25.使用根据权利要求21所述的系统的根据权利要求24所述的方法，包括以下步骤：

所述激光处理单元用至少一个激光束处理所述基板、所述第一层和/或所述第二层。

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