CN1263166C - 多层物体退火处理的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

推荐了多层物体退火处理的方法和装置。多层物体有第一层和第二层，在退火期间由通过第一层接受第一个部分能量和通过第二层接受第二个部分能量，该装置的能源包括第一个能源和至少第二个能源；第二层对于电磁辐射有吸收；在退火期间第一层被安排在第一个能源和第二层之间，第二层被安排在第二个能源和第一层之间，在第二个能源和第二层之间的辐射场中安排了半透明物体，其对于电磁辐射有位于0.1-0.9之间的透射和一定的吸收。由此抑制在调温处理期间的温度不均匀性。

Description

多层物体退火处理的装置和方法
技术领域
本发明涉及到用于多层物体退火处理的装置，多层物体有第一层和至少第二层，通过第一层接受第一个部分能量和通过第二层接受第二个部分能量的多层物体接受能量，有至少一个能源。例如从EP0662247B1中已知这样的装置。除了装置之外介绍了用于多层物体退火处理的方法和多层物体。
背景技术
多层物体例如是这样制造的，在基体层(基质)上涂上一层功能层。因此功能层和/或基体层有所希望的物理(电的，机械的，等)和/或化学特性，有时必须对多层物体或者层和/或基体层进行处理。处理例如包括多层物体目前在气体中(处理气体)的退火处理。
多层物体例如是一个平面的薄膜太阳能电池，在其上将钼电极层和功能的铜-铟-二硒酸盐(CIS)-半导体层涂在玻璃基体层上。这种薄膜太阳能电池按照EP0662247B1是用两个阶段过程制造的。在第一个阶段将按照顺序的元素钼，铜，铟和硒用层的形式涂在玻璃基体层上。将这样得到的多层物体在第二个阶段进行退火处理，此时构成铜-铟-二硒酸盐-半导体层。
为了退火处理将多层物体安排在封闭的石墨容器中。当退火处理期间在容器内部形成气体形状的硒的一定的局部压力，在其中涂在玻璃上的层与气体形状的硒接触。
在退火处理时多层物体接受能量，其中将能量的部分能量输入到每层。退火处理例如是用加热率为10℃/s进行的。作为能量的能源使用一个卤素灯。用卤素灯照射石墨容器和因此将容器加热。这样的过程是特别有效的，因为石墨近似为(黑色的辐射器)对于电磁射线有高的吸收能力，特别是对于卤素灯谱范围的射线。将被石墨吸收的能量通过热辐射和/或热传导输入给多层物体。因此容器的功能是作为次级能源或者作为能发射器。
石墨有高的发射能力和高的热传导能力。当将多层物体放在容器的底部时在多层物体下边能量的输入主要是通过热传导。通过热辐射将能量输入给多层物体的上边。
由于多层物体不对称的层结构和/或将能量不同地输入给多层物体的上边和下边当高的加热率时有可能导致多层物体的层的不均匀的退火处理。有可能在多层物体的厚度方向形成温度不均匀性，如果层的材料温度膨胀系数不为零时，在层内部和/或多层物体内部有可能导致机械应力。这种机械应力可以引起层和/或多层物体的裂纹或破损。机械应力还可以导致多层物体的变形(挠曲)。在玻璃基体层上的变形一般来说是暂时的，也就是说在退火处理之后变形消失。变形也可以是永久性的。此时变形不消失。这是以下的情况，如果在退火处理期间超过基体层(例如玻璃)的软化点和在其中(内部的)机械应力和/或一个外部的力起作用时。
多层物体的面积愈大和退火处理率(加热率，冷却率)愈高时，愈难于在多层物体退火处理期间有目的地影响多层物体上的温度均匀性和出现不希望的机械应力的或然率愈大。
发明内容
本发明的任务是显示如何在具有高退火处理率的大面积多层物体的退火处理期间可以有目的地影响温度均匀性或者温度不均匀性。
为了解决此任务规定了多层物体退火处理的装置，，所述的多层物体有一个第一层和至少一个第二层，其中在退火期间由所述的多层物体接受能量，包括通过第一层接受该能量的第一个部分能量和通过第二层接受该能量的第二个部分能量，该装置具有能量的至少一个能源。所述的能源包括第一个能源和发射具有辐射场的一定的电磁辐射的至少第二个能源，所述第二层中的至少一个层对于一定的电磁辐射有一定的吸收。在退火期间，多层物体的第一层被安排在第一个能源和第二层之间，第二层被安排在第二个能源和第一层之间。在第二个能源和第二层之间的辐射场中安排了一第二透明物体，该第二透明物体是半透明的，并且对于所述一定的电磁辐射有一定的位于0.1-0.9之间的透射和一定的吸收。
根据本发明的多层物体退火处理的方法，所述的多层物体有第一层和至少一个第二层，通过所述的第一层接受第一个部分能量和通过所述的至少一个第二层接受第二个部分能量而由多层物体接受能量，其中所述第二层中的至少一个层对于一定的电磁辐射有一定的吸收，具有以下处理步骤：a)提供用于多层物体退火处理的装置，该装置具有一个能源和一个透明物体，所述的能源包括第一个能源和发射一定的电磁辐射的至少第二个能源，所述的透明物体是半透明的，并且对于所述一定的电磁辐射有一定的位于0.1-0.9之间的透射和一定的吸收；b)将多层物体安排在所述的第一个能源和至少第二个能源之间；使得将第一层安排在所述的第一个能源和所述的至少一个第二层之间，将所述的至少一个第二层安排在所述的第二个能源和第一层之间，以及将所述的透明物体安排在所述的至少第二个能源和至少一个第二层之间；并且c)利用所述的能源给所述的多层物体提供能量，对所述的多层物体进行退火处理。
本发明的思想在于，单独加热多层物体的层，也就是说有目的地控制，调节和/或预先调整一个层接受能量的部分能量。例如借助于调节回路在退火处理期间确定能量(见下面)，还可以想象，不附加调节回路预先调整能源(例如能量密度，能量方式，等)就足够了。通过本发明单独加热多层物体的层即使在非常高的加热率为1℃/s例如直到50℃/s和更高是可能的。通过单独加热可以达到将退火处理期间的机械应力和因此可能出现的多层物体变形保持尽可能的小。
为此半透光的(半透明的)透明物体是基础。通过例如0.1和0.9之间的一定波长的透射，将上述电磁辐射通过透明物体到达一个层上。这个层可以接受直接由能源发送的相应的能量或者能量的部分能量。
但是透明物体也有对于电磁辐射的某些吸收。因此被接受的能量可以以热辐射和/或热传导的形式输送给环境。在多层物体退火处理装置的特殊结构中具有一个透明物体，透明物体通过对电磁辐射的吸收在多层物体方向有一个热辐射和/或一个热传导。因此可以通过热辐射和/或热传导成功地将一个层进行退火处理。
还可以想象，对于热辐射有一个透射的多层物体的第一层原则上只通过热传导进行退火处理，而将同样多层物体的第二层主要是通过同样的透明物体的热辐射进行退火处理。具有相应透射的第一层例如是玻璃层。当能源的和/或透明物体的电磁辐射射中玻璃物体时，将比较小部分的辐射(大约4％)进行反射。绝大部分(＞90％)或多或少不受阻挡地通过玻璃和然后射中多层物体的第二层。在那里将这个辐射吸收和导致通过第二层的能量接受。通过辐射或者热辐射在很高的加热率时不能将玻璃层足够快地进行退火处理。相反通过热传导可能相对快地进行退火处理，如果透明物体可以接受能量的部分能量和可以传输到玻璃层上时。
这种情况也是可以想象的，透明物体本身是多层物体的一个层。透明物体可以通过吸收电磁辐射的一部分将能量的部分能量接受和为了接受将能量其他的部分能量通过透射穿过其他的层。
在一个特殊结构中在本方法中使用了一种多层物体，在其中一个层的功能是作为至少一个其他层的基体层。多层物体特别是有非对称的层顺序。例如多层物体是由一边涂层的基体层构成的。将多层物体的单个层也可以安排为并排的。
在一个特殊结构中多层物体的一个层有从玻璃，玻璃陶瓷，陶瓷，金属和/或塑料的组中选定的一种材料。作为塑料特别是可以考虑聚四氟乙烯。例如一个层是金属薄膜。金属薄膜也可以起到作为基体层的作用。
被一个层接受的能量的部分能量是与层的吸收-，发射-和/或反射特性有关的。但是它们也与能源的形式有关和与如何将能量输出到多层物体或者到多层物体的一个层的方式和方法有关。
多层物体或者一个层的退火处理例如是借助于热能的能源进行的。其中可以将热能直接输入给一个层。在这里可以考虑热辐射，热传导和/或对流。在热辐射情况下能源本身可以是热辐射的源。热辐射例如是波长范围为0.7和4.5μm(红外线)的电磁辐射。将相应的层安排在能源的发射场中。层被能源的电磁辐射击中和至少部分地吸收电磁辐射。
但是也有可能将任意的能输入给一个层，在层中将这个能转换为热能。例如将一个层用高能的UV-光照射，层将这个吸收。通过高能光子的吸收使层的分子或整个层达到电子激励状态。将其中被接受的能可以转换为热能。
除了热辐射和热传导之外一个层或者整个物体的退火处理还可能通过对流进行。其中将具有一定能量的气体传导经过层，此时气体将能量传输给层。被传导经过的气体可以同时起到处理气体的作用。
此外通过热传导和/或对流也可以将一个层冷却。此时将负的热能传输给层。用这种方法也有可能控制能量或者能量的部分能量和附加影响多层物体上的机械应力。
在一个特殊结构中存在一个能量发送器用于将能量传输给多层物体。能量发送器起到次级能源的作用。能量发送器例如从比较高的能区吸收初级能源例如卤素灯的电磁辐射，和将电磁辐射转换为被层吸收的热辐射。
在退火处理期间直接的和/或间接的环境可以起到能量发送器的作用。可以想象将能量发送器与退火处理的多层物体安排在容器的内舱。将能量发送器也可以安排在容器的外部，例如在容器的壁上或者与容器有一个距离。可以想象能量发送器是容器的一个涂层。能量发送器例如是石墨薄膜。容器本身也可以自己承担能量发送器的功能。例如由石墨构成的容器已经有这种功能。最后透明物体与能量发送器没有区别。同样当通过对流进行能量传输时气体起到能量发送器的作用。
被多层物体接受的能量可以不仅从一个层到一个层，而且在一个层的内部也可以是不同的。例如在退火处理期间在多层物体或者多层物体的一个层上出现边缘效应。层的边缘区有与层内部区域另外的温度。在退火处理期间出现侧面的温度梯度。如果能源的辐射场是不均匀的，于是这才出现。此时在被辐射透射的一个平面上的辐射场的能量密度不是各处都相同的。侧面温度不均匀性也可以出现在均匀的辐射场中，如果在层的边缘由于每个容积单位的比较大的吸收面积将每个容积单位比较大的能量吸收时。为了平衡温度梯度例如可以使用由很多小单位构成的一种能源。可以将每个小单位单独控制和这样可以将小单位输入给一个层的能量单独进行调整。这样的能源例如是由单个加热元件构成的一个阵列或者一个矩阵。加热元件例如是卤素灯。将阵列或矩阵也可以使用在制造层上的侧面温度梯度。因此人们有可能例如有目的地制造层物体的永久或暂时的变形。特别是对于并列的层的多层物体的退火处理阵列或矩阵有很大的优点。
关于能源有益的是，如果能源或者能源工作在连续运行中。但是也可以想象，循环运行和/或脉冲运行的能源提供能量或者能量的部分能量。这样的能源例如是具有脉冲电磁辐射的一种能源。用这种方法可以同时或按照时间顺序将能量输送给层。
电磁辐射能源的以下特性是特别有益的：
●能源有一个均匀的辐射场。
●能源的谱强度分布部分地与层的，透明物体和可能存在的容器(见下面)的谱吸收是重叠的。
●目前的处理气体是耐腐蚀和/或腐蚀保护的能源。
●能源有一个高能密度，这个足够将多层物体的质量(和可能容器的质量)用加热率为1℃/s加热。
在一个特殊结构中装置的透明物体至少有一个隔离垫。为了通过多层物体接受侧面均匀的能量可以将多层物体放在隔离垫上。例如将层，经过层将多层物体放在透明物体或者隔离垫上，首先通过均匀的热辐射进行退火处理。用这种形式有益的是隔离垫有对于电磁辐射吸收少的一种材料。例如将隔离垫突出于透明物体的表面几个μm至几个mm。
放在隔离垫上的层也可以首先通过热传导进行退火处理。为此例如隔离垫对于相应的退火处理率具有必要的热传导性。也可以想象隔离垫对于热传导的能量传输有能源电磁辐射的高吸收，其中将电磁辐射有效地转换为热能。
特别是透明物体有很多这样的隔离垫。将很多隔离垫同时安排在多层物体的层和透明物体之间是接触的，可以达到侧面温度分布的均匀化。
在一个特殊结构中透明物体和/或隔离垫有一种材料，这个是由玻璃和/或玻璃陶瓷的组中选定的。玻璃陶瓷有不同的优点：
●可以将它在退火处理时使用在从0℃直到例如700℃宽的温度区域。例如玻璃陶瓷有位于这个温度上面的一个软化点。
●它具有非常低的热膨胀系数。它是温度骤冷稳定的和在退火处理的上述温度区域中是没有挠曲的。
●它相对于很多化学材料是化学惰性的和对于这些化学材料有很少的穿透性。一种化学材料例如是处理气体，一个层和/或整个的多层物体在退火处理期间是暴露在这种处理气体中的。
●它在很多能源的谱区对于电磁辐射是光学半穿透的，特别是在能源辐射密度高的波长范围内。这样的辐射源例如是具有高辐射密度为0.1和4.5μm之间的的卤素灯。
将玻璃，特别是玻璃陶瓷作为透明物体的材料同样是可以想象的。其中有益的是直到1200℃的高使用温度。这些材料以卤素灯形式的能源谱区域显示出高的透射和很小的吸收。光原则上不受阻挡地穿过透明物体和到达对于电磁辐射具有相应吸收的一个层，此时层接受能量和加热。通过辐射几乎不会将透明物体加热。
在一个处理应用中有可能将被加热层的材料汽化和沉积在透明物体的相对冷的表面上。为了避免这个，为此可以考虑将透明物体在退火处理期间加热到必要的温度。这通过热传导和/或对流将能量传输到透明物体上来达到。也可以想象透明物体吸收一个电磁辐射。可以想象透明物体有一个涂层，这个涂层吸收电磁辐射一定的部分。可以将这样接受的能量继续传导到玻璃或玻璃陶瓷的透明物体上。用这种形式具有涂层的玻璃物体构成的透明物体是光学部分穿透的和不仅可以通过热辐射而且通过热传导将能量传输使用在多层物体上。
在本发明的特殊结构上可以将至少一个层与处理气体接触。还可以想象，将整个多层物体暴露在处理气体中。在退火处理期间处理气体是作用在层或者单个层或整个多层物体上和参与了多层物体物理特性和化学特性的改变。例如作为处理气体可以考虑一种惰性气体(氮分子或惰性气体)。处理气体与层的材料不起反应。但是也可以想象一种处理气体与层的材料起反应。在处理气体起作用的情况下构成功能层。相对层的材料例如起氧化或还原作用。为此可能的处理气体是氧气，氯气，氢气，元素硒，硫或氢化物。也可以是腐蚀的处理气体如HCL或类似的。处理气体的其他例子是使用在制造薄膜太阳能电池的H2S，和H2Se(见下面)。最后也可以想象用相应的方法与层的材料起反应的所有气体或混合气体。
有益的是如果将层暴露在一个定义的处理气氛中。定义的处理气氛例如包括退火处理期间处理气体的分子压力。例如也可以想象准备退火处理的层或多层物体与真空进行接触。
一种定义的处理气氛例如可以这样达到，将具有一定速度的处理气体经过层进行传导。其中可以将具有各种分子压力的处理气体在退火处理过程中作用在层上。还可以想象将各种处理气体先后与层物体的层进行接触。
有益的是至少层是封闭的，层与处理气体进行接触。例如这可以通过层的外壳达到，其中可以将外壳固定在基质的层上。将外壳在退火处理之前或用处理气体退火处理期间填充。此时将处理气体集中在层的表面上，层的特性应该被处理气体影响。用这种方法可以避免使环境受到处理气体的污染。这在腐蚀和/或有毒的处理气体时特别重要。此外可以用一个对于层的转换必要的化学计算的处理气体的量进行工作。处理气体不会不必要的消耗。
在本发明的特殊结构中存在退火处理期间存放多层物体的容器。其中特别是透明物体是容器的壁。容器有一个优点，它自动代表了层或者整个多层物体的外壳。将外壳不需要固定在多层物体上。在可关闭的容器中可以有目的和容易地将处理气氛进行调整。特别是容器为此至少有一个气体开口用于将容器抽真空和/或将容器用处理气体充满。在特殊结构中气体开口可以通过可以自动关闭的阀门门实现。可以主动调整处理气氛。将气体开口也可以使用在用任意气体例如用洗涤气体填充容器。将处理气氛也可以在退火处理期间进行调整或重新调整。
为了有目的的调整处理气氛对于退火处理必要的处理气体容器可以有足够大的容积。如果在层的上面的退火处理要求处理气体有均匀和可重复性的分布，也可以有目的地调整容器的气体输出。例如这可以是必要的，如果用非常高的加热率进行退火处理时。此时处理气体膨胀。如果容器不能经受住此时出现的气体压力时，导致容器变形或甚至容器破损。如果将多层物体放在容器的底板上，例如于是应该可以避免变形。容器变形导致如上所述多层物体侧边的温度不均匀性和相应的后果。
此外容器在退火处理时可以是多层物体的运输装置。容器的优点是，当退火处理期间例如由玻璃构成的一个层的破损(基体层或基质)不是不可能的。当这种基质破损时破碎的材料可以容易地从多层物体退火处理的装置中清除。这有助于退火处理装置的处理稳定性。
在一个特殊结构中容器的透明物体的壁是容器的盖子和/或底板。例如将具有一个层的多层物体直接放在底板的透明物体上。透明物体如上所述可以有一个隔离垫。盖子有同样的透明物体，例如这个不与多层物体或者多层物体的一个层进行接触。用这种方法可以将多层物体的层加热，放在底板上的层通过热传导，朝向盖子的层通过热辐射加热。朝向盖子的层可以容易地暴露在处理气体中。
但是容器的盖子也是可以通过由能源发送的电磁辐射的高吸收为特征的。
在扩展结构中容器的底板和/或盖子各自是由至少一个多层物体构成的。其中例如多层物体应该与处理气体接触的层是对准容器内舱的。这种解决方法是可能的，如果多层物体或者多层物体的层有一个低的温度膨胀系数和/或小的退火处理率时。对于高的退火处理率多层物体有益的是具有高热传导系数的基体层。基体层是对准外部的。例如在这里的基体层是上述的透明物体。
装置与容器特别适用于具有各种处理阶段的贯穿方法的退火处理，这些处理阶段是在不同处理区进行的(内嵌法)。
容器的运输可以或者用连续或者不连续的贯穿方法进行。在连续的贯穿方法时在整个贯穿期间将处理物体或处理容器移动通过处理装置。贯穿方法的不连续或者所谓的“指示运行”的特征是，将处理盒子或处理物体只从一个处理区变换到另外的处理区时移动和随后在处理阶段这样长时间的停留，直到子处理结束。其中的优点是变换时间相对于停留时间尽可能短。然后继续传送到下一个处理区和再一次停留。为了指示运行设计的贯穿装置的优点是，每个处理区至少有一个处理容器的大小，因此可以将处理区的均匀性(例如温度)传输给处理物体。在其他结构中在运输装置上用指示运行运送的所有处理区有同样的大小。因此可以用简单的运输机理如传送链，传送带或推送运输不只将一个处理区，而是将所有相邻的处理区用指示运行同时装载和卸载。
例如将多层物体放入容器中。将多层物体用容器从处理阶段运输到处理阶段或者从处理区运输到处理区。每个处理阶段例如加热，冷却，抽真空或填充容器可以在自己的处理区上进行。例如在第一个处理阶段将容器用处理气体填充。此时可以将容器放入原本为此存在的舱中和在那里抽真空，用相应的处理气体填充和进行封闭。其中可以想象的是将容器的一个单独入口和出口(气体开口)用于冲洗或用处理气体填充容器。将这个气体开口可以与用于气体填充或用于将处理盒子抽真空的耦合单元和定位单元相连接。例如将耦合单元用于，将用贯穿方法的容器在指示运行中为了进行一个处理阶段在一定的地方(处理区)与相应的单元(例如真空泵，气瓶)这样进行连接，将容器可以用相应的气体进行填充或抽空。
在特殊结构中在处理区的容器装置中容器有一个耦合单元。借助于耦合单元有可能将容器保持或定位在一个处理区中。例如为此处理区同样具有一个耦合单元。例如将耦合单元用于用贯穿方法进行一个处理阶段时将容器保持在一定的地方(处理区)和与相应的单元(例如真空泵，气瓶)这样进行连接，将容器可以用相应的气体进行填充或抽空。容器的耦合单元和处理区的耦合单元的功能例如是按照钥匙-孔-原理的。还可以想象的是将容器从处理区到处理区的运输是借助于耦合单元进行的。
下面的处理过程是可以想象的：在第一个处理阶段将容器例如用一种处理气体填充。此时将容器放入原本为此存在的舱中和在那里抽真空，用一个相应的处理气体填充和封闭。可以想象的是将容器的一个单独的输入和输出(气体开口)用于用处理气体清洗或填充容器。特别是容器的气体开口有一个耦合单元用于将容器与处理区的耦合单元耦合。
其中可以将气体开口使用作为耦合单元和/或定位单元。在第二个处理阶段进行退火处理。为此将容器从舱中运送到加热区。在退火处理结束之后将多层物体从加热区运送到冷却区以进行其他的处理阶段。
例如用贯穿方法或所谓的内嵌-方法是这样进行运输的，将具有多层物体的很多容器用火车形式通过内嵌装置进行引导。通过容器的撞击将整个火车启动。将容器同时移动。这种运输方式被称为“推进器驱动”。有益的是这里的运输是用“指示运行”进行的。
在一个特殊结构中将装置安排在处理舱内，这是从一组真空舱，大气舱和/或高压舱中选定的。在处理舱内可以集成整个的内嵌装置。例如将加热区和冷却区通过容器的闸门与多层物体进行接触或相对于处理舱中的其他处理区隔开。特别可以想象的是存在多个处理舱，例如具有单壁处理舱的加热区，具有水冷却双壁舱的冷却区。从处理舱到处理舱的运输是用容器进行的。
在一个特殊结构中透明物体和/或能量发送器和/或容器和/或处理舱具有相对于处理气体是惰性的一种材料。关于这个有益的是，退火处理的整个处理环境相对于所使用的处理气体是惰性的。关于处理环境例如也包括能源(初级能源)。
将材料与处理气体有关地进行选择。例如可以想象的是玻璃，玻璃陶瓷和陶瓷。同样可以使用纤维加强材料例如碳纤维加强的石墨。还可以想象的是有高热传导系数的一种材料例如SiC。容器和/或处理舱可以完全或者部分地由一种材料或合金构成。到达一定温度稳定的塑料同样是可能的。
除了相对于处理气体的化学惰性之外容器材料的以下特性具有的优点是：
●容器材料在退火处理条件下不翘曲。此外它是温度骤冷稳定的。这特别是这种情况，如果它的温度膨胀系数很小时。
●容器材料的热软化点超过退火处理的最高温度。
●容器相对于处理气体显示出很小的或者定义的透气性。
在一个特殊结构中存在一个检测装置用于检测装置的至少一个与退火处理有关的物理参数的大小用于调节能量的第一个和第二个部分能量。
可以想象的参数是一个层的吸收特性，透射特性和/或反射特性。参数的大小是参数值。例如最大吸收的波长与温度有关。在这种情况下参数的大小可能是相应的波长。
参数特别是多层物体的温度。其中大小是温度值。还可以想象检测多层物体，透明物体和/或容器或者容器壁的一个层的温度。在退火处理期间可以连续地检测多层物体和/或一个层的至少一个参数。例如由于被检测的一个层的温度将层接受的能量的部分能量提高或降低。因此可以避免在多层物体厚度方向上的温度不均匀性或者温度梯度。但是也可以提高这个温度不均匀性，如果这应该有必要的话。
用于检测温度的装置例如是对准层的一个高温计。例如高温计检测层发出的热辐射。从热辐射中可以推断出层的温度。还可以想象的是与层连接在一起的一个温度检测器和通过热传导进行退火处理。
还可以设想，不直接测量层或多层物体的温度，而是间接测量。例如将高温计对准多层物体进行退火处理的容器。容器温度可以受到多层物体温度的影响。从容器温度中推断出多层物体的层的温度。用被测量容器的温度将能量或者能量的部分能量进行调节。例如此外在退火处理之前进行一个“校准测量”，这反映了容器被测量的温度与层或者层物体的实际温度之间的关系。“校准测量”规定了温度的名义值。将实际值进行检测。将名义值与实际值进行比较提供了用于调节能量的调节量。
检测(和还有能量的部分能量的调节)特别是用多层物体厚度方向上的局部分辨率和用退火处理时间范围的时间分辨率进行的。例如将多层物体用退火处理率为25℃/s加热。然后不仅检测而且调节能量的部分能量这样快地进行，在多层物体层之间的温度差别在退火处理期间例如保持在预先规定的最大值。
在厚度方向的温度不均匀性与多层物体的瞬时变形联系在一起也可以导致多层物体的侧面温度不均匀性。侧面意味着例如多层物体的一个层内垂直于厚度的方向。如同开始叙述的，多层物体在退火处理期间位于石墨底板上。能量的输入或者接受是通过位于底板上多层物体的层通过热传导进行的。通过在厚度方向上的温度不均匀性可以以多层物体弯曲形式出现多层物体的瞬时变形。其中对于热传导必要的多层物体与容器底板之间的接触部分地是松开的。因此导致放上的层或者多层物体侧面的温度不均匀性。因此特别有益的是如果为了检测参数(和调节能量)不仅在厚度方向，而且在侧面也出现一个局部的分辨率。
在一个特殊结构中参数是多层物体的变形。由于出现温度不均匀性导致一个变形。例如将多层物体弯曲成凹下的。多层物体位于例如容器的底板上。通过凹下的变形在多层物体的边缘区在底层和多层物体之间产生一个距离。这种变形的程度例如可以用激光干涉仪或激光反射器装置进行检测。从这个大小中产生能量的调节。有益的是如果将这个大小在变形的前一站已经知道和可以快速地随之进行控制。
对于上述装置将与退火处理有关的参数借助于光学装置(例如激光)进行尺寸检测是有益的，如果准备试验的层对于光学装置的光是可以到达的和检测信号明确地是属于准备检测的参数的。激光的波长应该例如足够区别多层物体的热辐射。如果装置是用一个容器装备的可能是有益的，如果透明物体对于激光的光是足够透射时。
借助于装置还有可能，有目的地达到多层物体所希望的变形。此外也可能是有意义的在退火处理期间如上所述追求变形。例如可以制造一个弯曲的薄膜太阳能电池。为了有目的的变形例如将多层物体放在一个相应的形状或者面具上。形状或者面具可以直接是一个能源。将多层物体加热超过基体层的软化点。其后果是多层物体得到面具或者形状的相应形状。将面具例如可以集成在容器的底板上。面具有可能例如是透明物体。
按照本发明的第二个观点规定了有第一层和至少第二层的多层物体退火处理的方法，通过第一层接受第一个部分能量和通过第二层接受第二个部分能量的多层物体接受能量，其中使用至少一个能源将能量输入给多层物体。其中特别是使用在这之前叙述的装置。处理步骤是：将多层物体安排在第一个和至少第二个能源之间，则将第一层安排在第一个能源和第二层之间和将第二层安排在第二个能源和第一层之间，其中作为能源至少使用对于一定的电磁辐射具有辐射场的一个能源，和至少一个层吸收电磁辐射和安排在能源辐射场中，和将透明物体安排在能源和层之间的能源辐射场中，和位于能源辐射场中的层和这个层吸收一定电磁辐射和将多层物体进行退火处理。
在一个特殊结构中透明物体吸收一定的能量和将能量传送给层。这特别是通过透明物体的热传导和/或热辐射传送到层的。
在一个特殊结构中至少一个层与处理气体接触。这出现在退火处理之前，期间和/或之后。其中不仅一个层而且整个多层物体与处理气体接触。
在一个扩展结构中在退火处理期间检测与退火处理有关的多层物体物理参数的大小用于在退火处理期间调节能量的接受和调节能量的第一个和第二个部分能量。在一个特殊结构中透明物体通过热传导和/或热辐射将能量传送给层。
在一个特殊结构中将本方法作为处理阶段用具有至少两个处理步骤的贯穿法和/或近似贯穿法进行。将每个处理阶段在单独地方(处理区)进行。特别是其中使用上述具有容器的装置，以便将多层物体从处理区运输到处理区。处理阶段例如可以是加热区或冷却区，这些区可以用将容器气体填充或抽空的耦合单元装备的。处理阶段可以通过环绕的处理舱相互连接。环绕罩子例如可以是一个真空舱，一个大气压力舱或一个高压舱。此外处理阶段对于处理气体可以安排具有真空隔离室或高压隔离室的入口和出口。
按照本发明其他观点规定了一个多层物体，具有至少由铜，铟，镓，硫，和/或硒的组中选定的材料的第一层和具有玻璃的第二层，其中多层物体的侧面直径是由0.3米和5米之间的范围中选定的。有益的是直径超过1.0米至5米。
在一个特殊结构中将多层物体通过上述方法制造，其中至少多层物体第一层至少一个材料是由一组铜，铟，镓，硫，和/或硒的组中选定的和玻璃的第二层。多层物体的侧面直径(尺寸)是由0，3米和5米之间的范围中选定的。例如层是铜-铟-硒-半导体层。
上述的多层物体例如是一个薄膜太阳能电池或者一个薄膜太阳能模块，这是由很多串联错接的单个薄膜太阳能电池构成的。玻璃有益的是碳酸钠石灰-玻璃。相应的层起基体层的作用。在基体层上涂上作为电极的钼层和在钼层上面涂上功能层，即铜-铟-镓-硫化-硒酸盐(CIGSSe)-半导体层。由玻璃物体和半导体层构成的层物体的厚度典型地为2至4mm，其中钼层大约为0.5μm和半导体层大约为3μm。不排除使用多层物体厚度的规定范围。临界的因素是制造大基质的能力，这是尽可能的平和因此用上述装置或者用上述方法处理成为一个多层物体。
用本发明综合得出以下优点：
●具有不对称的层结构(例如在基体层上具有几层的多层物体)的大面积多层物体具有超过1℃/s的高退火处理率。
●多层物体的层可以有非常不同的热传导系数。
●通过检测和调节与退火处理有关参数大小的时间分辨率和局部分辨率使退火处理特别可靠。
●直到接近基体层的软化点的退火处理是可能的。
●当超过基体层软化点的退火处理时多层物体的永久变形是可能的。
●通过使用一个容器可以建立具有定义处理气氛的定义的退火处理环境。特别是可以使用有毒的和/或腐蚀的处理气体。
●本方法可以在具有高流量的贯穿装置中进行。
附图说明
借助于一个实施例和与之有关的附图介绍多层物体退火处理的装置和一个相应的方法。附图是简化的和不代表尺寸真实的简图。
附图1表示了多层物体退火处理装置的侧截面。
附图2表示了具有一个容器的多层物体退火处理装置的截面，将多层物体安排在容器中。
附图3表示了具有一个容器的多层物体退火处理装置的截面，将多层物体和能量发送器安排在容器中。
附图4表示了透明物体的一部分。
附图5a和5b表示了检测多层物体变形的大小。
附图6表示了多层物体退火处理方法的过程图。
附图7表示了多层物体退火处理的装置，将多层物体安排在处理舱内。
附图8a和8b各自表示了一个贯穿方法。
附图9a和9b表示了在处理模式和运输模式中具有耦合单元的一个容器。
具体实施方式
在实施例中制造一个薄膜太阳能模块1。薄膜太阳能模块有一个基面为850×600mm2。太阳能模块的厚度为3mm，其中在碳酸钠石灰-玻璃基体层2上是由厚度为0.5μm的钼层3和由厚度为0.5μm的铜-铟-镓-硫化-硒酸盐(CIGSSe)-半导体层4制造的。
在退火处理前多层物体1有有效的层结构：碳酸钠石灰-玻璃/钼/铜(镓)/铟/硒。碳酸钠石灰-玻璃起钼层3和多层的层4的基体层的作用。在铜层上植入镓。作为处理气体16使用硫化氢，氦和氢。在退火处理过程中形成气体形状的硒和硒化氢。
按照第一个实施形式将多层物体放在玻璃陶瓷的透明物体5上(附图1)。透明物体有很多与构成透明物体5同样材料的隔离垫6(附图4)。透明物体5位于薄膜太阳能模块或者其初始形状1的基体层2和能源7之间。能源7是由多个并列安排为矩阵的卤素灯阵列构成的。矩阵提供了一个均匀的辐射场8。透明物体5位于能源7的辐射场8中。透明物体吸收能源电磁辐射9的一部分和将被吸收的能量通过热传导10继续传送给基体层2。首先将玻璃层2通过热传导10进行退火处理。
在第二个能源11和硒层(层4最外边的涂层)之间是第二个玻璃陶瓷的透明物体12。将第二个能源11如同第一个能源11一样构成为矩阵。第二个透明物体12吸收第二个能源11电磁辐射13的一部分。将其中被接受能量的一部分用热辐射14形式输出给多层的层4。透明物体12也显示了对于电磁辐射13的透射，则这个辐射出现在多层的层4上。多层的层4位于能源13的辐射场15中。首先将多层的层4通过热辐射14进行退火处理。
将多层物体1用上述方法安排在容器17内(附图2)。将盖子18和底板19用透明物体5和12构成。容器17的侧壁20由碳纤维加强的碳(CFC)构成。
将多层物体放在底板之后将容器用处理气体填充和封闭。然后用退火处理率为5℃/s进行退火处理，其中将能源7和11分开调节。
其他实施例的特征是将能量发送器26集成在盒子中(附图3)。
对于能源7使用下面的调节回路：将透明物体5侧面的实际-温度轮廓用适当波长的红外传感器形式的高温计进行测量。通过放上多层物体可以借助于透明物体温度轮廓的校准确定基体层2的温度轮廓。通过关于透明物体温度实际值和名义值的调节算法确定调节信号，用其调节能源7的发射功率。
用于控制能源11的调节回路的调节量是基体层2的一个瞬时弯曲21。在基质边22或层边23通过激光干涉仪测量弯曲21。测量的点是基质中点24和多层物体的角25。在激光干涉仪上将由于弯曲引起的距离变化进行测量和从中得出有关能源的调节信号。
在其他实施例中能源11的调节量是透明物体12的温度。
将其他实施例表示在附图7上。容器17具有气体输入31和气体输出32形式的气体开口。这些开口具有可以关闭的阀门，将其在气体交换之后关闭。将具有多层物体1的容器17运输到下一个处理区的期间阀门是关闭的。处理区中的一个是加热区。加热区是由两个卤素灯阵列构成的。随着将容器运输(与透明物体)到两个阵列之间的加热区产生了退火处理的装置。
将其他实施例同样表示在附图7上。其中整个装置位于处理舱30中，将处理舱可以抽真空和用一定的气体填充。
在附图8a和8b上借助于嵌入装置表示了贯穿方法的原理。在第一个结构上将整个嵌入装置安排在处理舱30中(附图8a)。在容器17中的多层物体1的运输36是从处理舱33到处理舱34。在每个处理区进行不同的处理阶段。在处理区33上将容器用处理气体进行填充和加热。在处理区34上将容器17抽真空和冷却。为此有选择地将每个处理区33和34安排在自己的，单独的处理舱301至304中(附图8b)。嵌入装置分布在多个处理舱中。处理舱安排了闸门，通过闸门容器到达处理舱。
在附图9a和9b上表示了如何构成退火处理或者包括耦合单元的处理装置。附图9a表示了在处理模式时容器17的一个截面。容器17有透明物体12形式的盖子18。底板19是由高吸收材料构成的。在一个实施形式中材料是石墨。容器17的侧壁20是由CFC构成的容器的一个框架。在容器的侧壁上集成了气体入口31和气体出口32。同样集成在侧壁20上是自动关闭的阀门40。为了将容器抽真空或将容器用气体填充可以用这个阀门将气体开口31和32打开或者关闭。
同样集成在侧壁上的是处理区33的容器的一个耦合单元42。将耦合单元42例如可以构成为余弦形状的开口。用这个开口将容器17插入与开口相反形状的处理区的耦合单元41中。在耦合单元41和42中集成了气体管路43。如果将容器用这种方法例如安排在处理区33中，例如在处理阶段期间可以将任意处理气体导入或导出或者将处理容器抽真空和用惰性气体冲洗。用这种形式将容器17和处理区33的耦合单元42使用作为制造处理气氛。
在处理或者退火处理结束之后将耦合单元拔下和自动关闭阀门40。随后可以在运输模式中将容器运输到下一个处理区34。处理区34例如可以安排其他的耦合单元，这个耦合单元例如将消耗的处理气体再装入或者将新的处理气体导入。

Claims (19)

1.多层物体的退火处理装置，所述的多层物体有一个第一层和至少一个第二层，其中在退火期间由所述的多层物体接受能量，包括通过第一层接受该能量的第一个部分能量和通过第二层接受该能量的第二个部分能量，该装置具有能量的至少一个能源，
其特征为，
-所述的能源包括第一个能源和发射具有辐射场的一定的电磁辐射的至少第二个能源，
-所述第二层中的至少一个层对于一定的电磁辐射有一定的吸收，
-在退火期间，多层物体的第一层被安排在第一个能源和第二层之间，第二层被安排在第二个能源和第一层之间，和
-在第二个能源和第二层之间的辐射场中安排了一第二透明物体，该第二透明物体是半透明的，并且对于所述一定的电磁辐射有一定的位于0.1-0.9之间的透射和一定的吸收。
2.按照权利要求1的装置，其中该装置还包括一第一透明物体，该第一透明物体是半透明的，并且对于所述一定的电磁辐射有一定的透射和一定的吸收，而且该第一透明物体被安排在第一个能源和多层物体的第一层之间。
3.按照权利要求2的装置，其中所述的第一透明物体具有由玻璃和/或玻璃陶瓷的组中选定的一种材料。
4.按照权利要求1-3中任一项的装置，其中所述的第二透明物体具有由玻璃和/或玻璃陶瓷的组中选定的一种材料。
5.按照权利要求2或3的装置，
其中所述的第一和/或第二透明物体至少有一个隔离垫，为了在正常工作中通过多层物体接受侧面的均匀的能量可以将多层物体放在该隔离垫上。
6.按照权利要求5的装置，
其中所述的隔离垫有由玻璃和/或玻璃陶瓷的组中选定的一种材料。
7.按照权利要求1至3之一的装置，
其中所述的多层物体在退火处理期间被支持在一个容器内，该容器包括形成所述透明物体的一个底板和一个盖子。
8.按照权利要求7的装置，
其中为了将容器抽真空或将容器用处理气体填充，该容器至少有一个气体开口。
9.按照权利要求8的装置，
其中为了将容器耦合在处理区的耦合单元上，容器的气体开口有一个耦合单元。
10.按照权利要求1的装置，
其中装置被安排在由真空舱、大气舱和高压舱的组中选定的处理舱中。
11.按照权利要求1的装置，
其中该装置还至少具有一个工具用于检测该装置的至少一个与退火处理有关的物理参数的大小，用于调节能量的第一个和第二个部分能量。
12.按照权利要求11的装置，
其中所述的参数是所述多层物体的变形。
13.多层物体退火处理的方法，所述的多层物体有第一层和至少一个第二层，通过所述的第一层接受第一个部分能量和通过所述的至少一个第二层接受第二个部分能量而由多层物体接受能量，其中所述第二层中的至少一个层对于一定的电磁辐射有一定的吸收，具有以下处理步骤：
a)提供用于多层物体退火处理的装置，该装置具有一个能源和一个透明物体，所述的能源包括第一个能源和发射一定的电磁辐射的至少第二个能源，所述的透明物体是半透明的，并且对于所述一定的电磁辐射有一定的位于0.1-0.9之间的透射和一定的吸收；
b)将多层物体安排在所述的第一个能源和至少第二个能源之间，使得将第一层安排在所述的第一个能源和所述的至少一个第二层之间，将所述的至少一个第二层安排在所述的第二个能源和第一层之间，以及将所述的透明物体安排在所述的至少第二个能源和至少一个第二层之间；并且
c)利用所述的能源给所述的多层物体提供能量，对所述的多层物体进行退火处理。
14.按照权利要求13的方法，
其中至少多层物体的一个层的材料是由玻璃，玻璃陶瓷，陶瓷，塑料和/或金属的组中选定的。
15.按照权利要求13或14的方法，
其中为了退火处理，透明物体吸收一定的能量和通过热传导和/或热辐射将能量传送给层。
16.按照权利要求13或14的方法，
其中在退火处理期间，依次检测该装置与调温处理有关的物理参数的大小用于调节在退火处理期间能量的接受，并进行能量的调节。
17.按照权利要求13或14的方法，
其中至少一个层是与处理气体接触的。
18.按照权利要求13或14的方法，
其中将方法作为处理阶段在贯穿法和/或具有至少两个处理阶段的近似贯穿法中进行。
19.按照权利要求13或14的方法，
其中用由铜，铟，镓，硫和/或硒的组中选定的至少一种材料的第一层和包括玻璃的第二层制造一个多层物体，将多层物体的侧面直径由0.3m和5m之间的范围中选定。
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