DE102009012200A1 - Thermal conversion of metallic precursor layer into semiconductor layer in thin layer solar cell, involves introducing chalcogen vapor/carrier gas mixture on substrate having precursor layer, heating, converting and cooling - Google Patents
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Abstract
Description
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Umsetzung metallischer Precursorschichten auf flachen Substraten in halbleitende Schichten.at The present invention is a method and a device for the thermal conversion of metallic precursor layers on flat substrates in semiconducting layers.
Für eine preiswerte und möglichst umweltfreundliche Energieerzeugung durch Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie wird eine Herstellung von hocheffizienten Solarzellen bei möglichst geringem Material- und Energieeinsatz benötigt. Viel versprechend sind hier Dünnschichtsolarzellen, insbesondere Solarzellen auf der Basis von Verbindungshalbleitern wie zum Beispiel Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS).For a cheap and environmentally friendly energy production By converting sunlight into electrical energy becomes one Production of highly efficient solar cells if possible low material and energy consumption needed. Promising here are thin-film solar cells, in particular solar cells based on compound semiconductors such as copper-indium-gallium-selenide (CIGS).
Die Herstellung von halbleitenden Schichten erfolgt in einen mehrstufigen Prozess. Die metallischen Precursorschichten können Kupfer (Cu), Gallium (Ga) und Indium (In) enthalten, die mit bekannten Technologien, wie zum Beispiel Sputtern, auf das Substrat, welches ein Glassubstrat mit einer Molybdänschicht (Mo) sein kann, aufgebracht werden können. In einem zweiten Schritt werden in einem Temperprozess die metallischen Precursorschichten in einer chalkogenhaltigen Atmosphäre, vorzugsweise bestehend aus Selen und/oder Schwefel, in halbleitende Schichten, vorzugsweise in eine CuInGaSe(CIGS)-Schicht, umgewandelt. Die Chalkogene nehmen bei Raumtemperatur, also um ca. 20°C, einen festen Aggregatzustand ein.The Production of semiconducting layers takes place in a multi-stage Process. The metallic precursor layers can be copper (Cu), gallium (Ga) and indium (In), which are such as sputtering, onto the substrate, which is a glass substrate with a molybdenum layer (Mo) may be applied can. In a second step will be in a tempering process the metallic precursor layers in a chalcogen-containing atmosphere, preferably consisting of selenium and / or sulfur, in semiconducting Layers, preferably in a CuInGaSe (CIGS) layer, converted. The chalcogenes increase at room temperature, ie around 20 ° C, a solid state of aggregation.
Derartige mit einer halbleitenden Schicht präparierten Substrate können dann zu Solarmodulen weiter verarbeitet werden. Wesentlich für einen guten Wirkungsgrad ist die möglichst vollständige Umsetzung der metallischen Precursorschichten in eine halbleitende Schicht mit gleicher Schichtdicke über die Fläche des Substrats hinweg.such Substrates prepared with a semiconductive layer can then be further processed to solar modules. Essential for a good efficiency is the possible complete implementation of the metallic precursor layers into a semiconductive layer with the same layer thickness the area of the substrate.
Nach dem Stand der Technik sind Verfahren zur thermischen Umsetzung dieser präparierten Precursorschichten in halbleitende Schichten bekannt geworden, die im Vakuum ablaufen. Das Problem bei den Vakuumprozessen ist die lange Umsetzungszeit, auch Prozesszeit genannt. Dies führt bei der industriellen Umsetzung zu Problemen, weil lange Prozesszeiten stets mit niedriger Produktivität einhergehen. Eine Lösung wäre einerseits der Einsatz vieler Maschinen gleichzeitig, was jedoch hohe Investitionskosten bedeuten würde, oder andererseits aber die Beschleunigung der Prozesse. Hierfür bietet der Stand der Technik jedoch keine Hinweise.To the prior art are methods for the thermal conversion of these prepared precursor layers in semiconducting layers become known, which take place in a vacuum. The problem with the vacuum processes is the long conversion time, also called process time. this leads to in industrial implementation problems, because long process times always accompanied by low productivity. A solution On the one hand, the use of many machines would be simultaneous, which would mean high investment costs, or on the other hand, the acceleration of the processes. Therefor However, the prior art provides no evidence.
Weiterhin
sind nach dem Stand der Technik Verfahren zur thermischen Umsetzung
dieser präparierten Precursorschichten in halbleitende
Schichten bekannt geworden, die unter atmosphärischen Bedingungen
und unter Zufuhr von Wasserstoff enthaltenden Gasen, zum Beispiel
Selenwasserstoff, ablaufen (
Aus
In
der nachveröffentlichten internationalen Patentanmeldung
Erreicht wird das mit einem Verfahren, bei dem die mindestens mit einer metallischen Precursorschicht präparierten Substrate in einem in unterschiedliche Temperaturbereiche segmentierten Ofen bei ca. atmosphärischen Umgebungsdruck in mehreren Schritten jeweils auf eine vorgegebene Temperatur bis zur Endtemperatur zwischen 400°C und 600°C erwärmt und unter Beibehaltung der Endtemperatur in einer Atmosphäre aus einer Mischung aus einem Trägergas und Chalkogendampf in halbleitende Schichten umgewandelt werden.Reached This is done with a process in which the at least one metallic Precursor layer prepared substrates in one in different Temperature ranges segmented oven at about atmospheric Ambient pressure in several steps, each to a predetermined Temperature up to the final temperature between 400 ° C and 600 ° C heated and while maintaining the final temperature in one Atmosphere of a mixture of a carrier gas and chalcogen vapor are converted into semiconducting layers.
Auf die Weise können gute halbleitende Schichten bei Aufheizraten deutlich unterhalb von 10°C/Sekunde erhalten werden.On The way can be good semiconducting layers at heating rates be obtained well below 10 ° C / second.
Nach dem Stand der Technik muss dabei gewährleistet sein, dass beim Erreichen der Endtemperatur genügend Chalkogene vorhanden sind, damit eine möglichst vollständige Umwandlung der metallischen Precursorschichten in halbleitende Schichten erfolgen kann.To The prior art must be ensured that when reaching the final temperature enough chalcogenes available are, so as complete as possible conversion the metallic precursor layers take place in semiconducting layers can.
Dies wird durch ein Überschussangebot an Chalkogenen gewährleistet. Nicht in der Reaktion verbrauchtes, überschüssiges Chalkogen wird mit dem Trägergas zusammen über einen Abgaskanal des Ofens abtransportiert. Nach dem Stand der Technik können und müssen die Chalkogene aus dem abgeführten Chalkogendampf-/Trägergasgemisch, auch Abgas genannt, herausgefiltert und als Abfall entsorgt werden.This is ensured by an excess supply of chalcogens. Not consumed in the reaction, excess Chalcogen is combined with the carrier gas removed an exhaust duct of the furnace. According to the state of the art The chalcogens can and must be removed from the waste Chalcogen vapor / carrier gas mixture, also called exhaust gas, filtered out and disposed of as waste.
Weiterhin
werden nach dem Stand der Technik die Chalkogene für die
thermische Umwandlung der metallischen Precursorschichten bevorzugt über mindestens
eine Schicht aus Chalkogenen auf den metallischen Precursorschichten
bereitgestellt, die dann im Ofen verdampfen und dem Prozess zur
Verfügung stehen. Ein schnelles und kostengünstiges Beschichtungsverfahren
für Chalkogene sowie eine zur Durchführung des
Verfahrens geeignete Vorrichtung wurde in der nachveröffentlichten
Patentanmeldung
Bei diesem Beschichtungsverfahren kondensiert nur ein Teil der Chalkogene auf den Substraten. Die Chalkogene die nicht kondensieren werden kontrolliert abgeführt und als Abfall entsorgt.at Only a part of the chalcogen condenses in this coating process on the substrates. The chalcogens that will not condense controlled discharged and disposed of as waste.
Eine Wiederaufbereitung zur erneuten Verwendung ist kaum möglich. Daher sollte das Chalkogendampf-/Trägergasgemisch möglichst bedarfsgerecht dem Prozess zugeführt und Verluste während des Prozesses möglichst vermieden werden.A Reprocessing for reuse is hardly possible. Therefore, the chalcogen vapor / carrier gas mixture should be as possible as needed fed to the process and losses during the Process should be avoided as much as possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die thermische Umsetzung von metallischen Precursorschichten in halbleitende Schichten mit best möglicher Qualität und optimaler Nutzung der Prozessgase anzugeben, wobei der Abfall an Chalkogenen des gesamten Prozesses deutlich reduziert werden soll.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus for the thermal conversion of metallic precursor layers in semiconducting layers with the best possible quality and optimal use of the process gases, with the waste at Chalcogens of the entire process should be significantly reduced.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst durch Ausbilden einer eingangs- und ausgangsseitigen Gasschleuse zum sauerstoffdichten Verschluss einer Ofenkammer, Einbringen eines oder mehrerer mit mindestens einer metallischen Precursorschicht präparierten Substrate in die Ofenkammer, Einleiten eines über die Breite der Substrate hinweg möglichst gleichmäßig verteilten Chalkogendampf-/Trägergasgemisches oberhalb der Substrate bei einem Druck nahe Atmosphärendruck, Erwärmen der Substrate in der Chalkogendampf-/Trägergasatmosphäre auf eine Endtemperatur mit Umwandlung der metallischen Precursorschichten in halbleitende Schichten, Abführen des nicht in der Reaktion verbrauchten Chalkogendampf-/Trägergasgemisches, Abkühlen der Substrate und Ausführen der Substrate aus der Ofenkammer.The The object underlying the invention is achieved by a method solved by forming an input and output side Gas lock for the oxygen-tight closure of a furnace chamber, introduction one or more with at least one metallic precursor layer prepared substrates into the furnace chamber, introducing a via the Width of the substrates as evenly as possible distributed chalcogen vapor / carrier gas mixture above the substrates at a pressure near atmospheric pressure, heating the substrates in the chalcogen vapor / carrier gas atmosphere to a final temperature with conversion of the metallic precursor layers in semiconducting layers, not dissipating in the reaction consumed chalcogen vapor / carrier gas mixture, cooling the substrates and running the substrates from the oven chamber.
Durch die Erfindung werden die Abfallmengen verringert, da die Prozessgase optimal ausgenuzt werden und da Verluste an Prozessgasen nahezu vermieden werden. Das führt zu einem vereinfachten Produktionsverfahren und zur Redaktion der Kosten, da auch primär weniger Chalkogene eingesetzt werden.By the invention reduces the amount of waste as the process gases be optimally exploited and there losses of process gases almost be avoided. This leads to a simplified production process and for the redaction of the costs, since also primarily less Chalkogene be used.
Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, wenn die Substrate in einer Schutzgasatmosphäre bis auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der möglichst keine Verdampfung von Chalkogenen stattfindet.A further improvement of the method according to the invention is achieved when the substrates are in a protective gas atmosphere be heated to a temperature as possible no evaporation of chalcogens takes place.
Weiterhin kann über der Oberfläche der Substrate zwischen den Gasschleusen eine Strömung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches erzeugt werden, wodurch einerseits die Qualität der herzustellenden halbleitenden Schichten verbessert wird. Andererseits kann dadurch die Menge an zuzuführendem Chalkogendampf-/Trägergasgemisch im Vergleich zu einer unbewegten Atmosphäre verringert werden.Farther can be over the surface of the substrates between the gas locks a flow of the chalcogen vapor / carrier gas mixture be produced, whereby on the one hand the quality of the produced Semiconducting layers is improved. On the other hand, it can the amount of chalcogen vapor / carrier gas mixture to be supplied reduced compared to a static atmosphere become.
Das Chalkogendampf-/Trägergasgemisch wird bevorzugt durch Trägergas, welches an geschmolzenen Chalkogenen vorbeiströmt und dabei Chalkogendampf aufnimmt, erzeugt.The Chalcogen vapor / carrier gas mixture is preferably by carrier gas, which flows past molten chalcogens and chalcogen vapor absorbs, generates.
Vorzugsweise wird das Chalkogen Selen und als Schutz-/Trägergas ein inertes Gas, wie zum Beispiel Stickstoff, verwendet.Preferably becomes the chalcogen selenium and as a protective / carrier gas inert gas, such as nitrogen.
Nach der Umwandlung der metallischen Precursorschichten in halbleitende Schichten und vor dem Entfernen des nicht in der Reaktion verbrauchten Chalkogendampfes kann das Substrat in der Chalkogendampf-/Trägergasatmosphäre bei einer vorgegebenen Temperatur gehalten und anschließend abgekühlt werden.To the conversion of the metallic precursor layers into semiconducting Layers and before removing the not consumed in the reaction Chalcogen vapor may be the substrate in the chalcogen vapor / carrier gas atmosphere held at a predetermined temperature and then be cooled.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung werden die Substrate in einem in mehrere Temperaturbereiche segmentierten Ofen in mehreren Schritten auf eine jeweils vorgegebene Temperatur erwärmt.In In a further development of the invention, the substrates are in one furnace segmented into several temperature ranges in several steps heated to a respective predetermined temperature.
Dabei werden die in dem Ofen befindlichen Substrate gleichzeitig und schrittweise von Segment zu Segment transportiert, wobei die vorgegebene Verweildauer in den einzelnen Segmenten identisch ist.there For example, the substrates in the oven will be simultaneously and incrementally transported from segment to segment, whereby the given residence time is identical in the individual segments.
Die Verweildauer kann zum Beispiel 60 Sekunden betragen.The Dwell time can be 60 seconds, for example.
Die Aufheizung der Substrate kann in Stufen von Raumtemperatur auf zum Beispiel ca. 150°C, 450°C und 550°C vorgenommen werden, wobei als Endtemperatur die 550°C-Marke nicht überschritten werden muss.The heating of the substrates can be carried out in stages from room temperature to, for example, about 150 ° C, 450 ° C and 550 ° C, with the end temperature not exceeding the 550 ° C mark must become.
Die Substrate können anschließend in mindestens einem Schritt auf Raumtemperatur abgekühlt werden.The Substrate can then be in at least one Step to be cooled to room temperature.
Für die Bereitstellung des notwendigen Chalkogendampfes zur Umwandlung der metallischen Precursorschichten in halbleitende Schichten können die Substrate vor dem Einbringen in den Ofen bereits mit mindestens einer Chalkogenschicht versehen werden. Die Chalkogene auf dem Substrat verdampfen dann im Ofen bei dünnen Schichten vollständig und stehen im Ofen zusätzlich zur direkten Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches für den Umwandlungsprozess zur Verfügung.For the provision of the necessary chalcogen vapor for conversion of the metallic precursor layers in semiconducting layers, the Substrates prior to introduction into the oven already with at least a Chalkogenschicht be provided. The chalcogens on the substrate then evaporate completely in the oven for thin layers stand in the oven in addition to the direct supply of the Chalcogen vapor / carrier gas mixture for the conversion process to disposal.
Bei dicken Chalkogenschichten kann auch nur ein Teil der Chalkogene verdampfen und die metallischen Precursorschichten können zum Teil auch direkt mit geschmolzenen Chalkogenen in halbleitende Schichten umgewandelt werden.at Thick chalcogen layers can only be part of the chalcogens evaporate and the metallic precursor layers can partly directly with molten chalcogens in semiconducting Layers are converted.
Die Chalkogenschichten werden bevorzugt durch Aufdampfen von Chalkogenen auf die metallischen Precursorschichten aufgebracht. Dies kann unter atmosphärischen Bedingungen in einem Durchlaufprozess erfolgen.The Chalcogen layers are preferred by vapor deposition of chalcogens applied to the metallic precursor layers. This can be done under atmospheric conditions in a continuous process.
Die Erfindung kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die metallischen Precursorschichten durch aufeinander folgendes Sputtern von Kupfer/Gallium und Indium hergestellt werden.The Invention may further be characterized in that the metallic Precursor layers by sequential sputtering of copper / gallium and indium.
Zu diesem Zweck werden zum Beispiel aus Glas bestehende Substrate zunächst durch Sputtern mit einer Molybdänschicht versehen, auf der dann eine zweite Schicht aus Kupfer/Gallium von einem zusammengesetzten Kupfer/Gallium-Target und schließlich eine dritte Schicht aus Indium von einem Indium-Target unter Hochvakuum gesputtert werden. Typischerweise erfolgt die Beschichtung mit Molybdän in einer ersten Sputteranlage, die Beschichtung mit Kupfer/Gallium und Indium in einer zweiten Sputteranlage.To For this purpose, for example, consisting of glass substrates are first provided by sputtering with a molybdenum layer, on then a second layer of copper / gallium from a compound Copper / gallium target and finally a third layer be sputtered from indium from an indium target under high vacuum. typically, the coating with molybdenum takes place in a first sputtering plant, the coating with copper / gallium and indium in a second Sputter.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung gelöst, die aus einem Ofen mit einer in mehrere Temperaturbereiche segmentierten Ofenkammer, die eine Öffnung zum Einbringen der Substrate und eine Öffnung zum Ausbringen der Substrate mit kleinst möglichen Abmessungen aufweist, mit einer Gasschleuse an der Öffnung zum Einbringen der Substrate, mit einer Gasschleuse an der Öffnung zum Ausbringen der Substrate, mit einem Transportmittel für flache Substrate zum schrittweisen und gleichzeitigen Transport sämtlicher in der Ofenkammer befindlicher Substrate zum jeweils nächsten Segment und mit einem Abgaskanal zum Entfernen eines Chalkogendampf-/Trägergasgemisches besteht, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wand der Ofenkammer zwischen den Gasschleusen Mittel zur Erzeugung einer Strömung eines Chalkogendampf-/Trägergasgemisches längs der Substrate angeordnet sind.The Task is further solved by a device that from an oven with a segmented into several temperature ranges Furnace chamber having an opening for introducing the substrates and an opening for discharging the substrates with the smallest possible Dimensions, with a gas lock at the opening for introducing the substrates, with a gas lock at the opening to the Application of the substrates, with a transport for flat substrates for gradual and simultaneous transport all located in the furnace chamber substrates for each next segment and with an exhaust duct for removing one Chalcogen vapor / carrier gas mixture consists, characterized that in a wall of the furnace chamber between the gas locks means for Generation of a flow of a chalcogen vapor / carrier gas mixture are arranged along the substrates.
Die Mittel zur Erzeugung der Strömung bestehen aus mindestens einer Öffnung in einer Wand der Ofenkammer zur Zuführung eines Chalkogendampf-/Trägergasgemisches und mindestens einer Öffnung in der Wand der Ofenkammer zur Absaugung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches.The Means for generating the flow consist of at least an opening in a wall of the oven chamber for feeding a chalcogen vapor / carrier gas mixture and at least an opening in the wall of the furnace chamber for suction of the chalcogen vapor / carrier gas mixture.
Die Abmessungen der Öffnungen sollten nahezu denn der durch diese zu schleusenden Substrate entsprechen, zumindest dass die Höhe der Öffnungen nur unerheblich größer als die Dicke der Substrate ist, Dadurch können Verluste an Prozessgasen in Verbindung mit den Gasschleusen erheblich verringert werden.The Dimensions of the openings should be close to that of these substrates to be slush correspond, at least that the Height of the openings only insignificantly larger As the thickness of the substrates is, this can cause losses significantly reduced in process gases in connection with the gas locks become.
Bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt sich in der Ofenkammer ein Innendruck nahe Atmosphärendruck ein, und zwar bedingt durch die Abmessungen der Öffnungen zum Hindurchschleusen der Substrate, sowie die zugehörigen Gasvorhänge, die Menge an zugeführten Gasen, die Absaugung der Gase bzw. des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches und der Temperatur. Der genaue Druck lässt sich über da Verhältnis der zugeführten und der abgesaugten Gase einstellen.at such a device according to the invention in the furnace chamber, an internal pressure near atmospheric pressure a, due to the dimensions of the openings for passing through the substrates, as well as the associated gas curtains, the amount of gases supplied, the extraction of the gases or the chalcogen vapor / carrier gas mixture and the temperature. Of the Exact pressure can be over there ratio Adjust the supplied and extracted gases.
In einer Ausführung der Erfindung befindet sich die Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches in der Wand der Ofenkammer, die der beschichteten Fläche eines in der Ofenkammer befindlichen Substrates gegenüber liegt.In an embodiment of the invention is the opening for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture in the wall of the furnace chamber, that of the coated area a located in the furnace chamber substrate is opposite.
Vorzugsweise wird das Chalkogen Selen verwendet.Preferably the chalcogen selenium is used.
Die Temperaturen in den verschieden Segmenten können zum Beispiel mit Hilfe von Heiz- und Kühlsystemen unabhängig voneinander eingestellt werden.The Temperatures in different segments can be, for example independent with the help of heating and cooling systems be adjusted from each other.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist jedes Segment von den anderen Segmenten thermisch isoliert. Dies ermöglicht, dass benachbarte Segmente auf deutlich unterschiedliche Temperaturen gebracht werden können.In A further development of the invention is each segment of the thermally isolated from other segments. This makes possible, that adjacent segments at significantly different temperatures can be brought.
Weiterhin kann jedes Segment für sich thermisch gedämmt werden, um den Energieeinsatz für die Beheizung des Segments zu reduzieren.Farther Each segment can be insulated thermally be to use the energy for heating the segment to reduce.
In einer Ausführung der Erfindung bestehen die Wände der Ofenkammer aus Graphit.In an embodiment of the invention consist of the walls the furnace chamber made of graphite.
Aufgrund des schrittweisen und gleichzeitigen Transports der Substrate von Segment zu Segment, ist die Verweildauer der Substrate in den einzelnen Segmenten identisch und kann zum Beispiel ca. 60 Sekunden betragen.by virtue of the stepwise and simultaneous transport of the substrates of Segment by segment, is the residence time of the substrates in the individual Segments identical and can be, for example, about 60 seconds.
Mehrere Segmente am Anfang der Ofenkammer bilden eine Aufwärmzone und mehrere Segmente am Ende der Ofenkammer bilden eine Abkühlzone. Die Segmente zwischen Aufwärmzone und Abkühlzone ist die Zone in der die thermische Umwandlung stattfindet, die Reaktionszone.Several Segments at the beginning of the furnace chamber form a warm-up zone and a plurality of segments at the end of the furnace chamber form a cooling zone. The segments between warm-up zone and cooling zone is the zone where the thermal conversion takes place, the reaction zone.
Die Aufwärmzone ist mit der eingangsseitigen Gasschleuse am Eingang der Aufwärmzone versehen. Am Ausgang der Aufwärmzone kann eine zusätzliche Gasschleuse vorhanden sein.The Warm-up zone is connected to the input-side gas lock on Entrance of the warming up provided. At the exit of the warm-up zone There may be an additional gas lock.
Die Gasschleusen am Anfang und am Ende der Aufwärmzone trennen die Atmosphäre der Aufwärmzone von der Atmosphäre außerhalb der Ofenkammer und von der Atmosphäre der Reaktionszone. Damit kann in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere unter Ausschluss von Sauerstoff aber auch in Abwesenheit von Chalkogendampf, eine Aufwärmung der Substrate auf eine vorgegebene Temperatur stattfinden.The Disconnect the gas locks at the beginning and at the end of the warm-up zone the atmosphere of the warming up zone from the atmosphere outside the oven chamber and from the atmosphere the reaction zone. This can be done in a protective gas atmosphere, especially with the exclusion of oxygen but also in the absence of chalcogen vapor, a warming of the substrates to one given temperature take place.
In einer Ausführung der Erfindung ist die Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches direkt nach der Gasschleuse am Ausgang der Aufwärmzone angebracht.In An embodiment of the invention is the opening for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture directly after the gas lock at the exit of the warm-up zone appropriate.
Dies hat den Vorteil, dass die Substrate in der Aufwärmzone in Abwesenheit von Sauerstoff aber auch von Chalkogendampf auf eine Temperatur, bei der möglichst keine Kondensation von Chalkogendampf stattfinden kann, erwärmt werden. Werden die Substrate dann durch die Gasschleuse am Ausgang der Aufwärmzone durchgeschleust wird durch die Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches Chalkogendampf für die gesamte Fläche der Substrate angeboten.This has the advantage that the substrates in the warm-up zone in the absence of oxygen but also of chalcogen vapor to one Temperature, if possible, no condensation of chalcogen vapor can take place, be heated. Become the substrates then passed through the gas lock at the exit of the warming up is passed through the opening for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture Chalcogen vapor for the entire surface of the substrates offered.
Die Abkühlzone ist mit der ausgangsseitigen Gasschleuse am Ende der Abkühlzone versehen. Am Eingang der Abkühlzone kann eine zusätzliche Gasschleuse vorhanden sein.The Cooling zone is with the output side gas lock on End of the cooling zone provided. At the entrance of the cooling zone There may be an additional gas lock.
Die Gasschleusen am Anfang und am Ende der Abkühlzone trennen die Atmosphäre der Abkühlzone von der Atmosphäre außerhalb der Ofenkammer und von der Atmosphäre der Reaktionszone. Damit kann in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere unter Ausschluss von Sauerstoff, eine Abkühlung der Substrate stattfinden.The Disconnect the gas locks at the beginning and at the end of the cooling zone the atmosphere of the cooling zone from the atmosphere outside the oven chamber and from the atmosphere the reaction zone. This can be done in a protective gas atmosphere, especially with the exclusion of oxygen, a cooling of the Substrates take place.
Weiterhin verhindern die zusätzlichen Gasschleusen am Ende der Aufwärmzone und am Anfang der Abkühlzone sowohl den Austritt von Chalkogen aus der Reaktionszone in die Umgebung als auch das Eindringen von zum Beispiel Sauerstoff und Wasserstoff in die Reaktionszone.Farther prevent the additional gas locks at the end of the warm-up zone and at the beginning of the cooling zone both the exit of chalcogen from the reaction zone into the environment as well as the penetration of for example, oxygen and hydrogen in the reaction zone.
Zum besseren Ausschluss von zum Beispiel Sauerstoff oder Wasserstoff aus der Ofenkammer, kann die Ofenkammer von einem Gehäuse mit einer Öffnung zum Einbringen der Substrate und einer Öffnung zum Ausbringen der Substrate umgeben sein.To the better exclusion of, for example, oxygen or hydrogen from the furnace chamber, the furnace chamber can be from a housing with an opening for introducing the substrates and an opening be surrounded to dispense the substrates.
Das Gehäuse kann zum Beispiel eine Edelstahlumhüllung sein.The Housing can, for example, a stainless steel cladding be.
Weiterhin kann das Gehäuse eine separate Gehäuseabsaugung besitzen und es kann eine Spülung mit einem Schutzgas vorgesehen sein.Farther the housing can be a separate housing exhaust own and it can be a purge with a protective gas provided be.
In einer Ausführung der Erfindung hat das Gehäuse ein separates Kühlsystem. Dies erlaubt die abgestrahlte Wärme der Ofenkammer abzuführen.In An embodiment of the invention has the housing a separate cooling system. This allows the radiated Dissipate heat of the furnace chamber.
Schließlich kann im Gehäuse ein Sauerstoff-Sensor und/oder ein H2Se-Sensor angebracht sein.Finally, an oxygen sensor and / or an H 2 Se sensor may be mounted in the housing.
Der Sauerstoffsensor ermöglicht ein eindringen von Sauerstoff in den Raum zwischen Gehäuse und Ofenkammer festzustellen.Of the Oxygen sensor allows the penetration of oxygen in the space between housing and furnace chamber determine.
Der H2Se-Sensor dient zur Sicherheit, um ein eventuelles Entstehen von Selenwasserstoff rechtzeitig festzustellen und den Betreiber entsprechend zu warnen.The H 2 Se sensor is used as a safety measure to detect any possible formation of hydrogen selenide in time and to warn the operator accordingly.
In einer Fortentwicklung der Vorrichtung können die Gasflüsse zu beiden Seiten der Gasschleusen unabhängig voneinander eingestellt werden.In a development of the device, the gas flows on both sides of the gas locks independently be set.
Die Gasschleusen der Ofenkammer können dazu aus jeweils mindestens zwei Gasvorhängen bestehen. Es können auch zusätzliche Absaugungen zwischen den Gasvorhängen vorhanden sein. Dadurch wird sicher verhindert, das Prozessgase die Ofenkammer unkontrolliert verlassen können.The Gas locks of the furnace chamber can from each at least two gas curtains. There may also be additional Exhausts between the gas curtains be present. Thereby is safely prevented, the process gases the oven chamber uncontrolled being able to leave.
Bevorzugt wird als Schutz-/Trägergas ein inertes Gas, wie zum Beispiel Stickstoff, verwendet.Prefers is used as protective / carrier gas an inert gas, such as Nitrogen, used.
Die Öffnung zum Einbringen der Substrate, die Öffnung zum Ausbringen der Substrate und die Gasschleusen ermöglichen es die Vorrichtung im Durchlaufverfahren, bei einem Druck in der Nähe des Atmosphärendrucks und unter definierten Restgasbedingungen, insbesondere unter Ausschluss von Sauerstoff und Wasserstoff, zu betreiben. Auch hierdurch kann dem unkontrollierten Verlust von Prozessgasen vorgebeugt werden.The opening for introducing the substrates, the opening for spreading the substrates and the gas locks allow the device in a continuous process, at a pressure near the atmospheric pressure and under defined residual gas conditions, in particular with exclusion of oxygen and hydrogen, to operate. Also this can prevent the uncontrolled loss of process gases.
Das Transportmittel, die Öffnung zum Einbringen der Substrate und die Öffnung zum Ausbringen der Substrate erlauben ein Einbringen der Substrate in die Ofenkammer hinein, ein Transportieren der Substrate durch die Ofenkammer hindurch und ein Ausbringen der Substrate nach der Umsetzung der metallischen Precursorschichten in halbleitende Schichten aus der Ofenkammer hinaus.The means of transport, the opening for introducing the substrates and the opening for Ausbrin conditions of the substrates allow introduction of the substrates into the furnace chamber, transporting the substrates through the furnace chamber and applying the substrates after the metallic precursor layers have been converted into semiconductive layers out of the furnace chamber.
Die Vorrichtung ist so angeordnet, dass das Chalkogendampf-/Trägergasgemisch hauptsächlich über eine Fläche der in der Ofenkammer befindlichen Substrate strömt.The Device is arranged so that the chalcogen vapor / carrier gas mixture mainly over an area of in the furnace chamber located substrates flows.
Zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches über die Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches ist diese Öffnung über eine oder auch mehrere Leitungen mit einer Verdampfungskammer verbunden.to Feeding the chalcogen vapor / carrier gas mixture over the opening for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture is this opening over one or more Lines connected to a vaporization chamber.
In einer Fortführung der Erfindung ist die Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches eine schlitzförmige Öffnung, die senkrecht zur Transportrichtung ausgerichtet ist und die sich über das ganze in der Ofenkammer befindliche Substrat erstreckt. Dies hat den Vorteil einer gleichmäßigeren Verteilung des Chalkogendampfes in der Ofenkammer.In a continuation of the invention is the opening for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture a slot-shaped opening perpendicular to the Transport direction is aligned and extending over the entire substrate located in the furnace chamber extends. this has the advantage of a more even distribution of Chalcogen vapor in the oven chamber.
Die Leitungen von der Verdampfungskammer zu der schlitzförmigen Öffnung können entlang der schlitzförmigen Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches verteilt enden um eine gleichmäßige Verteilung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches über die gesamte Öffnung hinweg zu erhalten.The Lines from the evaporation chamber to the slot-shaped opening can along the slot-shaped opening for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture distributed end to an even distribution of the chalcogen vapor / carrier gas mixture over the to receive the entire opening.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung können die Leitungen die zu einer schlitzförmigen Öffnung führen im unteren Teil der Leitungen die Form der schlitzförmigen Öffnung annehmen. Die ermöglicht eine nahezu gleichmäßige Verteilung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches über die gesamte schlitzförmige Öffnung hinweg.In a further development of the invention, the lines which lead to a slot-shaped opening in the lower part of the lines the shape of the slot-shaped opening accept. This allows a nearly uniform Distribution of the chalcogen vapor / carrier gas mixture via the entire slot-shaped opening away.
Weiterhin können die Leitungen im untern Teil mit Verengungen gefolgt von Entspannungszonen versehen sein.Farther The pipes in the lower part can be followed with constrictions be provided by relaxation zones.
Dies bewirkt, dass das Chalkogendampf-/Trägergasgemisch welches durch diese Verengungen strömt aufgestaut und damit komprimiert und dann wieder ausgedehnt wird. Dieser Vorgang wird wiederholt. Dadurch verteilt sich das Chalkogendampf-/Trägergasgemisch auf die gewünschte Länge hinweg und ermöglicht eine homogene Verteilung des Chakogendampfes.This causes the chalcogen vapor / carrier gas mixture which flows through these constrictions dammed up and thus compressed and then expanded again. This process is repeated. Thereby the chalcogen vapor / carrier gas mixture is distributed the desired length and allows a homogeneous distribution of the chacogenous vapor.
Die Verdampfungskammer ist eine Kammer mit mindestens einem Ausgang zur Abführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches an die sich die Leitungen anschließen. Die Verdampfungskammer kann mindestens einen zusätzlichen Eingang zur Versorgung mit festem Chalkogen und einen Zugang für die Zuführung eines Trägergases haben.The Evaporation chamber is a chamber with at least one outlet to remove the chalcogen vapor / carrier gas mixture to which the cables connect. The evaporation chamber can have at least one additional input to the supply with solid chalcogen and an access for the feeder have a carrier gas.
Das feste Chalkogen schmilzt in der beheizbaren Verdampfungskammer und bildet einen Chalkogensee. Zur Dossierung der Chalkogene kann die Verdampfungskammer mit einem Füllstandssensor ausgestattet sein.The solid chalcogen melts in the heatable evaporation chamber and forms a Chalkogensee. For dossing the chalcogens, the evaporation chamber be equipped with a level sensor.
Das Trägergas, welches in die Verdampfungskammer eintritt und vorzugsweise vorher erwärmt wurde, nimmt in der Verdampfungskammer Chalkogendampf auf und das Chalkogendampf-/Trägergasgemisch wird über eine oder mehrere Leitungen der Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches zugeführt.The Carrier gas, which enters the evaporation chamber and preferably previously heated, takes in the evaporation chamber chalcogen vapor and the chalcogen vapor / carrier gas mixture is over one or more lines of the opening for feeding fed to the chalcogen vapor / carrier gas mixture.
Um die Strömungsgeschwindigkeit mit der das Trägergas in die Verdampfungskammer strömt zu steuern, kann es durch einen Durchflussmesser überwacht und über ein Feinregulierventil eingestellt werden. Es versteht sich, dass die Steuerung automatisiert ablaufen kann.Around the flow rate with the carrier gas to control the evaporation chamber flows through it monitors a flow meter and over Fine regulating valve can be adjusted. It is understood that the Control can run automatically.
Um einen Rückfluss von der Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches zu der Verdampfungskammer zu verhindern, kann eine zusätzliche Trägergaseinspeisung in jeder Leitung zwischen Verdampfungskammer und Öffnung zur Zuführung vorgesehen sein. Das so genannte Prozesszusatzgas, welches durch diese zusätzlichen Einspeisungen eingebracht wird, erzeugt dabei einen Sog, der das Chalkogendampf-/Trägergasgemisch aus der Verdampfungskammer heraussaugt.Around a return flow from the opening to the feeder of the chalcogen vapor / carrier gas mixture to the vaporization chamber can prevent an additional carrier gas feed in each line between the evaporation chamber and opening for delivery be provided. The so-called process additive gas, which by these additional feeds is introduced generated doing a suction, the chalcogen vapor / carrier gas mixture the evaporation chamber sucks.
Um die Strömungsgeschwindigkeit, mit der das Prozesszusatzgas in eine Leitung zwischen Verdampfungskammer und Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches fließt, zu steuern, kann jede Leitung mit einem Durchflussmesser überwacht und über ein Feinregulierventil eingestellt werden.Around the flow rate at which the process additive gas in a line between the evaporation chamber and the opening for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture flows, can control each line with a flow meter and adjusted via a fine regulating valve.
Eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit des Prozesszusatzgases führt zu einem größeren Chalkogendampf-/Trägergasfluss in der zugehörigen Leitung zwischen Verdampfungskammer und schlitzförmigen Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches.A increased flow rate of the process additive gas leads to a larger chalcogen vapor / carrier gas flow in the associated line between the evaporation chamber and slit-shaped opening for feeding of the chalcogen vapor / carrier gas mixture.
Mit der unabhängigen Regelung der Prozesszusatzgasflüsse kann die Homogenität des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches senkrecht zur Transportrichtung weiter verbessert werden.With the independent regulation of process additive gas flows can the homogeneity of the chalcogen vapor / carrier gas mixture be further improved perpendicular to the transport direction.
Da, wie bereits beschrieben, nicht der gesamte Chalkogendampf in der Reaktion aufgebraucht wird, muss dieses Chalkogendampf-/Trägergasgemisch als Abgas über den Abgaskanal abgeführt werden. Um den Verlust an Chalkogen zu begrenzen kann dieses Abgas über einen Durchflussmengenteiler aufgeteilt werden. Ein Teil wird dann weiterhin als Abgas, genannt Restabgas, abgeführt, der andere Teil kann, zum Beispiel über die zusätzliche Trägergaseinspeisungen oder über die Trägergaseinspeisung der Verdampfungskammer, dem Prozess wieder zur Verfügung gestellt werden. Dabei sollte die Temperatur des zurückgeführten Chalkogendampf-/Trägergasgemisches nie die Kondensationstemperatur des Chalkogens unterschreiten, um eine Kondensation des Chalkogens in der Rückführung zu vermeiden.Since, as already described, not the entire chalcogen vapor is used up in the reaction, this chalcogen vapor / carrier gas mixture has to be removed as exhaust gas via the exhaust gas channel be led. To limit the loss of chalcogen, this offgas can be split by a flow divider. One part is then further discharged as exhaust gas, called residual exhaust gas, the other part can be made available to the process again, for example via the additional carrier gas feeds or via the carrier gas feed of the evaporation chamber. The temperature of the recirculated chalcogen vapor / carrier gas mixture should never fall below the condensation temperature of the chalcogen to avoid condensation of the chalcogen in the recirculation.
Das Restabgas kann gefiltert und dann abgeführt werden. Der Abfall an Chalkogenen muss entsorgt oder einer Wiederaufbereitung zugeführt werden.The Residual exhaust gas can be filtered and then removed. Of the Waste of chalcogens must be disposed of or reprocessed be supplied.
In einer Fortführung dieser Abgasrückführung wird dem Restabgas Chalkogen entzogen und das wieder der Beschichtung zurückgeführte Gas mit Chalkogen angereichert.In a continuation of this exhaust gas recirculation Chalkogen is withdrawn from the residual exhaust gas and again the coating recycled gas enriched with chalcogen.
Zur Zuführung des festen Chalkogens in die Verdampfungskammer kann mindestens eine Zuführungseinrichtung in die Vorrichtung eingebaut werden. Eine Zuführungseinrichtung kann aus einem Behälter, der trichterförmig sein kann und der für einen Vorrat an Chalkogen sorgt, einer Dosiereinrichtung, die es erlaubt eine vorgegebene Menge über mindestens eine Rohrleitung in eine Verdampfungskammer einzubringen, und einem Ventil für jede Rohrleitung bestehen. Die Ventile sind während der Zuführung des Chalkogens geöffnet und bleiben sonst verschlossen, so dass weitestgehend ein Austreten von Chalkogendampf aus der Verdampfungskammer in die Zuführungseinrichtung hinein verhindert wird.to Feeding the solid chalcogen into the evaporation chamber can at least one feeding device in the device to be built in. A feeding device may consist of a Container which can be funnel-shaped and which provides a supply of chalcogen, a metering device that it allows a given amount over at least one Piping into an evaporation chamber, and a valve exist for each pipeline. The valves are during open and stay open to the feed of the chalcogen otherwise closed, so that as far as possible an escape of chalcogen vapor from the evaporation chamber into the feed device is prevented in it.
Bei großen Anlagen kann über mehrere Eingänge zur Versorgung mit festem Chalkogen eine gleichmäßige Verteilung in einer Verdampfungskammer gewährleistet werden. Dabei kann eine Zuführungseinrichtung festes Chalkogen gleichmäßig auf die verschiedenen Eingänge der Verdampfungskammer verteilen, oder es kann auch für jeden Eingang eine separate Zuführungseinrichtung vorgesehen sein.at large facilities can have multiple entrances to supply with solid chalcogen a uniform Distribution can be ensured in an evaporation chamber. In this case, a feed device fixed Chalkogen evenly on the different inputs distribute the vaporization chamber, or it may also be for Each input may be provided with a separate supply device.
Ein weiteres Verhindern von einem Austreten von Chalkogendampf aus der Verdampfungskammer in eine Zuführungseinrichtung kann durch eine Trägergaseinspeisung in die Rohrleitung zwischen Ventil und Verdampfungskammer realisiert werden. Die Strömungsgeschwindigkeit dieser Trägergaseinspeisung kann zum Beispiel über einen Flussmesser erfasst und über ein Feinregulierventil eingestellt werden.One further preventing leakage of chalcogen vapor from the Evaporation chamber in a feeder can by a Carrier gas feed into the pipeline between valve and evaporation chamber can be realized. The flow velocity This carrier gas feed can, for example, over detected a flow meter and adjusted via a fine regulating become.
In einer Ausführung der Erfindung sind Bauteile die mit dem Chalkogendampf oder dem Chalkogendampf-/Trägergasgemisch kontaktierbar sind vorzugsweise aus einem gegenüber diesem Gemisch resistenten Material, wie zum Beispiel Graphit.In An embodiment of the invention are components that with the Chalcogen vapor or the chalcogen vapor / carrier gas mixture can be contacted preferably from a relative to this Mixture resistant material, such as graphite.
Weiterhin sollten Bauteile die mit Chalkogendampf in Verbindung kommen erwärmt werden, so dass eine Kondensation des Chalkogens auf diesen Bauteilen verhindert wird. Dies verhindert eine aufwändige Reinigung und Wartung.Farther Components that come in contact with chalcogen vapor should be heated so that condensation of the chalcogen on these components is prevented. This prevents a complicated cleaning and maintenance.
Eine Möglichkeit dies zu verwirklichen ist, Teile der Vorrichtung in einem Block, zum Beispiel aus Graphit, unterzubringen und diesen mit einer integrierten Heizung auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen.A Possibility to realize this, parts of the device in a block, for example made of graphite, accommodate and this with an integrated heater to the desired temperature too heat.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist die Öffnungen zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches in einem Aufdampfkopf, der in eine Aussparung in der dem Transportmittel gegenüberliegenden Wand eingesetzt ist, untergebracht.In A further development of the invention is the openings for supplying the chalcogen vapor / carrier gas mixture in a vapor deposition head, which is in a recess in the transport opposite wall is used, housed.
Der Aufdampfkopf besteht vorzugsweise aus einem Material welches resistent gegenüber dem Chalkogendampfes ist, insbesondere zum Beispiel aus Graphit.Of the Evaporation head is preferably made of a material which is resistant against the chalcogen vapor is, in particular, for example Graphite.
Der Aufdampfkopf kann, zum Beispiel über eine integrierte Heizung, auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden.Of the Evaporator head can, for example, via an integrated heating, be brought to a desired temperature.
Weiterhin kann eine thermische Entkopplung des Aufdampfkopfes von der Ofenkammer vorgesehen sein. Dies ermöglicht den Aufdampfkopf bei einer anderen Temperatur als der Temperatur des entsprechenden Segments der Ofenkammer zu halten.Farther can be a thermal decoupling of the evaporation head of the furnace chamber be provided. This allows the Aufdampfkopf in another Temperature as the temperature of the corresponding segment of the furnace chamber to keep.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann der Aufdampfkopf unter eine dichte Haube mit integriertem Kühlsystem gestellt werden. Der Innenraum der Haube kann in einer speziellen Ausführung mit einem Schutzgas geflutet und abgesaugt werden.In a further development of the invention, the vapor deposition head under a sealed hood with integrated cooling system provided become. The interior of the hood can be in a special design with a protective gas are flooded and sucked off.
In einer Fortführung der Erfindung sind weiter Bauteile die mit Chalkogendampf in Kontakt kommen, zum Beispiel die Verdampfungskammern und die Leitungen zwischen Verdampfungskammer und der Öffnung zur Zuführung des Chalkogendampf-/Trägergasgemisches, sowie Stickstoffgaseinspeisungen in dem Aufdampfkopf untergebracht. Das Unterbringen der Stickstoffgaseinspeisungen im Aufdampfkopf hat den Vorteil, dass sich dass Stickstoffgas im Aufdampfkopf bereits erwärmt.In a continuation of the invention are further components come into contact with chalcogen vapor, for example, the evaporation chambers and the lines between the evaporation chamber and the opening for feeding the chalcogen vapor / carrier gas mixture, As well as nitrogen gas feeds housed in the Aufdampfkopf. The Accommodating the nitrogen gas feeds in the evaporation head has the advantage that already nitrogen gas in the evaporation head heated.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:One Embodiment of the invention will be described with reference to the attached Drawings explained. It shows:
In
jedem Segment S1 ... S7 kann eine gewählte Temperatur durch
ein Heiz-
Die
Aufwärmzone S1 und die Abkühlzone S7 sind mit
eingangs- und ausgangsseitigen Gasschleusen
Die
Gasschleusen
Durch
die Gasschleusen
Das
Transportmittel
Um
den Transport aller Substrate
Die
Verweildauer der Substrate
Bei
dem Verfahren wird ein Schichtstapel aus Molybdän auf einem
Glassubstrat
Die
Gasschleusen
Nach
Erfindungsgemäß wird
Selendampf in S2 über eine Selenquelle unmittelbar nach
der Gasschleuse
Weiterhin
beginnt das Selen auf den Substraten
Der
Gasfluss wird so gesteuert, dass beim Erreichen der Endtemperatur
im dritten Segment S3 bei der die Reaktion stattfindet, beim Halten
der Temperatur in S4 und bei einer Abkühlung in S5 genügend
Selendampf vorhanden ist und zumindest in den Sektionen S3. und
S4 über die gesamte Oberfläche der Substrate
In
den darauf folgenden Segmenten S6 und S7 wird das Substrat
Die
Steuerung des Gasflusses wird dadurch ermöglicht, dass
die Gasflüsse auf beiden Seiten der Gasschleuse
Die
Umwandlung der Precursorschichten in halbleitende CIGS-Schichten
(
Zum
weiteren Schutz, damit kein Selen in die Umgebung entweichen kann,
ist der Aufdampfkopf
In
Um
eine gleichmäßige Versorgung an Selen senkrecht
zur Transportrichtung zu erhalten, muss der Selendampf über
die gesamte Breite der Substrate
Dazu
hat eine Leitung
Selen
ist in festem Aggregatszustand kugelförmig kommerziell
erhältlich. Die Kugeln weisen einen typischen Durchmesser
von 3–5 mm auf. Die Selenkugeln werden in einen trichterförmigen
Behälter
Die
Kugeln fallen in eine Dosiervorrichtung
Liegen die Bohrungen der Teile fluchtend übereinander, können die Selenkugeln in die Trommel fallen. Wird die Trommel um 90° verdreht können die Selenkugeln die Trommel und das Gehäuse, senkrecht nach unten fallend, verlassen.Lie the holes of the parts aligned over each other, can the selenium balls fall into the drum. If the drum is rotated by 90 ° the selenium balls can move the drum and the casing, vertically falling down, left.
Über die Zeitspanne, die zwischen den 90° Drehungen vergeht und die Anzahl der Selenkugeln, welche in die Bohrung der Trommel passen lässt sich die Anzahl der Selenkugeln und damit die Menge an Selen, welche bereitgestellt wird, dosieren.about the amount of time that passes between the 90 ° turns and the number of selenium balls entering the bore of the drum you can adjust the number of selenium balls and thus dose the amount of selenium provided.
Anschließend
fallen die Selenkugeln durch eine senkrechte Rohrleitung
Ein
weiteres Verhindern von einem Austreten von Selendampf aus der Verdampfungskammer
Wie
beschrieben fallen die Selenkugeln von oben in eine Kammer
Der
Block wird samt dem Selen über eine Heizung erhitzt. Durch
Erhitzen wird das Selen nun zunächst geschmolzen und verdampft
dann bei einem weiteren Temperaturanstieg. In der unteren Hälfte
der Kammer befindet sich dann ein flüssiger Selensee
Um
den Füllstand in der Kammer
Der
Selendampf, der sich in der Kammer
Um
dieses Vorheizen des Stickstoffgases, das Erhitzen der Verdampfungskammer
Zusätzlich
wird die Strömung des mit Selendampf vermischten Stickstoffgases über
eine weitere, sich in der Leitung zwischen Verdampfungskammer
Um
die Strömungsgeschwindigkeit der Stickstoffeinspeisung
für das Prozesszusatzgas
- 11
- Ofenkammerfurnace chamber
- 1.11.1
- Wandwall
- 1.21.2
- Wandwall
- 1.31.3
- Öffnung/EingangOpening / input
- 1.41.4
- Öffnung/AusgangOpening / output
- 22
- Heizsystemheating system
- 33
- Kühlsystemcooling system
- 4.14.1
- Gasschleusegas lock
- 4.24.2
- Gasschleusegas lock
- 4.34.3
- Gasschleusegas lock
- 4.44.4
- Gasschleusegas lock
- 55
- TransportmittelMode of Transport
- 66
- Molybdän auf Glassubstratmolybdenum on glass substrate
- 77
- Metallische PrecursorschichtenMetallic precursor layers
- 88th
- Se-SchichtSe layer
- 99
- AufdampfkopfAufdampfkopf
- 1010
- Selendampf-/StickstoffgasgemischSelendampf- / nitrogen gas mixture
- 10.110.1
- Öffnungopening
- 1111
- Abgaskanalexhaust duct
- 1212
- CIGS-SchichtCIGS layer
- 1313
- HaubeHood
- 1414
- Schlitzförmige Öffnung zur ZuführungSlot-shaped opening to the feeder
- 1515
- Schlitz zur Zuführungslot to the feeder
- 1616
- Behältercontainer
- 1717
- Dosiervorrichtungmetering
- 1818
- Rohrleitungpipeline
- 1919
- Kammerchamber
- 2020
- VentilValve
- 2121
- Stickstoffgaseinspeisung in die RohrleitungNitrogen gas feed into the pipeline
- 2222
- Eingangentrance
- 2323
- Ausgangoutput
- 2424
- SelenseeSelensee
- 2525
- Selendampfselenium vapor
- 2626
- Stickstoffgaseinspeisung für das ProzesszusatzgasNitrogen gas feed for the process additive gas
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 0318315 A2 [0006] - EP 0318315 A2 [0006]
- - EP 0662247 B1 [0007] EP 0662247 B1 [0007]
- - EP 2008/007466 [0008] - EP 2008/007466 [0008]
- - EP 2008/062061 [0013] - EP 2008/062061 [0013]
Claims (20)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910012200 DE102009012200A1 (en) | 2009-03-11 | 2009-03-11 | Thermal conversion of metallic precursor layer into semiconductor layer in thin layer solar cell, involves introducing chalcogen vapor/carrier gas mixture on substrate having precursor layer, heating, converting and cooling |
TW099106408A TWI509107B (en) | 2009-03-06 | 2010-03-05 | Verfahren und vorrichtung zur thermischen umsetzung metallischer precusorschichten in halbleitende schichten mit chalkogenquelle |
PCT/IB2010/000472 WO2010100561A1 (en) | 2009-03-06 | 2010-03-08 | Process and device for the thermal conversion of metallic precursor layers into semiconducting layers using a chalcogen source |
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ID=42557767
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---|---|
DE (1) | DE102009012200A1 (en) |
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2009
- 2009-03-11 DE DE200910012200 patent/DE102009012200A1/en not_active Withdrawn
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