DE102011053229A1 - Abscheideverfahren und Abscheidevorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abscheideverfahren, bei dem eine Materialschicht auf einer Substratoberfläche (21) eines Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) abgeschieden wird, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Anordnen des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) an einem Substrathalter (3) in einer Reaktionskammer (1) einer Abscheidevorrichtung, welche Abscheidevorrichtung Gasöffnungen (11, 12) zum Einlassen und Auslassen von Reaktionsgasen aufweist; Einlassen eines Reaktionsgases in die Reaktionskammer (1) durch Gasöffnungen; und Durchführen einer Abscheidereaktion, wobei das Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) entlang der Substratoberfläche (21) eine Maximalausdehnung aufweist, welche größer als 50 cm ist, und derart in der Reaktionskammer (1) angeordnet wird, dass zumindest eine der Gasöffnungen (11; 12) entlang einer Substratebene von dem Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) einen Abstand von zumindest 3 cm, 6 cm oder 10 cm aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Abscheidevorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abscheideverfahren und eine Abscheidevorrichtung.
  • Dünnschichtsolarzellen werden hergestellt, indem auf einer Substratoberfläche eines Dünnschichtsolarzellensubstrats unterschiedliche Materialschichten der Solarzellen abgeschieden werden. Die Schichtabscheidung findet üblicherweise in einer Reaktionskammer statt. Diese enthält Gasöffnungen, welche entweder als Einlass- oder als Auslassöffnungen für Reaktionsgase fungieren. Für die Abscheidung einer aktiven oder einer passiven Materialschicht der Solarzelle wird das Dünnschichtsolarzellensubstrat in der Reaktionskammer angeordnet. Die Reaktionsgase für eine Abscheidereaktion werden dann durch die Einlassöffnungen in die Reaktionskammer eingelassen. Je nach Abscheideprozess finden hierbei unterschiedliche Gaseinlass-, Gasauslass- und Reaktionszyklen statt. Schließlich bildet sich aufgrund der Abscheidereaktion die gewünschte Materialschicht auf der Substratoberfläche.
  • Um eine möglichst große Flächenausbeute zu erzielen, sollte die Materialschicht über der gesamten Substratoberfläche homogen und gleichmäßig abgeschieden sein, insbesondere eine gleichbleibende Schichtdicken aufweisen. Bei Dünnschichtsolarzellen, welche üblicherweise auf sehr großen Dünnschichtsolarzellensubstraten erzeugt werden, kommt es jedoch häufig vor, dass insbesondere an Randbereichen des Dünnschichtsolarzellensubstrats entweder gar keine Schichtabscheidung erfolgt, oder die Schichtdicke einer Materialschicht stark variiert. An diesen Randbereichen ist die Funktion der Solarzelle dann sehr eingeschränkt oder gar nicht vorhanden, so dass diese Randbereiche nicht an der Stromerzeugung teilhaben und somit die Gesamteffizienz der Solarzellen sinkt.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Abscheideverfahren und eine Abscheidevorrichtung bereitzustellen, mit denen eine gleichmäßigere Schichtabscheidung entlang der gesamten Substratoberfläche ermöglicht wird. Insbesondere sollen die Solarzellenschichten in den Randbereichen der Substratoberfläche gleichförmig abgeschieden werden.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Abscheideverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Abscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Schichtirregularitäten, insbesondere unerwünschte Schichtdickenvariationen, auf der Substratoberfläche und insbesondere an Randbereichen der Substratoberfläche von Turbulenzen in Strömungen von Reaktionsgasen und / oder nichtreaktiven Gasen herrühren. Derartige Turbulenzen entstehen in der Regel nahe einer Gasöffnung beim Einströmen eines Reaktionsgases in die Reaktionskammer, und / oder beim Ausströmen des Reaktionsgases aus der Reaktionskammer jeweils vor oder während einer Abscheidereaktion. Bei größeren Substraten wie Dünnschichtsolarzellensubstraten, welche eine Maximalausdehnung von mehr als 50 cm oder sogar mehr als 80 cm oder 100 cm aufweisen, befinden sich die Gasöffnungen jedoch in unmittelbarer Nähe zum Substratrandbereich, so dass gerade dort aufgrund der Turbulenzen die Schichtabscheidung nachteilig beeinträchtigt wird.
  • Erfindungsgemäß wird das Problem der Schichtinhomogenität im Randbereich der Substratoberfläche dadurch gelöst, dass die turbulenten Strömungsregionen zumindest teilweise von der Substratoberfläche weg verlagert werden. Hierzu ist vorgesehen, dass das Dünnschichtsolarzellensubstrat derart in der Reaktionskammer angeordnet wird, dass zumindest eine der Gasöffnungen entlang einer von der Substratoberfläche aufgespannten Substratebene von dem Dünnschichtsolarzellensubstrat einen Abstand von zumindest 3 cm, 6 cm oder 10 cm aufweist. Mit anderen Worten, befindet sich diese zumindest eine Gasöffnung, welche als Einlassöffnung und / oder als Ausgangsöffnung für ein Reaktionsgas fungiert, in einem minimalen Abstand vom Substratrand, welche 3 cm, 6 cm oder 10 cm beträgt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass in einer Entfernung von etwa 3 cm von einer Gasöffnung Turbulenzen nicht mehr so stark ausgeprägt sind, wie in unmittelbarer Nähe zur Gasöffnung. In einer Entfernung von etwa 6 cm oder sogar 10 cm sind Turbulenzen sogar deutlich reduziert, so dass sie kaum einen negativen Einfluss auf die Schichthomogenität haben.
  • Hierbei ist die Mehrzahl der Gasöffnungen, vorzugsweise sind jedoch alle Gasöffnungen, auf der Substratebene oder im Wesentlichen auf der Substratebene angeordnet. Das bedeutet, dass die jeweilige Gasöffnung senkrecht zur Substratoberfläche gemessen nur maximal 5%, 10% oder 15% im Verhältnis zur Maximalausdehnung des Dünnschichtsolarzellensubstrats von der durch die Substratoberfläche aufgespannten Substratebene entfernt ist. Vorzugsweise verläuft die Substratebene sogar durch die jeweilige Gasöffnung. Dadurch, dass die Gasöffnungen im Wesentlichen auf der Substratebene angeordnet sind, kann bei geeigneter Anordnung der als Einlassöffnungen und als Auslassöffnungen konfigurierten Gasöffnungen eine möglichst laminare Strömung erzielt werden.
  • Um das hier beschriebene Abscheideverfahren durchzuführen, wird also eine Abscheidevorrichtung mit einer Reaktionskammer und einem in der Reaktionskammer angeordneten Substrathalter benötigt, wobei der Substrathalter ein Dünnschichtsolarzellensubstrat mit einer Maximalausdehnung von 50 cm oder größer aufnehmen können muss. Das Dünnschichtsolarzellensubstrat, auf dessen Substratoberfläche die Dünnschichtsolarzelle erzeugt wird oder zumindest teilweise bereits erzeugt wurde, wird am Substrathalter angeordnet beziehungsweise befestigt. Danach wird ein Reaktionsgas durch eine oder mehrere als Einlassöffnungen dienende Gasöffnungen in die Reaktionskammer eingelassen, wobei das Reaktionsgas ein Reaktant enthält, welche später an einer Abscheidereaktion teilnimmt, um die Materialschicht auf einer Substratoberfläche zu erzeugen.
  • In bestimmten Ausführungsformen des Abscheideverfahrens wird vor dem Durchführen der Abscheidereaktion das Reaktionsgas durch als Auslassöffnungen dienende Gasöffnungen aus der Reaktionskammer ausgelassen und ein weiteres Reaktionsgas durch als Einlassöffnungen dienende Gasöffnungen in die Reaktionskammer eingelassen, so dass während der Abscheidereaktion ein weiterer Reaktant aus dem weiteren Reaktionsgas mit dem Reaktant reagiert, um als Reaktionsprodukt die Abscheideschicht auf der Substratoberfläche zu bilden.
  • In jedem Fall ist es notwendig, dass zumindest eine Gasöffnung, also entweder eine als Einlassöffnungen dienende oder eine als Auslassöffnungen dienende Gasöffnung in einer Entfernung vom Dünnschichtsolarzellensubstrat von mindestens 3 cm, 6 cm, 8 cm oder 10 cm angeordnet ist, um die beim Ein- oder Ausströmen nahe der Gasöffnung entstehenden Turbulenzen von der Substratoberfläche fern zu halten.
  • Hierbei sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Gasöffnungen auf der Substratebene entlang eines Ovals angeordnet. Insbesondere können die Gasöffnungen entlang einer Ellipse oder eines Kreises angeordnet sein, welche geometrische Spezialfälle eines Ovals bilden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Reaktionskammer selbst eine ovale, insbesondere eine elliptische oder kreisförmige Form aufweist. Die Größe der Abscheidevorrichtung kann hierdurch minimiert werden. Zwar ist es möglich, die Gasöffnungen in rechteckiger, insbesondere quadratischer, Form anzuordnen und gleichzeitig einen genügend großen Abstand zwischen den Gasöffnungen und dem Substratrand zur Beseitigung von Inhomogenitäten im Substratrandbereich vorzusehen. Die Vorrichtungsgröße kann jedoch deutlich verringert werden, wenn die Verteilung der Gasöffnungen an den Ausmaßen und der geometrischen Form der Reaktionskammer angepasst ist, um somit sowohl Materialverbrauch als auch Wartungskosten zu senken.
  • Deshalb sind gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform die Gasöffnungen entlang eines Umfangs der Reaktionskammer angeordnet, wobei dieser Umfang der Reaktionskammer nicht in jeder Ausführungsform notwendigerweise eine ovale Form aufweisen muss.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Dünnschichtsolarzellensubstrat entlang der Substratoberfläche eine Maximalausdehnung aufweist, welche größer als 80 cm, 100 cm, 140 cm, 200 cm oder 300 cm ist. Mit der Maximalausdehnung des Dünnschichtsolarzellensubstrats ist die größte Ausdehnung entlang der Substratoberfläche gemeint. Bei einem kreisförmigen Substrat wäre das der Kreisdurchmesser, während es sich bei einer rechteckigen oder quadratischen Substratoberfläche um die Oberflächendiagonale handelt. Vorzugsweise ist das Dünnschichtsolarzellensubstrat rechteckig und weist eine Substratoberfläche mit einer Länge von etwa 100 cm bis 160 cm und einer Breite von etwa 60 cm bis 120 cm auf. Bevorzugterweise hat die Substratoberfläche Abmessungen von etwa 119 cm × 63 cm oder etwa 150 cm × 119 cm.
  • Ein Dünnschichtsolarzellensubstrat im vorliegenden Sinne umfasst auch ein Superstrat, also ein flächiges Element, auf dem die Dünnschichtsolarzelle gebildet wird, und durch welches hindurch im Betrieb das Licht auf die Solarzelle einfällt. In jedem Fall kann das Dünnschichtsolarzellensubstrat vorzugsweise als Glassubstrat oder als Glassuperstrat bereitgestellt sein.
  • Vorzugsweise wird für die Dünnschichtsolarzellenherstellung ein rechteckiges Dünnschichtsolarzellensubstrat verwendet, beispielsweise ein quadratisches Dünnschichtsolarzellensubstrat. Wenn derartige rechteckige Dünnschichtsolarzellensubstrate verwendet werden, kann mittels elliptisch oder kreisförmig um das Dünnschichtsolarzellensubstrat verteilten Gasöffnungen ein Kompromiss erzielt werden zwischen der Größe der Reaktionskammer und damit der Abscheidevorrichtung einerseits und dem gewünschten größeren Abstand von Gasöffnungen zum Substratrand andererseits. In diesem Fall sind nämlich nur noch die Substrateckbereiche in der Nähe der Gasöffnungen angeordnet, während die Substratkanten von den Gasöffnungen weiter weg sein können. Bei einem rechteckigen Dünnschichtsolarzellensubstrat können die Gasöffnungen insbesondere in einem Kreis mit einem Durchmesser angeordnet sein, welcher wenig größer als die Diagonale der Substratoberfläche ist, vorzugsweise 2%, 3% oder 5% größer.
  • Um eine größere Flexibilität zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Gasöffnungen der Abscheidevorrichtung jeweils getrennt als Einlassöffnungen oder als Auslassöffnungen betrieben werden und / oder gänzlich ausgeschaltet oder deaktiviert werden können. Beispielsweise kann eine virtuelle lineare Grenze entlang der Substratebene vorgesehen sein, wobei auf der einen Seite dieser Grenze alle Gasöffnungen als Einlassöffnungen und auf der anderen Seite der Grenze alle Gasöffnungen als Auslassöffnungen konfiguriert sind. In einer weiteren Konfiguration können zwischen zwei offenen Gasöffnungen jeweils ein oder zwei geschlossene Gasöffnungen angeordnet sein, welche somit keine Gasströmung erlauben. Die Konfiguration der Gasöffnungen als Einlass- oder Auslassöffnungen oder als inaktive Öffnung lässt sich in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform mittels einer Steuereinrichtung vor und / oder während des Abscheideverfahrens einstellen, vorzugsweise auch zwischen unterschiedlichen Zyklen des Abscheideverfahrens. Unterschiedliche derartige Konfigurationen können je nach Abscheidungsprozess und abzuscheidendes Material untersucht werden, um optimale Parameter für eine Strömung möglichst frei von Turbulenzen zu erhalten.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Gasöffnungen entlang eines Polygons oder entlang eines Ovals äquidistant oder im Wesentlichen äquidistant angeordnet sind. Bei dem Oval kann es sich hierbei speziell um eine Ellipse oder einen Kreis handeln.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Abscheidevorrichtung zumindest 10, 15, 50 oder 100 Gasöffnungen aufweist. Bei anderen Ausführungsformen können mehrere Hundert oder mehrere Tausend Gasöffnungen vorgesehen sein, beispielsweise 800, 100, 1200, 1500, 2000 oder mehr. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn das Gas unmittelbar vor dem Eintreten in die Reaktionskammer und / oder unmittelbar nach dem Austreten aus der Reaktionskammer durch eine Gasverteilungsvorrichtung strömen muss. Eine solche Gasverteilungsvorrichtung umfasst beispielsweise Verteilungskanäle und / oder ein Verteilungsgitter und kann dazu dienen, die Gasverteilung in der Reaktionskammer homogener zu machen.
  • In jedem Fall können beispielsweise zumindest zeitweise die Hälfte oder zwei Drittel als Einlassöffnungen und dementsprechend die andere Hälfte oder das übrige Drittel als Auslassöffnungen konfiguriert werden.
  • Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass ein Öffnungspolygon, welches mittels der Gasöffnungen aufgespannt wird, das Dünnschichtsolarzellensubstrat vollständig umgibt und eine Polygonfläche aufweist, welche mindestens 10%, 15%, 20% oder 30% größer als die Substratoberfläche ist.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Reaktionskammer benachbart zu einem Substratrand des Dünnschichtsolarzellensubstrats ein Kammerwandelement derart angeordnet ist, dass eine Wandoberfläche des Kammerwandelements im Wesentlichen in der Substratebene liegt. Das bedeutet, dass die Wandoberfläche des Kammerwandelements in der gleichen Höhe in der Reaktionskammer liegt, wie die Substratoberfläche. Mit anderen Worten ist das Dünnschichtsolarzellensubstrat im Reaktorboden eingelassen. Vorzugsweise ist das Dünnschichtsolarzellensubstrat von mehreren Kammerwandelementen Umgeben, welche sich innerhalb eines von den Gasöffnungen aufgespannten Öffnungspolygons befinden.
  • Ein derartiges Kammerwandelement ist vorzugsweise aus der Reaktionskammer entnehmbar. Anders ausgedrückt ist das Kammerwandelement von anderen ihn benachbarten Kammerwandabschnitten trennbar. Es kann beispielsweise in der Reaktionskammer verschraubt oder mittels anderer lösbarer Befestigungsmittel fixiert oder einfach nur eingelegt oder eingeklemmt sein. Dies gilt nicht nur für ein Kammerwandelement, dessen Wandoberfläche im Wesentlichen in der Substratebene liegt, sondern kann vorteilhaft auch für andere Kammerwandelemente gelten, welche innerhalb oder außerhalb eines von Gasöffnungen aufgespannten Öffnungspolygons liegen. Derart entnehmbare Kammerwandelemente können leicht ausgetauscht und / oder gesäubert werden, um auf sie abgeschiedenes Material zu entfernen und gegebenenfalls wiederzuverwenden. Mittels austauschbarer Kammerwandelemente kann die Verfügbarkeit der Abscheidevorrichtung verlängert werden.
  • Bei dem Abscheidevorgang kann es sich um jeden geeigneten Abscheideprozess handeln, bei dem Reaktanten beziehungsweise Präkursore aus eingelassenen Reaktionsgasen in einer Abscheidereaktion in der Reaktionskammer miteinander reagieren, um die Materialschicht auf der Substratoberfläche abzuscheiden. Beispiele hierfür sind physikalische oder chemische Abscheideverfahren aus der Gasphase, welche gegebenenfalls Plasma unterstütz ablaufen. Vorteilhafterweise umfasst der Abscheidevorgang eine Atomlagenabscheidung (ALD – atomic layer deposition), insbesondere eine plasmaunterstützte Atomlagenabscheidung.
  • Bei der mittels des Abscheideverfahrens abgeschiedenen Materialschicht kann es sich um eine Pufferschicht handeln, insbesondere um eine Pufferschicht für eine sogenannte CIGS-Solarzelle (das sind besondere Dünnschichtsolarzellen aus den Elementen Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und Selen). Vorteilhafterweise kann die Materialschicht aus Zinkoxid, Zinksulfid und / oder Zinkmagnesiumoxid gebildet sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines von Gasöffnungen umgebenen Dünnschichtsolarzellensubstrats in einer Reaktionskammer;
  • 2 die Anordnung aus der 1 in Querschnitt entlang der Linie II-II; und
  • 3 eine Darstellung eines von Gasöffnungen umgebenen Dünnschichtsolarzellensubstrats gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Die 1 zeigt in schematischer Darstellung das Innere der Reaktionskammer 1 einer Abscheidevorrichtung in Aufsicht. In der Reaktionskammer 1 ist ein rechteckiges Dünnschichtsolarzellensubstrat 2 auf einem Substrathalter 3 angeordnet. Das Dünnschichtsolarzellensubstrat 2 weist eine Substratoberfläche 21 und einen umlaufenden Substratrand 22 auf. Um das Dünnschichtsolarzellensubstrat 2 herum sind Gasöffnungen 11, 12 angeordnet, welche teilweise als Einlassöffnungen 11 und teilweise als Auslassöffnungen 12 konfiguriert sind. Beispielsweise können die Gasöffnungen 11 in der oberen Hälfte in der 1 als Einlassöffnungen 11 und die Gasöffnungen 11 in der unteren Hälfte als Auslassöffnungen 12 geschaltet sein.
  • Um eine Materialschicht, insbesondere eine Pufferschicht aus Zinkoxid, Zinksulfid oder Zinkmagnesiumoxid auf der Substratoberfläche 21 des Dünnschichtsolarzellensubstrats 2 mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens abzuscheiden, wird durch die Einlassöffnungen 11 zunächst ein erstes Reaktionsgas in die Reaktionskammer 1 eingelassen, so dass die Substratoberfläche 21 überspült wird. Anschließend wird das erste Reaktionsgas durch die Auslassöffnungen 12 wieder aus der Reaktionskammer 1 abgesaugt und gegebenenfalls die Reaktionskammer 1 mittels eines Inertgases gespült. Das erste Reaktionsgas enthält einen Reaktanten beziehungsweise einen Präkursor für eine spätere Abscheidereaktion, der an der Substratoberfläche 21 adsorbiert wird.
  • Anschließend wird ein zweites Reaktionsgas durch die Einlassöffnungen 11 in die Reaktionskammer 1 eingelassen. Hiernach wird ein Plasma in der Reaktionskammer 1 gezündet und eine Abscheidereaktion findet statt, an der ein oder mehrere Reaktanten aus dem zweiten Reaktionsgas und der zuvor an der Substratoberfläche 21 adsorbierte Reaktant teilnehmen. Als Produkt der Abscheidereaktion wird die gewünschte Materialschicht auf der Substratoberfläche 21 erzeugt.
  • Die Gasöffnungen 11, 12 sind entlang eines Kreises in der Substratebene angeordnet, welche durch die Substratoberfläche 21 aufgespannt wird, wobei die Gasöffnungen 11, 12 zusammen ein Polygon mit einer Vielzahl an Eckpunkten aufspannen. Aufgrund dieser Anordnung weisen die Gasöffnungen 11, 12 entlang des Substratrandes 22 einen größeren Abstand vom Dünnschichtsolarzellensubstrat 2 auf. Dies hat die gewünschte Folge, dass Turbulenzen in der Reaktionsgasströmung nahe der Gasöffnungen 11, 12 wenig oder bestenfalls keinen Einfluss auf die Substratoberfläche 21 am Substratrand 22 haben. Dies gilt vorliegend nicht oder nur in geringerem Maße für die vier Ecken des Dünnschichtsolarzellensubstrats 2, wo der Abstand zwischen dem Dünnschichtsolarzellensubstrats 2 und den nächsten Gasöffnungen 11, 12 weit geringer ist.
  • Die Reaktionskammer 1 weist in Bereichen zwischen dem Substrathalter 3 und den Gasöffnungen 11, 12 Kammerwandelemente 4 auf, die Wandoberflächen 41 in der gleichen Substratebene wie die Substratoberfläche 21 aufweisen. Dies wird in der 2 verdeutlicht, bei dem es sich um eine Querschnittansicht auf die Anordnung aus der 1 entlang der Linie II-II handelt. Die Kammerwandelemente 4 sind lösbar und können ausgetauscht und von einer sich auf den Wandoberflächen 41 angehäuften Materialschicht befreit werden, während die Abscheidevorrichtung mit sauberen Kammerwandelementen 4 weiterläuft. In der 2 wird auch deutlich, dass die Gasöffnungen 11, 12 im Wesentlichen auf der Substratebene angeordnet sind, welche die Flächenerstreckung der Substratoberfläche 21 bildet.
  • Schließlich wird in der 3 eine alternative Anordnung mit weit weniger Gasöffnungen 11, 12 als in der 1 dargestellt. Auch ist in diesem Fall das Dünnschichtsolarzellensubstrat 2 quadratisch. Die Gasöffnungen 11, 12 bilden die Eckpunkte eines Öffnungspolygons 5, in diesem Fall eines regelmäßigen Achtecks mit Polygonkanten 52, welche das Dünnschichtsolarzellensubstrat 2 in dieser Draufsicht umschließen. Die Polygonfläche des durch die Gasöffnungen 11, 12 aufgespannten Öffnungspolygons 5 ist der Flächeninhalt des Öffnungspolygons 5. Sie ist vorliegend viel größer, als der Flächeninhalt der Substratoberfläche 21, schätzungsweise um 300% größer. Es kann jedoch in der Regel ausreichend sein, wenn die Polygonfläche zumindest 15%, 30%, 50% oder 80% größer als die Substratoberfläche 21 ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Reaktionskammer
    11
    Einlassöffnung
    12
    Auslassöffnung
    2
    Dünnschichtsolarzellensubstrat
    21
    Substratoberfläche
    22
    Substratrand
    3
    Substrathalter
    4
    Kammerwandelement
    41
    Wandoberfläche
    5
    Öffnungspolygon
    52
    Polygonkante

Claims (14)

  1. Abscheideverfahren, bei dem eine Materialschicht auf einer Substratoberfläche (21) eines Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) abgeschieden wird, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Anordnen des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) an einem Substrathalter (3) in einer Reaktionskammer (1) einer Abscheidevorrichtung, wobei die Abscheidevorrichtung Gasöffnungen (11, 12) zum Einlassen und Auslassen von Reaktionsgasen in die Reaktionskammer (1) aufweist; – Einlassen eines Reaktionsgases in die Reaktionskammer (1) durch als Einlassöffnungen (11) dienende Gasöffnungen; und – Durchführen einer Abscheidereaktion, an dem ein Reaktant aus dem Reaktionsgas teilnimmt, wobei als Reaktionsprodukt eine Abscheideschicht auf der Substratoberfläche (21) des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) gebildet wird, wobei das Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) entlang der Substratoberfläche (21) eine Maximalausdehnung aufweist, welche größer als 50 cm ist, und derart in der Reaktionskammer (1) angeordnet wird, dass zumindest eine der Gasöffnungen (11; 12) entlang einer von der Substratoberfläche (21) des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) aufgespannten Substratebene von dem Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) einen Abstand von zumindest 3 cm, 6 cm oder 10 cm aufweist.
  2. Abscheideverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasöffnungen (11, 12) auf der Substratebene entlang eines Ovals angeordnet sind.
  3. Abscheideverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasöffnungen (11, 12) entlang einer Ellipse oder eines Kreises angeordnet sind.
  4. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasöffnungen (11, 12) entlang eines Umfangs der Reaktionskammer angeordnet sind.
  5. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) entlang der Substratoberfläche (21) eine Maximalausdehnung aufweist, welche größer als 80, 100, 140, 200 oder 300 cm ist.
  6. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rechteckiges Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) verwendet wird.
  7. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasöffnungen (11, 12) entlang des Ovals äquidistant angeordnet sind.
  8. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung zumindest 10, 15, 50 oder 100 Gasöffnungen (11, 12) aufweist.
  9. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungspolygon, welches mittels der Gasöffnungen (11, 12) aufgespannt wird, das Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) vollständig umgibt und eine Polygonfläche aufweist, welche zumindest 10%, 15%, 20% oder 30% größer als die Substratoberfläche ist.
  10. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionskammer (1) benachbart zu einem Substratrand (22) des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) ein Kammerwandelement (4) derart angeordnet ist, dass eine Wandoberfläche (41) des Kammerwandelements (4) im Wesentlichen in der Substratebene liegt.
  11. Abscheideverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammerwandelement (4) aus der Reaktionskammer (1) entnehmbar ist.
  12. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Durchführen der Abscheidereaktion das Reaktionsgas durch als Auslassöffnungen (12) dienende Gasöffnungen aus der Reaktionskammer ausgelassen und ein weiteres Reaktionsgas durch als Einlassöffnungen (11) dienende Gasöffnungen in die Reaktionskammer (1) eingelassen wird, so dass während der Abscheidereaktion ein weiterer Reaktant aus dem weiteren Reaktionsgas mit dem Reaktant reagiert, um als Reaktionsprodukt die Abscheideschicht auf der Substratoberfläche (21) zu bilden.
  13. Abscheideverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidevorgang eine Atomlagenabscheidung umfasst (ALD – atomic layer deposition), insbesondere eine plasmaunterstützte Atomlagenabscheidung.
  14. Abscheidevorrichtung, welcher ausgebildet ist, eine Materialschicht auf einer Substratoberfläche (21) eines Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) abzuscheiden, aufweisend: – eine Reaktionskammer; – einen in der Reaktionskammer angeordneten Substrathalter (3), welcher ausgebildet ist, ein Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) mit einer Substratoberfläche (21) aufzunehmen, wobei eine Maximalausdehnung des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) entlang der Substratoberfläche (21) größer als 50 cm ist; – in der Reaktionskammer angeordnete Gasöffnungen (11, 12), wobei beim Anordnen des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) auf dem Substrathalter (3) zumindest eine der Gasöffnungen (11, 12) entlang einer von der Substratoberfläche (21) des Dünnschichtsolarzellensubstrats (2) aufgespannten Ebene von dem Dünnschichtsolarzellensubstrat (2) einen Abstand von zumindest 3 cm, 6 cm oder 10 cm aufweist.
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