DE112009004289T5 - Dünnschichtabscheidung und Rückführung eines halbleitenden Materials - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats bei Atmosphärendruck, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Verdampfung einer Masse eines halbleitenden Materials innerhalb einer erhitzten Inertgasströmung, um eine Fluidmischung zu erzeugen, die eine über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist, Leitung der flüssigen Munter der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist, dadurch Abscheidung einer Schicht des halbleitenden Materials auf einer Oberfläche des Substrats, Extraktion unabgeschiedenen halbleitenden Materials, und Zirkulierung des unabgeschiedenen halbleitenden Materials in die Fluidmischung hinein, die eine über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist.

Description

  • RÜCKVERWEISUNG AUF ZUGEORDNETE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil aus der US Provisional Application, Reihennr. 61/120,629 am 8. Dezember 2008 eingereicht und hiermit zur Referenz beigefügt.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Abscheidung eines verdampften chemischen Materials auf ein Substrat, und insbesondere auf ein Verfahren zur Abscheidung eines rückgeführten verdampften chemischen Materials und einer Inertgasmischung auf ein Substrat bei Atmosphärendruck.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Chemische Gasphasenabscheidungsprozesse wie pyrolytische Prozesse und hydrolytische Prozesse sind wohl bekannt im Fachbereich der Beschichtung von Substraten. Die physikalischen Merkmale der in solchen Prozessen eingesetzten Beschichtungsreaktanten mögen eine Flüssigkeit, ein Dampf oder ein in gasförmige Mischungen dispergierter Feststoff, Aerosole, verdampfte beziehungsweise dampfartige in gasförmige Mischungen dispergierte Beschichtungsreaktanten sein.
  • Im Abscheidungsprozess eines verdampften chemischen Verbunds auf ein Glassubstrat in der Herstellung von Photovoltaik-Vorrichtungen wird der verdampfte chemische Verbund typischerweise in Vakuumatmosphäre abgeschieden, wie beschrieben in der U.S. Patentschrift Nr. 5,248,349 – Foote, et al.; U.S. Pat. No. 5,945,163 – Powell, et al.; und U.S. Pat. No. 6,676,994 – Birkmire, et al. Die Systeme zur Ausführung eines derartigen Prozesses enthalten typischerweise ein Gehäuse mit einer eingeschlossenen Abscheidungskammer, die zum Erzeugen eines Vakuums innerhalb der Abscheidungskammer eine Vakuumquelle umfasst. Typischerweise besitzt die Vakuumabscheidungskammer Heizer zur Erhitzung der Glasscheiben, wenn diese durch das System geführt werden. Die Glasscheiben werden durch die Abscheidungskammer aus dem Vakuumheizofen in die Vakuumabscheidungskammer geführt, die bei einer ähnlichen Vakuum- und Temperatureinstellung gehalten wird wie der Heizofen.
  • Pulverisiertes Cadmiumsulfid und pulverisiertes Cadmiumtellurid werden in die Verdampfungsabscheidungskammer eingespeist. Die Schichten werden dann auf die zuvor beschichteten und erhitzten Glassubstrate sequentiell abgeschieden. Das Dünnschichtmaterial aus Cadmiumtellurid benötigt einen Nachfolgeverarbeitungsschritt zum Rekristallisieren seiner polykristallinen Struktur, sodass effektive Photovoltaik-Vorrichtungen aus dem Schichtstapel geschaffen werden können.
  • Ein anderer Abscheidungsprozess eines verdampften chemischen Verbunds auf ein Glassubstrat zur Herstellung von Photovoltaik-Vorrichtungen ist seit der im Gemeinschaftseigentum stehenden U.S. Pat. Anmeldung, Reihennr. 11/573,768 für „ATMOSPHERIC PRESSURE CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION” – Johnston bekannt, in der die Abscheidung bei Atmosphärendruck innerhalb eines mit erhitztem Inertgas befüllten Ofens auftritt während das Glas durch den Ofen hindurch geführt wird. Individuell dosierte Massen eines halbleitenden Materials, vorzugsweise eines pulverförmigen Cadmiumsulfids (CdS) beziehungsweise Cadmiumtellurids (CdTe), werden in eine Zone eingebracht, die durch eine Inertgasströmung, vorzugsweise Stickstoff, fortlaufend gereinigt wird, wobei diese Strömung zwischen einem Einlass und einem Auslass ungefähr bei Atmosphärendruck fließt. Das Pulver wird vom Einlass mit dem in geregelter Menge fließenden Inertgas in einen erhitzten Verdampfer aus einem feuerfesten Material eingebracht. Im Verdampfer wird zur Bildung einer Mischung des heißen Inertgases und des verdampften Pulvermaterials das Pulver verdampft. Der Auslass des erhitzten Verdampfers erzeugt eine Verbindung mit dem Inneren einer erhitzten Zone, um das verdampfte Material auf eine Oberfläche des Substrats zu beaufschlagen.
  • Um die Dünnschichtabscheidungsrate des verdampften Materials und des vom Gerät abgegebenen Fluids bei der Auftragung auf das Substrat zu regeln, werden die Massenflussrate der Fluidmischung und die Geschwindigkeit des Substrats gesteuert, wobei die Temperatur des Substrats unter dem Kondensationspunkt des verdampften Materials gehalten wird. Wenn die erhitzte Fluid- und Materialmischung das gekühlte Substrat beaufschlagt wird, kühlt sie auf eine unter der Kondensationstemperatur des verdampften Materials liegende Temperatur. Das Material kondensiert aus der Fluidmischung in einer polykristallinen Form auf dem beweglichen Substrat als eine durchgehende Dünnschichtlage.
  • Es hat sich herausgestellt, dass Dünnschicht-Beschichtungssysteme, basierend auf den oben genannten Technologien, mit der Fähigkeit ausgestattet sind, Dünnschichten von Photovoltaikmaterial aus Cadmiumsulfid/Cadmiumtellurid auf handelsübliche Sodalime-Glassubstrate unter Vakuum und bei Atmosphärendruck abzuscheiden. Die Photovoltaik-Materialien werden anschließend zum Rekristallisieren der Cadmiumtellurid-Oberfläche behandelt, um den Schichtstapel zur weiteren Verarbeitung in Photovoltaik-Vorrichtungen vorzubereiten.
  • Jedoch beinhalten die beschriebenen Abscheidungsprozesse unter Vakuum und bei Atmosphärendruck jeweils einen einzelnen Durchgang des Materialdampfs aus einem Dampf erzeugenden System über das Substrat mit sich, um die Dünnschicht darauf zu erhalten. Die Abscheidungsrate des Materials auf dem Substrat hängt von der Rate der die Oberfläche des Substrats beaufschlagenden Dampfmoleküle ab. Zur Einzeldurchgangsabscheidung soll die Konzentration an Dampfmolekülen ausreichend hoch sein, um die geforderte Abscheidedicke aus wenigstens einer vom Dampf erzeugenden System abgegebenen Dampfströmung zu bewerkstelligen. Wenn die Dampfkonzentration des Materials jedoch höher als der Übersättigungsgrad des Dampfs bei der Betriebstemperatur und dem Betriebsdruck des Prozesses wird, kann sich durch Dampfphasennukleation des halbleitenden Materials loser Staub bilden.
  • Dementsprechend wäre es wünschenswert, einen Abscheidungsprozess eines Dünnschicht-Photovoltaikmaterials zu entwickeln, der zum Minimieren der Dampfphasennukleation des halbleitenden Materials während des Abscheidungsprozesses angepasst ist, um die Qualität der auf einem Substrat ausgebildeten Dünnschicht zu maximieren, wobei deren Herstellungskosten klein gehalten werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Übereinstimmend und entsprechend mit der vorliegenden Erfindung ist überraschend ein Abscheidungsprozess eines Dünnschicht-Photovoltaikmaterials, der zum Minimieren der Dampfphasennukleation des halbleitenden Materials während des Abscheidungsprozesses angepasst ist, um die Qualität der auf einem Substrat ausgebildeten Dünnschicht zu maximieren, wobei deren Herstellungskosten klein gehalten werden, entdeckt worden.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Photovoltaik-Panel durch die Abscheidung von Dünnschichten aus halbleitenden Materialien ausgehend von einer Mischung von rückgeführten chemischen Dämpfen und einem Inertgas auf ein Substrat bei Atmosphärendruck herzustellen. Die Konzentration des Dampfs vor der Abscheidung wird innerhalb der rückgeführten Mischung der Dampfspezies und eines Inertgases fortlaufend gesteuert. Die Konzentration des auf das Substrat beaufschlagten Dampfs wird gemäß den Temperatur-Dampf-Druck-Eigenschaften der bestimmten Halbleiterspezies in dem bestimmten Inertgas bei Atmosphärendruck gehalten.
  • Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Photovoltaik-Panel herzustellen, indem Cadmiumsulfid und Cadmiumtellurid verdampft, das ungebrauchte verdampfte Cadmiumsulfid und das ungebrauchte verdampfte Cadmiumtellurid rückgeführt, das ungebrauchte Cadmiumsulfid und das ungebrauchte Cadmiumtellurid wieder erhitzt und sublimiert, und diese auf die Oberfläche eines erhitzten Substrats abgeschieden werden, um eine erste Dünnschicht aus Cadmiumsulfid und eine zweite Dünnschicht aus Cadmiumtellurid bei Atmosphärendruck zu bilden.
  • Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, jegliches aus der Dampfphase nukleierte halbleitende Material mit der rückgeführten Mischung des halbleitenden Dampfmaterials und eines Inertgases jegliches kernhaltige Material zurückzugewinnen, und das nukleierte halbleitende Material zum Verdampfer zur Rückumwandlung in einen Dampf zurückzuführen In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats bei Atmosphärendruck die Schritte: Verdampfung einer gesteuerten Masse eines halbleitenden Materials bei im wesentlichen Atmosphärendruck innerhalb einer erhitzten Inertgasströmung, um eine Fluidmischung zu erzeugen, die eine über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist; Leitung der Fluidmischung bei im wesentlichen Atmosphärendruck auf das Substrat, wobei das Substrat eine unter der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist, dadurch Abscheidung einer Schicht des halbleitenden Materials auf eine Oberfläche des Substrats; Extraktion des unabgeschiedenen halbleitenden Materials; Zirkulierung des unabgeschiedenen halbleitenden Materials in die Fluidmischung hinein, die eine über der Kondensationstemperatur liegende Temperatur aufweist; und Wiederholung der Verdampfungs-, Leitungs-, Abscheidungs-, Extraktions- und Zirkulierungsschritte, um einen Verlust des unabgeschiedenen halbleitenden Materials zu minimieren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die oben genannten sowie andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung lassen sich vom Fachmann leicht erkennen anhand der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in welchen:
  • 1 eine schematische Zeichnung des erfindungsgemäßen Rückführungssystems ist; und
  • 2 eine Figurendarstellung einer Sättigungskurve ist, die die Temperatur des halbleitenden Materials gegenüber einem Verhältnis der Konzentration des halbleitenden Materials zur Konzentration des Inertgases bei Atmosphärendruck zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Mit Bezugnahme auf 1 ist ein Rückführungssystem 10 ersichtlich zur Beschichtung einer Oberfläche eines Substrats 12 mit einer Schicht aus einem halbleitenden Material, wie zum Beispiel Cadmiumsulfid und Cadmiumtellurid, bei Atmosphärendruck. Das Rückführungssystem 10 wird bevorzugt in einer mit erhitztem Inertgas befüllten Temperaturzone 14 über Raumtemperatur und bei Atmosphärendruck gehalten.
  • In einen erhitzten Behälter 20 innerhalb des Systems 10 wird eine bekannte Menge von CdS- beziehungsweise CdTe-Partikeln zufälliger Größe abgelegt. Die Partikeln mögen beliebige Größe aufweisen, aber günstige Ergebnisse lassen sich mit Partikeln erreichen, deren Größenbereich zwischen 1 cm Durchmesser und ungefähr 5 cm Durchmesser liegt. Bei der Ausführungsform der 1 ist der erhitzte Behälter 20 ein erhitztes Bett. Der erhitzte Behälter 20 ist ausgebildet, sodass ein Fluid durch diesen rückgeführt, und dann bis zu einer gewünschten und gesteuerten Temperatur erhitzt werden kann, wenn dieses Fluid durch diesen Behälter hindurch geleitet wird. Die gewünschte Temperatur ist eine Temperatur unter der Temperatur, bei der das halbleitende Material verdampfen wird. Durch den Betrieb des Systems 10 bei der gewünschten Temperatur wird das rückgeführte Fluid (eine Dampfmischung eines Inertgases und eines halbleitenden Materials) aufgrund der in 2 gezeigten Temperatur-Dampf-Druck-Eigenschaften mit den Dämpfen des halbleitenden Materials gesättigt werden, wobei eine Mischung des Dampfs, des rückgeführten sublimierten halbleitenden Materials und des Inertgases gebildet wird. Die Mischung des sublimierten halbleitenden Materials und des Inertgases wird im Folgenden näher erläutert. Das System 10 wird bei der gewünschten Temperatur betrieben und die Mischung des halbleitenden Materialdampfs und des Inertgases wird durch das System wie hier beschrieben rückgeführt, um zu gewährleisten, dass die Mischung des halbleitenden Materialdampfs und des Inertgases bei der gewünschten Temperatur gesättigt bleibt.
  • Zur Lieferung an einen Abscheidungs- und Extraktionskopf 18, der oberhalb des Substrats 12 angeordnet ist, und zum Auftragen auf dessen Oberfläche wird die gesättigte Fluidmischung in eine Rückführungsvorrichtung 22 angesaugt. Wie in 1 gezeigt ist die Rückführungsvorrichtung 22 ein mechanischer erhitzter Lüfter.
  • Der erhitzte Behälter kann eine lose Menge eines halbleitenden Materials enthalten oder individuell dosierte Massen eines halbleitenden Materials, vorzugsweise eines pulverförmigen Cadmiumsulfids (CdS) beziehungsweise Cadmiumtellurids (CdTe), können in den erhitzten Behälter 20 eingeleitet werden, der durch eine Strömung von erhitztem Inertgas fortlaufend gereinigt wird, sodass das halbleitende Material im wesentlichen mit derselben Rate sublimiert mit der das halbleitende Material darin eingeführt wird. Durch Dosieren einer bekannten Halbleitermasse bei einer bekannten Massenflussrate in den erhitzten Behälter 20 auf einer „just in time”-Basis werden eine zusätzliche Prozesskontrolle gewährleistet und die Prozesskostenoptimierung erleichtert. Durch das in geregelter Menge fließende Inertgas wird Pulver vom Einlass in den erhitzten Behälter 20 hinein getragen. Das Innere des erhitzten Behälters 20 enthält eine Reihe von festen Fluidmischflügeln mit geringem Druckverlust, in welchen das Pulver zu einem Dampf sublimiert, wenn es hindurch geleitet wird, was die Mischung des erhitzten Inertgases und des Halbleitermaterialdampfs verursacht. Alternativ könnte das Innere der erhitzten Kammer ein erhitztes Festbett von feuerfesten Materialmedien enthalten, in welchen das Pulver, wenn es durch die Zwischen-Leerräume der Festbettmedien eingeführt wird, zu einem Dampf sublimiert. Der Auslass des erhitzten Behälters 20 steht in Fluidverbindung mit der Abscheidungs- und Extraktionszone 16, um die Verteilung der Fluidströmung des verdampften Materials auf das Substrat 12 zu erleichtern. Alternative Pulververdampfungsmethoden, durch welche die dosierte Pulvermasse und das Trägerinertgas erhitzt werden, mögen für die Erzeugung der Fluidströmung des verdampften Materials angewandt werden. Diese alternativen Methoden können, jedoch ohne darauf begrenzt zu sein, erhitzte Fluidisierungsbäder, in welchen das Trägerinertgas erhitzt und das Pulver verdampft werden, thermische „Blitz”-Verdampfer zum Erhitzen des Trägerinertgas und zum Verdampfen des Pulvers, und thermische Atmosphärendruck-Spritzeinheiten zum Erhitzen des Trägerinertgases und zum Verdampfen des Pulvers einschließen.
  • Die Fluidmischung des halbleitenden Materialdampfs und des Inertgases weist eine Temperatur über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende auf. Die Temperatur der Fluidmischung liegt typisch zwischen ungefähr 500°C und ungefähr 900°C. Zur Herstellung einer Strömung mit konstant gesteuerter Geschwindigkeit in Richtung der Oberfläche eines Substrats bei im Wesentlichen Atmosphärendruck wird die erhitzte Fluidmischung dann in ein Gerät eingeführt. Die Geschwindigkeit des Fluids wird durch die Rotationsgeschwindigkeit des erhitzten Lüfters 22 gesteuert. Das Substrat 12 ist typischerweise ein Sodlime-Glas. Das Sodalime-Glas kann eine Low-E-Beschichtung (mit geringem Emissionsvermögen) enthalten, die transparent und elektrisch leitfähig ist. Ein Beispiel für solch ein Glas wird von Pilkington Glass Co. angeboten und ist als TEC-15 bezeichnet. Die Oberfläche des Substrats 12 liegt bei einer Temperatur von ungefähr 400°C bis ungefähr 600°C.
  • Das Gerät zur Herstellung der gewünschten gerichteten Strömung der Fluidmischung enthält eine Reihe von individuelle Durchlässen, die zur Verursachung einer Reihe von Geschwindigkeitsveränderungen in dem durchgeleiteten Fluid angepasst sind, wenn das Fluid die Durchlässe durchströmt. Das Gerät wird über der Sublimierungstemperatur des Halbleiters gehalten, um die Kondensation des Materials innerhalb der Durchlässe zu verhindern. Solch eine Fluidströmung verteilt die Fluidmischung über eine ausgedehnte Auslassdüse eines Dampfabscheidungs- und Extraktionskopfs 18 in gleichmäßiger Weise, und ermöglicht eine gleichmäßige Strömung bei konstanter Massenströmungsverteilung über die Oberfläche des Substrats 12. Durch die oben genannte Aktion werden die Moleküle der Fluidmischung über die ganze Länge der ausgedehnten Auslassdüse in gleichmäßiger Weise verteilt und die Moleküle werden von der Auslassdüse her entlang eines im allgemeinen parallelen Wegs und bei konstanter Geschwindigkeit bewegt, was eine nach dem Substrat 12 gerichtete Strömung mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Massenverteilung herstellt. Durch die Kontrolle der Massenflussrate, bei der die Fluidmischung am Einlass eingeleitet wird, kann die Geschwindigkeit der aus der Auslassdüse austretenden Fluidmischung geregelt werden.
  • Um die Dünnschichtabscheidungsrate des verdampften Materials innerhalb des vom Gerät abgegebenen Fluids bei der Auftragung auf das Substrat 12 zu regeln, werden die Massenflussrate der Fluidmischung und die Geschwindigkeit des Substrats 12 gesteuert, wobei die Temperatur des Substrats 12 unter dem Kondensationspunkt des sublimierten Materials gehalten wird. Während die erhitzte Fluidmischung auf dem kühleren Substrat 12 auftrifft, kühlt sie ab auf eine unter der Kondensationstemperatur des sublimierten Materials liegende Temperatur. Weil das Substrat 12 bei einer über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegenden Temperatur gehalten wird während das halbleitende Material das Substrat 12 berührt, kann die Fluidmischung des halbleitenden Materialdampfs und des Inertgases zum Kühlen gebracht werden. Das halbleitende Material kondensiert aus der Fluidmischung in einer polykristallinen Form auf dem beweglichen Substrat 12 als eine durchgehende Dünnschichtlage.
  • Kondensiertes Material, das keine Dünnschichtlage auf dem Substrat 12 bildet, erzeugt Staub oder andere Partikel die in die Abscheidungs- und Extraktionszone 16 einfließt beziehungsweise andernfalls darin dispergiert wird. Das kondensierte Material, das keine Dünnschichtlage bildet, kann die Oberfläche des Substrats 12 und der Dünnschichtlage kontaminieren. Das System 10 wird bei Betriebsbedingungen betrieben, sodass die auf das Substrat 12 auftreffende Fluidmischung des halbleitenden Materialdampfs und Inertgases gesättigt wird und der „gesättigten” Kurve der 2 folgt. Die auftreffende Fluidmischung des halbleitenden Materialdampfs und Inertgases wird durch Berührung mit dem Substrat 12 gekühlt, und nach Berührung mit der Oberfläche des Substrats 12 ist die Fluidmischung weniger als vollständig gesättigt, da das an der Oberfläche des Substrats 12 kondensierte Material aus der Mischung entfernt worden ist. Nachdem ein Teil des halbleitenden Materials an der Oberfläche des Substrats so kondensierte, ist die das verbleibende halbleitende Materialdampf und das verbleibende Inertgas enthaltende Fluidmischung demzufolge nicht vollständig gesättigt und folgt nicht der „gesättigten” Kurve der 2, was die Menge des halbleitenden Materials auf ein Minimum zurückführt, das aus der Fluidmischung zur Bildung eines Staubs kondensiert. Zur Vorkehrung gegen jegliche Verschmutzung werden der kondensierte Materialstaub und die Partikeln zusammen mit dem Inertgas vom Abscheidungs- und Extraktionskopf 18 aus der Abscheidungs- und Extraktionszone 16 herausgezogen. Das kondensierte Staubmaterial wird dann zum erhitzten Behälter 20 hin zum Fliessen gebracht, in welchem das Pulver wieder verdampft, wenn es durch den erhitzten Behälter 20 hindurch geführt wird. Ein Auslass des erhitzten Behälters 20 steht in Fluidverbindung mit dem erhitzten Lüfter 22. Vom erhitzten Lüfter 22 wird eine Mischung des Inertgases, des wieder verdampften Materials und des vorher unzirkulierten Materials zum Abscheidungs- und Extraktionskopf 18 hin zum Fliessen gebracht, um das verdampfte Material zum Substrat 12 zu verteilen.
  • Das Verhältnis der molaren Konzentration des halbleitenden Materials in der Dampfphase zur molaren Konzentration des Inertgases wird durch die Kontrolle der Temperatur der Mischung aufrecht erhalten, wenn die Mischung durch den erhitzten Lüfter 22 und den erhitzten Behälter 20 fortlaufend zirkuliert. Die Temperatur der Fluidmischung wird innerhalb eines Bereichs gehalten, der mit den bekannten Dampf-Druck-Eigenschaften des Halbleiters übereinstimmt, sodass das molare Verhältnis des halbleitenden Materialdampfs und des Inertgases, wie in 2 gezeigt, gesteuert wird. Der Temperaturbereich liegt unter der Verdampfungstemperatur des halbleitenden Materials bei einem Druck von einer Atmosphäre. Das molare Verhältnis und die Auftreffgeschwindigkeit der Mischung werden benutzt, um die Anzahl der Moleküle des halbleitenden Materials festzustellen, die das Substrat 12 pro Zeiteinheit treffen. Auf der Basis der Anzahl der Moleküle des halbleitenden Materials, die das Substrat 12 pro Zeiteinheit treffen, wird der Lüfter 22 eingestellt, um eine gewünschte Rotationsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, damit die gewünschte Rückführungsrate gleich bleibt. Um die Anzahl der Moleküle des halbleitenden Materials, die das Substrat 12 pro Zeiteinheit treffen, zu erhöhen beziehungsweise zu verringern, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Lüfters 22 justiert, und zwar ohne die Temperatur der Mischung einzustellen, ohne die Förderraten des Halbleiters zu variieren und ohne die Menge des in das Rückführungssystem 10 hinein geförderten Inertgases abzuändern. Alternativ kann durch das dosierende Pulverfördersystem wie oben beschrieben das Verhältnis der molaren Konzentrationen derart eingestellt werden, dass die Rate der Pulverförderung von der Rückführungsrate der Mischung des halbleitenden Materialdampfs und des Inertgases über eine Rückführungsregelschleife gesteuert wird.
  • Obwohl eine Anzahl von unterschiedlichen Systemen zur gleichmäßigen Verteilung der Mischung des halbleitenden Materialdampfs und des Inertgases über die Oberfläche des vorbeitransportierten Glassubstrats 12 vorhanden sein mag, wird das Gerät, das in der U.S. Patentnr. 4,200,446 – Koontz oder U.S. Patent No. 4,509,526 – Hofer et al. dargestellt und beschrieben ist, in Betracht gezogen, um zufriedenstellende Ergebnisse zu ermöglichen. Andere Methoden umfassen Felder von diskreten Löchern oder diskrete Schlitzen, die wie dem Fachmann bekannt als Auslassdüse des Abscheidungs- und Extraktionskopfs 18 dienen.
  • Die Effektivität der Abscheidung des halbleitenden Materials auf dem Substrat 12 wird anhand der Abscheidungsrate der Schichtdicke und anhand des molaren Verhältnisses der Auftreffrate der Mischung ermittelt. Durch die Endschichtdicke auf dem Substrat 12 und die Rate, mit der sich das Substrat 12 durch die Abscheidungs- und Extraktionszone hindurch bewegt, wird die Abscheidungsrate der Schichtdicke festgelegt. Die Auftreffrate des molaren Verhältnisses wird aus der Geschwindigkeit des Lüfters 22 und der Geschwindigkeit der Mischung aus dem Abscheidungs- und Extraktionskopf 18 nach dem Substrat 12 hin bestimmt. Die gewünschte Effektivität der Abscheidung ist 1,00. Weil jedoch das halbleitende Material aufgefangen und durch das System 10 rückgeführt wird, kann weder Verlust noch Verschwendung des halbleitenden Materials beobachtet werden, was die Wirkung des Prozesses maximiert. Durch die Extraktion und die Rückführung des halbleitenden Materials, das auf das Substrat 12 nicht abgeschieden wird, können die Wirksamkeit des Abscheidungsprozesses und die Materialkosten der Abscheidung auf minimiert werden. Durch die Extraktion und die Rückführung des kondensierten Materials, das auf das Substrat nicht abgeschieden wird, kann zudem der während des Abscheidungsprozesses abgegebene Staub minimiert werden, was Dünnschichtlagen mit höherer Qualität zur Folge hat.
  • Es wird durch die vorliegende Erfindung die Abscheidung einer beliebigen Anzahl von aufeinander folgenden Cadmiumsulfid- und/oder Cadmiumtellurid-Lagen durch das oben beschriebene Gerät in Betracht gezogen, um eine Schichtstruktur vorzubereiten.
  • Im Anschluss an die Abscheidung einer polykristallinen Cadmiumtellurid-Dünnschicht sollte ein Rekristallisierungsschritt angefordert werden, um die Herstellung von Photovoltaik-Vorrichtungen aus dem Verbund-Dünnschichtstapel zu ermöglichen. Es hat sich herausgestellt, dass dieser Schritt in weniger als einer Minute erzielbar ist, indem die heiße Cadmiumtellurid-Schicht einer mit in Stickstoff verdünnten Wasserstoffchlorid befüllten heißen gasförmigen Atmosphäre bei einem Druck von im Wesentlichen einer Atmosphäre unterworfen wird. Es ist jedoch allerdings klar, dass sich dieser Schritt innerhalb eines beliebigen Zeitraums auf der Basis von variierenden Prozessbedingungen und von anderen Betrachtungen der Prozessgestaltung ausführen lässt. Die Fähigkeit, die Rekristallisierung des Cadmiumtellurids zu kontrollieren, wobei die Temperatur des Substrats 12 aufrecht erhalten wird, erlaubt auf die Abkühlung und der Wiedererhitzung des Substrat-Schichtstapel-Aufbaus während des Rekristallisierungsschritts zu verzichten. Mit der Verwendung eines „trockenen” Rekristallisierungsschritts entfällt der Einsatz einer giftigen Cadmiumchlorid-Lösung sowie ihrer Aufbringungsapparatur. Typischerweise weist ein Glassubstrat aus dem kontinuierlichen Rekristallisierungsprozess eine Temperatur von ungefähr 620°C bis ungefähr 630°C auf. Dieser Temperaturbereich erlaubt dem Glas durch die Kühlabschreckungsgasströmungen thermisch gehärtet zu werden, wenn der Substrat/Schichtstapel-Aufbau aus der Verarbeitungslinie austritt.
  • Der oben beschriebene Prozess bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Photovoltaikmaterials aus Cadmiumsulfid bzw. Cadmiumtellurid an der Oberfläche eines Sodalime-Glassubstrats, um großflächige Photovoltaik-Panele zur Verfügung zu stellen. Jedoch soll verstanden werden, dass das Konzept der Atmosphärendampfabscheidung erweitert werden kann, um andere Dünnschichtmaterialien einzuschließen, die normalerweise unter Vakuum abgeschieden werden.
  • Dünnschichtphotovoltaik-Materialien, die in Betracht gezogen werden könnten, sind CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid), CdS/CIS-Legierung (Cadmiumsulfid/Kupfer-Indium-Selen-Legierung), amorphes Silizium oder polykristallines Dünnschichtsilizium, und Zn (O, S, OH)x/CIGS (Zinkoxid Sulfidhydroxid/Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid).
  • Andere Dünnschichtmaterialien, die zum Auftragen auf Glassubstrate in Betracht kommen könnten, sind optische Beschichtungen wie Mehrschichtstapel, die für Schichten mit einem sehr niedrigen Emissionsvermögen und für Antireflexschichten eingesetzt werden. Andere Wert steigernde Merkmale wie Schichten mit verbesserter Haltbarkeit, Selbstreinigungsschichten, photo-optische und elektro-optische Schichten könnten anhand des erfindungsgemäßen Atmosphärendruck-Abscheidungskonzepts entwickelt werden.
  • Das Verfahren zur Atmosphärendruck-Abscheidung von Dünnschichtmaterialien könnte zur Verbesserung ihrer Oberflächeneigenschaften auf eine Vielfalt von Substratmaterialien angewandt werden. Substrate, die in Betracht gezogen werden könnten, schließen Polymermaterialien, Keramiken, Metalle, Holz und sonstige ein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5248349 [0004]
    • US 5945163 [0004]
    • US 6676994 [0004]
    • US 4200446 [0027]
    • US 4509526 [0027]

Claims (20)

  1. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats, das auf eine unter der Kondensationstemperatur eines halbleitenden Materials liegende Temperatur bei Atmosphärendruck erhitzt wurde, umfassend die folgenden Schritte: Mischung einer Masse eines halbleitenden Materials und einer erhitzten Inertgasströmung; Verdampfung des halbleitenden Materials in der erhitzten Inertgasströmung, um eine Fluidmischung zu erzeugen, die eine über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist; Leitung der Fluidmischung auf das Substrat, wobei sich das Substrat bei im wesentlichen Atmosphärendruck befindet; Abscheidung einer Schicht des halbleitenden Materials auf einer Oberfläche des Substrats; Extraktion unabgeschiedenen halbleitenden Materials; Zirkulierung des unabgeschiedenen halbleitenden Materials in die Fluidmischung hinein; und Wiederholung der Erzeugungs-, Leitung-, Abscheidungs-, Extraktions- und Zirkulierungsschritte, um eine Menge des unabgeschiedenen halbleitenden Materials zu minimieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das halbleitende Material Cadmiumsulfid oder Cadmiumtellurid ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Inertgas Stickstoff ist.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Temperatur der Fluidmischung zwischen ungefähr 500°C und ungefähr 900°C liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Substrat Glas aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Glas eine transparente elektrisch leitfähige Beschichtung enthält.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Temperatur des Substrats zwischen ungefähr 400°C und ungefähr 600°C liegt.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verdampfungs-, Leitungs- und Abscheidungsschritte mindestens einmal wiederholt werden, um mindestens eine weitere Schicht halbleitenden Materials auf das Substrat abzuscheiden.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fluidmischung gesättigt ist.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Bereitstellungsschritt einer Rückführungsvorrichtung zur Mischung und Zirkulierung der kontrollierten Masse des halbleitenden Materials, der erhitzten Inertgasströmung und des unabgeschiedenen halbleitenden Materials.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Rückführungsvorrichtung ein erhitzter Lüfter ist.
  12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, in welchem eine dosierte Masse des halbleitenden Materials mit dem erhitzten Inertgase gemischt wird, um die Fluidmischung zu bilden.
  13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend Bereitstellung einer losen Menge halbleitenden Materials zur Mischung mit dem erhitzten Inertgas, um die flüssige Mischung zu bilden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die lose Menge des halbleitenden Materials in ein erhitztes Festbett von feuerfesten Materialmedien eingebracht ist.
  15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend einen Beibehaltungsschritt eines gewünschten molekularen Verhältnisses von halbleitendem Material und Inertgas in der Fluidmischung, um eine Menge des unabgeschiedenen halbleitenden Materials auf ein Minimum zurückzuführen.
  16. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats, das auf eine unter der Kondensationstemperatur eines halbleitenden Materials liegende Temperatur bei Atmosphärendruck erhitzt wurde, umfassend die folgenden Schritte: Dosierung einer gewünschten Masse eines halbleitenden Materials in ein erhitztes Inertgas hinein; Verdampfung des halbleitenden Materials in der erhitzten Inertgasströmung, um eine gesättigte Fluidmischung zu erzeugen, die eine über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist; Leitung der gesättigten Fluidmischung auf das Substrat, wobei sich das Substrat im wesentlichen bei Atmosphärendruck befindet; Abscheidung einer Schicht des halbleitenden Materials auf einer Oberfläche des Substrats; Extraktion des unabgeschiedenen halbleitenden Materials; Zirkulierung des unabgeschiedenen halbleitenden Materials in die gesättigte flüssige Mischung hinein; Wiederholung der Erzeugungs-, Leitungs-, Abscheidungs-, Extraktions- und Zirkulierungsschritte, um eine Menge des unabgeschiedenen halbleitenden Materials zu minimieren.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend einen Beibehaltungsschritt eines gewünschten molekularen Verhältnisses von halbleitendem Material und Inertgas in der flüssigen Mischung, um eine Menge des unabgeschiedenen halbleitenden Materials zu minimieren.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, ferner umfassend einen Bereitstellungsschritt einer Rückführungsvorrichtung zur Mischung und Zirkulierung der kontrollierten Masse halbleitenden Materials, der erhitzten Inertgasströmung und des unabgeschiedenen halbleitenden Materials.
  19. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats, das auf eine unter der Kondensationstemperatur eines halbleitenden Materials liegende Temperatur bei Atmosphärendruck erhitzt wurde, umfassend die folgenden Schritte: Mischung einer Masse eines halbleitenden Materials und einer erhitzten Inertgasströmung; Verdampfung des halbleitenden Materials in der erhitzten Inertgasströmung, um eine gesättigte Fluidmischung zu erzeugen, die eine über der Kondensationstemperatur des halbleitenden Materials liegende Temperatur aufweist; Leitung der flüssigen Mischung auf das Substrat, wobei sich das Substrat bei im wesentlichen Atmosphärendruck befindet; Abscheidung einer Schicht des halbleitenden Materials auf einer Oberfläche des Substrats; und Extraktion des unabgeschiedenen halbleitenden Materials, um die Partikelabscheidung auf das erhitzte Substrat zu minimieren.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend einen Schritt der Zirkulierung des unabgeschiedenen halbleitenden Materials in die flüssige Mischung hinein.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110207301A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Kormanyos Kenneth R Atmospheric pressure chemical vapor deposition with saturation control
DE102010034653A1 (de) * 2010-08-17 2012-02-23 Centrotherm Photovoltaics Ag Verfahren zur Kondensation von Chalkogendampf sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102016111214B3 (de) * 2016-06-20 2017-06-29 Ancosys Gmbh Vorrichtung zur Pulverdosierung für chemische Produktionsprozesse unter Reinraumbedingungen, Verwendung derselben und Zudosierungsverfahren
DE102017107836A1 (de) * 2017-04-11 2018-10-11 Calyxo Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Gasphasen-Abscheidung von Schichten

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200446A (en) 1979-01-29 1980-04-29 Ppg Industries, Inc. Gas hearth electrical heating supplement and method of operation
US4509526A (en) 1983-02-08 1985-04-09 Lawrence Medical Systems, Inc. Method and system for non-invasive ultrasound Doppler cardiac output measurement
US5248349A (en) 1992-05-12 1993-09-28 Solar Cells, Inc. Process for making photovoltaic devices and resultant product
US5945163A (en) 1998-02-19 1999-08-31 First Solar, Llc Apparatus and method for depositing a material on a substrate
US6676994B2 (en) 2000-03-31 2004-01-13 University Of Delaware Method for producing thin films

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4027206A (en) * 1975-01-27 1977-05-31 L. H. Research Electronic cooling chassis
US4504526A (en) * 1983-09-26 1985-03-12 Libbey-Owens-Ford Company Apparatus and method for producing a laminar flow of constant velocity fluid along a substrate
US5501744A (en) * 1992-01-13 1996-03-26 Photon Energy, Inc. Photovoltaic cell having a p-type polycrystalline layer with large crystals
EP0853345B1 (de) * 1996-05-28 2004-02-18 Matsushita Battery Industrial Co Ltd Verfahren zur herstellung einer cdte-schicht
JP2001223209A (ja) * 2000-02-08 2001-08-17 Seiko Epson Corp 絶縁性，半導電性，および導電性薄膜の製造方法
TWI288443B (en) * 2002-05-17 2007-10-11 Semiconductor Energy Lab SiN film, semiconductor device, and the manufacturing method thereof
JP4269653B2 (ja) * 2002-11-20 2009-05-27 株式会社島津製作所 放射線検出器の製造方法
MX2007001909A (es) * 2004-08-18 2008-10-24 Solar Fields Llc Deposito de vapor quimico a la presion atmosferica.
US7927659B2 (en) * 2005-04-26 2011-04-19 First Solar, Inc. System and method for depositing a material on a substrate
US7931937B2 (en) * 2005-04-26 2011-04-26 First Solar, Inc. System and method for depositing a material on a substrate
JP4799266B2 (ja) * 2006-05-18 2011-10-26 コバレントマテリアル株式会社 半導体装置の製造方法、半導体基板の製造方法および半導体基板

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200446A (en) 1979-01-29 1980-04-29 Ppg Industries, Inc. Gas hearth electrical heating supplement and method of operation
US4509526A (en) 1983-02-08 1985-04-09 Lawrence Medical Systems, Inc. Method and system for non-invasive ultrasound Doppler cardiac output measurement
US5248349A (en) 1992-05-12 1993-09-28 Solar Cells, Inc. Process for making photovoltaic devices and resultant product
US5945163A (en) 1998-02-19 1999-08-31 First Solar, Llc Apparatus and method for depositing a material on a substrate
US6676994B2 (en) 2000-03-31 2004-01-13 University Of Delaware Method for producing thin films

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Publication number Publication date
WO2010068623A1 (en) 2010-06-17
US8076224B2 (en) 2011-12-13
MY152036A (en) 2014-08-15
US20100144130A1 (en) 2010-06-10

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