DE212009000032U1 - System zum Aufbringen einer Chalcogenid-Pufferschicht auf einen flexiblen Träger - Google Patents

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Abstract

System zum Aufbringen einer Chalcogenid-Pufferschicht auf einen flexiblen Träger:
mit einem Transportmechanismus zum Transportieren einer Bahn aus dünnschichtigem photovoltaischen Trägermaterial durch einen Aufbringungsbereich in einer Längsrichtung;
mit einem Verteilungsmechanismus, um eine metallhaltige Lösung und eine Chalcogen-haltige Lösung auf der Bahn im Aufbringungsbereich zu verteilen; und
mit einem Feedback-Mechanismus mit ersten und zweiten Sensoren, um zumindest eine Eigenschaft einer Chalcogenid-Pufferschicht zu messen, die auf der Bahn durch die chemische Kombination der verteilten Lösungen gebildet wird;
wobei der Feedback-Mechanismus mindestens einen Parameter des Systems in Abhängigkeit von zumindest einer gemessenen Eigenschaft einstellt.

Description

  • Querverweis zur zugehörigen Anmeldung
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität unter 35 U. S. C. § 119 und anwendbares ausländisches und internationales Recht der US Provisorischen Patent Anmeldung Seriennummer 61/068,456, eingereicht am 05. März 2008, dessen Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt des gesamten Inhalts der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
  • Hintergrund
  • Das Anwendungsgebiet der Photovoltaik bezieht sich üblicherweise auf mehrschichtige Materialien, die das Sonnenlicht direkt in elektrischen Gleichstrom umwandeln. Der Basismechanismus für diese Umwandlung ist der photovoltaische Effekt, der zuerst durch Antoine-César Becquerel 1839 festgestellt wurde, und 1905 durch Einstein in einer wegweisenden wissenschaftlichen Abhandlung zuerst korrekt beschrieben wurde, für die er mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde. In den Vereinigten Staaten sind photovoltaische (PV) Vorrichtungen als Solarzellen oder PV-Zellen weitgehend bekannt. Solarzellen werden typischerweise als zusammenwirkendes Sandwich von p-Typ- und n-Typ-Halbleitern erstellt, in dem das n-Typ-Halbleitermaterial (auf einer „Seite” des Sandwichs) einen Überschuss von Elektronen, und das p-Typ-Halbleitermaterial (auf der anderen „Seite” des Sandwichs) einen Überschuss von Löchern ausweisen, wobei jedes von ihnen das Fehlen eines Elektrons bedeutet. In der Nähe der p-n-Kontaktstelle zwischen zwei Materialien bewegen sich die Valenzelektronen von der n-Typ-Schicht in die benachbarten Löcher in der p-Typ-Schicht, wobei ein kleines elektrisches Ungleichgewicht innerhalb der Solarzelle erzeugt wird. Dies führt zu einem elektrischen Feld in der Umgebung der metallurgischen Kontaktstelle, die die elektronische p-n-Kontaktstelle bildet.
  • Wenn ein Einfallsphoton ein Elektron in der Zelle in das Leitungsband hinein anregt, wird das angeregte Elektron nicht von den Atomen des Halbleiters gebunden, sondern erzeugt ein freies Elektron/Loch-Paar. Weil, wie oben beschrieben, die p-n-Kontaktstelle ein elektrisches Feld in der Umgebung der Kontaktstelle erzeugt, neigen die Elektron/Loch-Paare, die so in der Nähe der Kontaktstelle erzeugt werden, dazu, sich von der Kontaktstelle zu trennen und wegzubewegen, wobei sich das Elektron in Richtung der Elektrode auf der n-Typ-Seite und das Loch sich in Richtung der Elektrode auf der p-Typ-Seite der Kontaktstelle bewegen. Dies erzeugt insgesamt ein Ladungsungleichgewicht in der Zelle, so dass sich die Elektronen, wenn eine äußere leitende Bahn zwischen den beiden Seiten der Zelle vorgesehen ist, von der n-Typ-Seite zurück zur p-Typ-Seite entlang der äußeren Bahn bewegen werden, wobei ein elektrischer Strom erzeugt wird. In der Praxis können Elektronen an oder nahe bei der Oberfläche der n-Typ-Seite durch ein leitendes Netz, das einen Bereich der Oberfläche bedeckt, gesammelt werden, während nach wie vor ein ausreichender Zugang in die Zelle durch die Einfallsphotonen ermöglicht wird.
  • Diese photovoltaische Anordnung bildet eine funktionsfähige PV-Vorrichtung, wenn geeignete fixierte elektrische Kontakte ausgewiesen werden und die Zelle (oder eine Reihe von Zellen) in einem geschlossenen elektrischen Schaltkreis enthalten ist. Als eigenständige Vorrichtung ist eine einzelne herkömmliche Solarzelle nicht ausreichend, um die meisten Anwendungen mit Strom zu versorgen. Folglich sind Solarzellen gemeinsam in PV-Modulen, oder „Ketten”, durch Verbinden der Vorderseite einer Zelle mit der Rückseite der anderen angeordnet, wodurch die Spannungen der einzelnen Zellen zusammen in elektrisch geschalteten Reihen addiert werden. Typischerweise wird eine signifikante Anzahl von Zellen in Reihe geschaltet, um eine nutzbare Spannung zu erreichen. Der sich ergebende Gleichstrom kann dann durch einen Inverter geleitet werden, wo er in Wechselstrom mit einer geeigneten Frequenz transformiert wird, welche ausgewählt wird, um die Frequenz des Wechselstroms, die durch ein herkömmliches elektrisches Netz zugeführt wird, anzupassen. In den USA beträgt diese Frequenz 60 Hertz (Hz), und in den meisten anderen Ländern wird der Wechselstrom bei entweder 50 Hz oder 60 Hz vorgesehen.
  • Ein besonderer Solarzellentyp, der für den kommerziellen Nutzen entwickelt worden ist, ist eine „dünnschichtige” PV-Zelle. Im Vergleich mit anderen PV- Zelltypen, wie z. B. kristalline Silizium-PV-Zellen, erfordern dünnschichtige PV-Zellen weniger Licht absorbierendes Halbleitermaterial, um eine funktionsfähige Zelle zu erzeugen, und somit können die Verfahrenskosen reduziert werden. Auf Dünnschicht basierende PV-Zellen bieten ebenfalls reduzierte Kosten durch Verwendung bisher entwickelter Aufbringungstechniken für Elektrodenschichten, wo ähnliche Materialien weitgehend in der Dünnschichtindustrie für schützende, dekorative und funktionale Beläge verwendet werden. Gemeinsame Beispiele von kostengünstigen Dünnschicht-Produkten umfassen wasserundurchlässige Beläge auf Polymer-basierenden Lebensmittelverpackungen, dekorative Beschichtungen auf Bauglas, thermisch geregelte Beschichtungen mit geringem Emissionsvermögen auf Glas in Wohnbauten und gewerblichen Bauten, und Kratz- und Antireflex-Beschichtungen auf Brillen. Angepasste oder modifizierte Techniken, die in diesen anderen Anwendungsgebieten entwickelt worden sind, haben eine Reduktion bei den Entwicklungskosten für dünnschichtige Aufbringungstechniken bei PV-Zellen ermöglicht.
  • Außerdem werden dünnschichtige Zellen mit Wirkungsgraden nahe 20% ausgewiesen, die den Wirkungsgraden der meisten effizienten kristallinen Zellen gleichkommen oder überschreiten. Insbesondere ist das Halbleitermaterial aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenide (CIGS) stabil, weist eine geringe Toxizität auf, und ist in der Tat eine dünne Schicht, die eine Dicke von weniger als 2 Mikron in einer funktionsfähigen PV-Zelle erfordert. Folglich scheint CIGS bis heute das größte Potential für Hochleistung, kostengünstige dünnschichtige PV-Produkte und somit das Durchdringen großer Energieerzeugungsmärkte darzustellen. Andere Halbleitervarianten für die dünnschichtige PV-Technologie umfassen Kupfer-Indium-Diselenid, Kupfer-Indium-Disulfid, Kupfer-Indium-Aluminium-Diselenid und Cadmium-Tellurid.
  • Einige dünnschichtige PV-Materialien können entweder auf steifen Glasträgern oder flexiblen Trägern aufgebracht werden. Glasträger sind relativ billig, weisen üblicherweise einen Koeffizienten der Wärmeausdehnung auf, der relativ nahe mit der CIGS oder anderen Absorptionsschichten übereinstimmt und ermöglichen die Nutzung von Vakuum-Aufbringungssystemen. Wenn jedoch Technologieoptionen verglichen werden, die während des Aufbringungsablaufes verwendbar sind, leiden die steifen Träger unter verschiedenen Mängeln während der Verarbeitung, wie z. B. der Notwendigkeit für eine beträchtliche Bodenfläche für die Verarbeitungsausrüs tung und Materialbevorratung, teuere und spezielle Ausrüstung zum gleichmäßigen Aufheizen des Glases auf hohe Temperaturen bei oder nahe der Glas-Glühtemperatur, hohe Gefahr für Trägerbruch mit daraus resultierendem Ertragsverlust, und höhere Heizkapazität mit daraus resultierenden höheren Stromkosten beim Aufheizen des Glases. Außerdem erfordern steife Träger erhöhte Versandkosten infolge des Gewichts und der fragilen Art des Glases. Folglich kann die Verwendung von Glasträgern für die Aufbringung von dünnen Beschichtungen nicht die beste Wahl für eine kostengünstige, ertragreiche, kommerzielle Großserienfertigung von mehrlagigen funktionalen dünnschichtigen Materialien, wie z. B. Photovoltaik, sein. Daher gibt es die Notwendigkeit für verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Aufbringen dünnschichtiger Beschichtungen auf einem nicht steifen kontinuierlichen Träger.
  • Ein besonderer Typ von n-Typ-Halbleitermaterial, das in dünnschichtigen PV-Zellen verwendet werden kann, ist aus dem Anwendungsgebiet der Chemie als Chalcogenid bekannt. Ein Chalcogenid ist eine chemische Verbindung, die aus zumindest einem Chalcogen-Ion und zumindest einem weiteren elektropositiven Element, wie z. B. Metall, besteht. Das Bilden einer dünnen Schicht von Chalcogenid wird beim Stand der Technik, zum Beispiel im US-Patent Nr. 6,537,845 , von Mc-Candless et al., beschrieben, die hiermit in die vorliegende Offenbarung durch Bezugnahme in jeder Hinsicht aufgenommen wird. Das Bilden von Chalcogenid-Schichten mit einer gewünschten Dicke und Gleichmäßigkeit bleibt jedoch eine technische Herausforderung. Einige Verfahren der Chalcogenid-Bildung umfassen zum Beispiel das Aufbringen von Reaktionslösungen auf stationäre Träger, und Verfahren dieser Art können Effizienz- und Geschwindigkeitsbegrenzungen aufweisen. Andere Verfahren können Reaktionsmittel auf einen sich bewegenden Träger aufbringen, während der Träger über ein leitfähiges Heizgerät gezogen wird. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Bewegung des Trägers (zum Beispiel infolge der Reibung mit dem Heizgerät), ungleichmäßigem Aufheizen des Trägers, und/oder anderen Belangen führen, die sich in unerwünschten Nicht-Gleichmäßigkeiten bei der Chalcogenid-Pufferschicht ergeben. Außerdem können die Haltebereiche der Bahn nach unten auf ein leitfähiges Heizgerät (zum Beispiel um die Ebenheit aufrechtzuerhalten, während die Bahnkanten für Verwendungszwecke, die Lösungen enthalten, angehoben werden) zu ortsgebundenen Wärmestaus auf der Bahn führen, wodurch sich zusätz liche Nicht-Gleichmäßigkeiten bei der Trägertemperatur und Chalcogenid-Schichtdicke ergeben.
  • Beim Stand der Technik ist das Ermitteln der Farbe einer aufgebrachten Chalcogenid-Schicht und das Einstellen der Parameter des Aufbringungssystems, wie zum Beispiel die Temperatur oder Lösungsdurchflussmenge, als Reaktion bekannt. Die Ermittlung der Farbe wird jedoch üblicherweise manuell durch einen Bediener, der die aufgebrachte Chalcogenid-Schicht inspiziert, entweder direkt oder in einem Bild, das zu einem sichtbaren Monitor durch eine Kamera übermittelt wird, ausgeführt. Diese Art des manuellen Feedbacks wird durch die Zeit begrenzt, die erforderlich ist, um eine Inspektion und geeignete Reaktion durch inhärente Ungenauigkeiten bei einer durch den Bediener ermittelten Farbe auszuführen und durch die Qualifikation des Bedieners, um die notwendigen Parameter des Aufbringungssystems als Reaktion korrekt einzustellen. Es ist daher wünschenswert, verbesserte Verfahren zu entwickeln, um die Eigenschaften einer aufgebrachten Chalcogenid-Schicht zu messen und ein Feedback vorzusehen, das verwendet werden kann, um die Parameter des Aufbringungssystems genauer und effizienter einzustellen.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Lehre offenbart verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Bilden von dünnschichtigen Chalcogenid-Pufferschichten auf einer Trägerbahn. Gemäß der vorliegenden Lehre kann ein Feedback-Steuer/Regelsystem verwendet werden, um eine oder mehrere Eigenschaften der Bahn und/oder der Chalcogenid-Schicht zu messen, und um einen oder mehrere Parameter des Systems oder des Aufbringungsverfahrens in Abhängigkeit darauf einzustellen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Draufsicht einer dünnschichtigen photovoltaischen Zelle gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bilden einer dünnschichtigen Schicht auf einer Trägerbahn, die einen beispielhaften Feedback-Mechanismus darstellt, um eine Eigenschaft der Bahn zu ermitteln.
  • 3 ist eine teilweise Schnittansicht der seitlichen Abstützflächen, die die transversalen Kantenbereiche einer Trägerbahn anheben.
  • 4 ist eine teilweise Seitenansicht der transversalen Kantenbereiche einer Trägerbahn, die durch seitliche Abstützflächen angehoben werden, während die Bahn durch die Transportrollen transportiert wird.
  • 5 ist eine schematische Draufsicht der Bereiche einer Vorrichtung zum Transportieren einer Trägerbahn durch einen Aufbringungsbereich, die die relative Anordnung der Transportrollen, seitliche Abstützbereiche und Haltemechanismen darstellt.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Formen einer dünnschichtigen Schicht auf einer Trägerbahn veranschaulicht.
  • Detaillierte Beschreibung
  • I. Einführung
  • Die Herstellung von flexiblen dünnschichtigen PV-Zellen kann durch einen von Rolle-zu-Rolle-Fertigungsablauf ausgeführt werden. Im Vergleich mit steifen Trägern, ermöglicht die von Rolle-zu-Rolle-Bearbeitung der dünnen flexiblen Träger die Anwendung von relativ kompakten, preiswerten Vakuum-Systemen, und von einer gewissen, nicht speziellen Ausrüstung, die schon für andere Dünnschicht-Industrien entwickelt worden ist. Flexible inhärente Trägermaterialien weisen eine niedrigere Wärmekapazität als Glas auf, so dass die Energiemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur zu erhöhen, minimiert wird. Sie weisen auch eine relativ hohe Toleranz zum schnellen Aufheizen und Kühlen und zu großen Temperaturgradienten aus, was zu einer geringen Bruch- oder Fehlerwahrscheinlichkeit während der Bearbeitung führt. Außerdem, sobald die aktiven PV-Materialien auf flexible Trägermaterialien aufgebracht sind, wobei die sich ergebenden nicht laminierten Zellen oder Zellketten zu einer anderen Anlage zum Laminieren und/oder Zusammenbau von flexiblen oder steifen Solarmodulen verwendet werden. Diese strategische Option reduziert sowohl die Versandkosten (leichtgewichtige flexible Träger gegenüber Glas), und ermöglicht auch die Erzeugung von Partnergeschäften für die Endbearbeitung und dem weltweiten Marketing der PV-Module. Zusätzliche Details bezüglich der Zusammensetzung und Herstellung von dünnschichtigen PV-Zellen von einem Typ, der für die Verwendung mit den schon offenbarten Verfahren und Vorrichtungen geeignet ist, können zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 6,310,281 , 6,372,538 und 7,194,197 , alle von Wendt et al., und in der vorläufigen Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/063,257, eingereicht am 31. Januar 2008, gefunden werden. Diese Referenzen werden hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gemacht.
  • Eine oder mehrere der Schichten, die in einer dünnschichtigen PV-Zelle aufgebracht sind, ist typischerweise eine „Fensterschicht(en)”, die nutzbarem Licht ermöglicht, in das Innere der Zelle einzudringen, und die in einigen Fällen auch als n-Typ-Halbleitermaterial in der Zelle dienen. Diese Schicht kann sich auch auf eine „Pufferschicht” im PV-Zellenbereich beziehen. Wenn beide als Fensterschicht und Halbleiter verwendet werden, sollte die Pufferschicht idealerweise sowohl im Wesentlichen transparent zum Licht in einem gewünschten Wellenlängenbereich sein als auch die gewünschten elektronischen Eigenschaften ausweisen. Die Pufferschicht könnte auch aus mehreren Fensterschichten bestehen, die auch als Halbleiter wirken, wie zum Beispiel eine Schicht aus Cadmiumsulfid, gefolgt von einer Schicht aus Cadmium-Zink-Sulfid. Eine dünnschichtige Pufferschicht mit den gewünschten Eigenschaften kann durch die chemische Reaktion zwischen einem oder mehreren Metallen, wie zum Beispiel Zink, Cadmium, Blei, Quecksilber oder irgendeinem Metall oder eine Kombination von Metallen, die aus den Gruppen 1b, 2b, oder 3a des Periodensystems der Elemente ausgewählt werden, und einem Chalcogen, wie zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel, Selen oder Tellur, gebildet werden. Die sich ergebenden Verbindungen werden oft als Chalcogenide bezeichnet. Geeignete Fenster- oder Pufferschichtverbindungen für Solareinrichtungen können zum Beispiel Cadmiumsulfid, Zinksulfid, Zink-Selenid, Cadmium-Zink-Selenid, Zinkoxyd und Cadmium-Zink-Oxyd umfassen.
  • Historisch gesehen, läuft die Bildung einer dünnschichtigen Pufferschicht oder Schichten oft durch einen relativ ineffizienten zyklischen Ablauf ab, der das Aufheizen der Träger in einem Wasser enthaltenden Behälter auf eine höhere Temperatur, das Hinzufügenn und Mischen in einem metallischen Salz, und danach das Hinzufügen und Mischen in einer Chalcogen-haltigen Komponente umfasst. Nach einer vorgeschriebenen Zeit bei einer vorgeschriebenen Temperatur ist die Reaktion vollständig, die Träger werden entfernt, die verwendete Lösung wird zur Abfallbehandlung gesandt, die Reaktionsmittel enthaltende Lösung wird auf die Bahn aufgebracht, und der Behälter für die nächste Reaktion gereinigt. Zusätzlich führen die vorhandenen Verfahren zum Aufbringen der Reaktionsmittel enthaltenden Lösung auf die Bahn typischerweise zur Aufbringung der Chalcogenide sowohl über die gewünschte („Vorder-” oder „Deck-”) Fläche der Bahn, als auch über mindestens einen Bereich der anderen („Rück-” oder „Boden-”) Fläche der Bahn, wobei zumindest ein Reinigungsschritt erforderlich ist, um das Material von der Rückfläche zu entfernen. Dies wird typischerweise mit einer sauren Lösung durchgeführt, die sorgfältig überwacht und vollständig entfernt werden muss, um Beschädigungen an den gewünschten dünnschichtigen Schichten und langfristige Korrosionsergebnisse zu vermeiden, die durch die Anwesenheit des restlichen Säuregehaltes aktiviert wird. Eine wegzuwerfende Beschichtung oder Bedeckung für die Rück- oder Bodenfläche der Trägerbahn kann möglicherweise auch verwendet werden, um die Rückseite vor der unerwünschten Chalcogenid-Bedeckung zu schützen, aber diese Beschichtung erfordert eine zusätzliche Reinigung und kann zu erhöhten Kosten führen.
  • 1 stellt eine Draufsicht einer dünnschichtigen photovoltaischen Zelle 10 gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar. Die Zelle 10 ist im Wesentlichen eben und typischerweise rechtwinklig, wie in 1 veranschaulicht, obwohl die Formen mit Ausnahme der rechteckigen geeigneter für spezifische Anwendungen, wie zum Beispiel für ein speziell geformtes Hausdach oder eine andere Oberfläche, sein können. Die Zelle weist eine Deckfläche 12, Bodenfläche 14, entgegengesetzt zur Deckfläche, und Dimensionen mit einer Länge L, Breite W und Dicke auf. Die Länge und Breite können für eine passende Anwendung der Zellen und/oder für die Zweckmäßigkeit während der Bearbeitung ausgewählt werden, und liegen typischerweise in einem Bereich von wenigen Zentimetern (cm) bis zum Zehnfachen davon. Die Länge kann zum Beispiel ungefähr 100 (mm) und die Breite ungefähr 210 mm sein, obwohl jede andere geeignete Dimension ausgewählt werden kann. Die Kanten, die sich über die Breite der Zelle spannen, können jeweils als Vorderkante 16 und Hinterkante 18 bezeichnet werden. Die gesamte Dicke der Zelle 10 hängt von den besonderen Schichten, die für die Zelle ausgewählt werden, ab und wird typischerweise durch die Dicke des darunter liegenden Trägers der Zelle dominiert. Zum Beispiel kann ein Träger aus Edelstahl eine Dicke im Bereich von 0,025 mm (25 Mikron) aufweisen, wohingegen alle anderen Schichten der Zelle (nicht eingeschlossen ist ein oberes Sammelnetz) eine kombinierte Dicke im Bereich von ungefähr 0,0025 mm (2,5 Mikron) oder weniger aufweisen.
  • Die Zelle 10 wird beim Anlaufen mit einem flexiblen Träger erzeugt, und danach werden sequentiell mehrere dünne Schichten aus unterschiedlichen Materialien auf den Träger aufgebracht. Dieser Aufbau kann durch einen von Rolle-zu-Rolle-Ablauf ausgeführt werden, wobei der Träger von einer Abwickel-Rolle zu einer Aufwickel-Rolle befördert wird, wobei er durch eine Reihe von Aufbringungsbereichen zwischen den beiden Rollen befördert wird. Das PV-Material kann dann zu Zellen von jeder gewünschten Größe ausgeschnitten werden. Das Trägermaterial in einem von Rolle-zu-Rolle-Ablauf ist üblicherweise dünn, flexibel, und kann eine relative Hochtemperaturumgebung tolerieren. Geeignete Materialien umfassen, zum Beispiel, ein Hochtemperatur-Polymer, wie zum Beispiel Polyimid, oder ein dünnes Metall, wie zum Beispiel Edelstahl oder Titan, unter anderem. Sequentielle Schichten werden typischerweise auf den Träger in einzelnen Bearbeitungskammern durch verschiedene Fertigungsabläufe, wie zum Beispiel Bedampfung, Verdampfung, Vakuumaufbringung, chemische Aufbringung, und/oder Drucken, aufgebracht. Diese Schichten können eine rückseitige Kontaktschicht aus Molybdän (Mo) oder Chrom/Molybdän (Cr/Mo); eine Absorptionsschicht aus einem Material, wie zum Beispiel Kupfer-Indium-Diselenid, Kupfer-Indium-Disulfid, Kupfer-Indium-Aluminium-Diselenid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS); eine Pufferschicht oder Schichten, wie zum Beispiel eine Schicht aus Cadmiumsulfid (CdS); und eine transparente leitfähige Oxid-(TCO-)Schicht, die als obere Elektrode der PVC-Zelle wirkt, umfassen. Zusätzlich wird ein leitfähiges Stromsammelnetz, das üblicherweise vor allem aus Silber (Ag) oder irgendeinem anderen leitenden Metall erstellt wird, über die TCO-Schicht aufgebracht.
  • Obwohl die genaue Dicke von jeder Schicht auf einer dünnschichtigen PV-Zelle von der genauen Auswahl der Materialien und vom besondere Aufbringungsablauf, der zum Bilden jeder Schicht ausgewählt wird, abhängt, sind beispielhafte Materialien, Dicken und Verfahren der Aufbringung von jeder Schicht, die oben beschrieben sind, die folgenden, die in typischer Folge der Aufbringung von jeder Schicht auf dem Träger ablaufen:
    Schichtbeschreibung Beispielhaftes Material Beispielhafte Dicke Beispielhaftes Verfahren der Aufbringung
    Träger Edelstahl 25 μm N/A (Lagermaterial)
    Rückseitiger Kontakt Mo 320 nm Bedampfung
    Absorptionsmittel CIGS 1700 nm Verdampfung
    Puffer CdS 80 nm Chemische Aufbringung
    Vordere Elektrode TCO 250 nm Bedampfung
    Sammelnetz Ag 40 μm Drucken
  • Der Rest dieser Offenbarung konzentriert sich auf verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Bilden der Pufferschicht(en).
  • II. Feedback-Mechanismus
  • Dieser Abschnitt beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zum Verteilen von Reaktionslösungen auf einer PV-Zellenbahn, um eine Chalcogenid-Pufferschicht auf der Bahn zu bilden, um eine oder mehr Eigenschaften der Pufferschicht und/oder der PV-Zelle mit der aufgebrachten Pufferschicht zu messen, und um einen oder mehr Parameter der Pufferschicht-Ausbildungsvorrichtung oder -verfahren in Abhängigkeit von der Messung(en) einzustellen.
  • Gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann eine Pufferschicht, auf die darunterliegenden PV-Zellschichten (typischerweise eine Bodenträgerschicht, eine rückseitige Kontaktschicht und eine Absorptionsmittelschicht) über einen chemi schen Aufbringungsablauf aufgebracht werden. Wie in 2 dargestellt, schließt der Ablauf eine Vorrichtung 30 zum Transport einer Bahn 32 des dünnschichtigen Trägermaterials durch einen Aufbringungsbereich 34, und Verteilen einer oder mehr Reaktionslösungen 36 auf der Deckfläche der Bahn innerhalb des Aufbringungsbereichs ein. Um eine Reaktion mit einem geeigneten Chalcogenid einzugehen und es zu bilden, sollte(n) die Reaktionslösung(en) als Minimum mindestens ein Metall und mindestens ein Chalcogen enthalten. Zusätzlich wird die Lösung typischerweise einen chemischen Komplexbildner, wie z. B. Ammoniak, und entionisiertes Wasser (DI) enthalten.
  • Obwohl das in 2 veranschaulichte System die Bahn linear und in einer Richtung transportiert, die der Längsausdehnung der Bahn entspricht, betrachtet die vorliegende Lehre auch alternative Verfahren zum Aufbringen einer dünnschichtigen Pufferschicht. Diese Alternativen umfassen zum Beispiel die Lösungsaufbringung auf eine konkave oder konvexe Bahn, die auf der Innenseite oder Außenseite einer trommelähnlichen Anordnung angeordnet ist, und den horizontalen Bahntransport, der einen oder eine Mehrzahl von Überläufen (wie zum Beispiel Container, Platten oder Rollen) verwendet, die mit einem „geregelten Drainage”-Abstand von der Bahn abgehalten werden, um die Chalcogenid-Lösung gegenüber der Bahn für eine geeignete Reaktionsdauer zu erhalten.
  • Geeignete metallhaltige Lösungen können zum Beispiel Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Quecksilber, Blei, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, und Thallium enthalten. Typische Metalle, wie Zink, Cadmium, Blei oder Quecksilber werden üblicherweise als Salz, wie zum Beispiel Sulfat, Chlorid, Nitrat oder Bicarbonat, aufbereitet. Cadmiumsulfat kann zum Beispiel ein geeignetes Metallsalz sein. Das Salz wird typischerweise mit einem Komplexbildner, wie zum Beispiel Ammoniak oder Ammoniumhydroxid, und deionisiertem Wasser kombiniert. Geeignete Chalcogen-haltige Lösungen können ein Chalcogen, wie zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel, Selen oder Tellur enthalten, die typischerweise als eine Reagenz-Verbindungslösung, wie zum Beispiel Urea (ein Beispiel von einem Sauerstoff enthaltenden Reagens) oder Thioharnstoff (ein Beispiel eines Schwefelhaltigen Reagens), angesetzt werden.
  • In vielen bestehenden Systemen zum chemischen Synthetisieren einer dünnschichtigen Chalcogenid-Pufferschicht werden die Eigenschaften der aufgebrachten Pufferschicht oder von der Zelle mit der neu aufgebrachten Schicht nur nach einer relativ großen Quantität des PV-Zellenmaterials gemessen, das entweder teilweise oder vollständig ausgebildet worden ist. In den Fällen, wo die Pufferschicht oder die Zelle gefunden wird, um eine oder mehr Eigenschaften aufzuweisen, die durch Einstellung der Vorrichtung oder Verfahren zur Pufferschichtbildung verbessert werden könnten, kann somit eine große Quantität des Materials mit weniger als den optimalen Eigenschaften erzeugt werden. Auch wenn die Materialien, die unter diesen Bedingungen erzeugt werden, die kommerzielle Verwendbarkeit zur Genüge erfüllen, können sie die Durchschnittsleistung der PV-Module, in denen sie angeordnet sind, reduzieren. Das Ergebnis ist ein Verlust der Herstelleffizienz.
  • Im Gegensatz dazu, gemäß der vorliegenden Lehre, kann ein Feedback-Mechanismus vorgesehen werden, um mindestens eine Eigenschaft einer dünnschichtigen Chalcogenid-Pufferschicht, die durch die chemische Kombination des verteilten Metalls und Chalcogens gebildet wird, und/oder mindestens eine Eigenschaft der Zelle mit der neu gebildeten Schicht zu ermitteln, und um Parameter des Ausbildungssystems oder -verfahrens, das auf der Ermittlung der Messung(en) basiert, einzustellen. Die Ermittlung und die Reaktion können beide in Echtzeit oder „im Fluge” ausgeführt werden, was zu einem schnelleren Erreichen der verbesserten Qualitäten der Pufferschicht und einer angemessenen Verbesserung bei der Herstelleffizienz und durchschnittlichen Produktqualität führt.
  • Wie nachstehend detaillierter beschrieben wird, können die gemessenen Eigenschaften der Chalcogenid-Pufferschicht zum Beispiel die Dicke, Gleichmäßigkeit, Zuwachsrate oder Farbe der Schicht (letzteres davon kann eine indirekte Messung der Dicke, Gleichmäßigkeit und/oder Zuwachsrate vorsehen) umfassen. Außerdem können die gemessenen Eigenschaften der PV-Fälle zum Beispiele die Gesamtdicke oder Gleichmäßigkeit und auch verschiedene elektronische Eigenschaften der Zelle nach der Aufbringung der Pufferschicht umfassen, wie zum Beispiel die Photonenabsorption in verschiedenen Wellenlängenbereichen oder Stromerzeugung als Funktion der Einfallswellenlänge, unter anderem. Als Reaktion zu irgendwelchen Messungen können die eingestellten Parameter des Pufferschicht-Aufbringungsverfahrens oder -vorrichtung zum Beispiel die Geschwindigkeit der Bahn durch den Pufferschicht-Aufbringungsbereich, Durchschnittstemperatur und/oder longitudinalen Temperaturprofil der darunterliegenden Bahn, Temperatur von einer oder mehr vorgewärmten Reaktionsmittellösungen, Winkelanordnung der Bahn oder Konkavität der Bahn umfassen.
  • Ein beispielhafter Feedback-Mechanismus wird, um eine oder mehr Eigenschaften der Chalcogenid-Pufferschicht zu messen, üblicherweise mit 40 in 2 bezeichnet. Wie in 2 veranschaulicht, umfasst der beispielhafte Feedback-Mechanismus 40 ein paar Kameras 42, 44 zum digitalen Erfassen der Bilder der PV-Zelle vor und nach der chemischen Bildung der Chalcogenid-Pufferschicht. In der veranschaulichten Ausführungsform von 2, ist die Kamera 42 zum digitalen Erfassen der Bilder der Bahn vor der Bildung der Chalcogenid-Pufferschicht, und Kamera 44 zur digitalen Erfassung der Bilder der Bahn nach der Bildung der Chalcogenid-Pufferschicht, ob vor oder nach dem Spülen oder Trocknen der Bahn, ausgelegt. Folglich kann das Messen einer oder mehr Eigenschaften der Pufferschicht durch Vergleichen eines Bildes, das durch die zweite Kamera erfasst ist, mit einem Bild, das durch die erste Kamera erfasst ist, ausgeführt werden. Diese Kameras oder andere Messeinrichtungen sind nicht auf die in 2 dargestellten Positionen begrenzt, sondern können auch an anderen gewünschten Stellen in der Umgebung der Trägerbahn angeordnet werden. Eine Kamera oder anderes Messinstrument kann zum Beispiel angeordnet werden, um die Bilder der Bahn zu erfassen, nachdem die Bahn durch eine Aufwickelrolle angesammelt worden ist. Es sollte auch angemerkt werden, dass eine Eigenschaft der Pufferschicht nur mit einem einzelnen Messinstrument, wie zum Beispiel eine einzelne Kamera 44, die an irgendeiner Position innerhalb oder außerhalb des Aufbringungsbereichs angeordnet ist, gemessen oder ermittelt werden kann. In diesem Fall kann das einzelne Instrument die Eigenschaften messen, wie zum Beispiel ein Verhältnis der Farben (zum Beispiel das Verhältnis von Rotlichtintensität zu Grün- und Blaulichtintensität) Reflexionsvermögen, oder irgendeine andere geeignete Eigenschaft, die die Dicke und/oder Gleichmäßigkeit einer aufgebrachten Chalcogenid-Schicht kennzeichnet.
  • Jede Kamera 42, 44 kann Bilder zu einem digitalen Prozessor 65 senden, der die Bilder auf der Basis der Eigenschaften der Bilder ermittelt, wie zum Beispiel Far be, Verhältnisse der ausgewählten Farben, Reflexionsvermögen (zum Beispiel Intensität des reflektierten Lichts), Interferenzeffekte und/oder Gleichmäßigkeit, und der eine oder mehr Eigenschaften der Bahn oder Pufferschicht auf der Basis der Bildeigenschaften bestimmt. Zum Beispiel kann die Bildfarbe, die durch die Kamera 44 aufgenommen wurde, oder die Differenz bei der Bildfarbe zwischen der Bildfarbe, die durch die Kamera 44 und Kamera 42 aufgenommen wurde, eine Messung der Dicke der aufgebrachten Chalcogenid-Schicht bieten. Ebenso kann die Gleichmäßigkeit von einem Aspekt der Bilder, die durch die Kamera 44 (einschließlich Farbe und Intensität) erfasst wurden, oder die Differenz bei der Gleichmäßigkeit zwischen irgendeinem Aspekt der Bilder, die durch die Kamera 44 erfasst wurden, und dem gleichen Aspekt der Bilder, die durch die Kamera 42 erfasst wurden, eine Messung der Gleichmäßigkeit der aufgebrachten Chalcogenid-Schicht bieten. Allgemein kann irgendein Aspekt der Bilder, die durch die Kameras 42, 44 erfasst wurden, ermittelt oder verglichen werden, um eine oder mehr Eigenschaften der Pufferschicht abzuleiten oder rückzuschließen. Die Sensitivität des Systems kann unter Verwendung eines geeigneten Wellenlängenfilters vor den Kameralinsen oder einer Spezialkamera mit höherem Ansprechverhalten beim Wellenlängenbereich bei höchster Bedeutung verbessert werden. Wie oben angemerkt, kann die Ermittlung durch einen Computer ausgeführt werden, zu dem die Bilddaten von den Kameras übermittelt werden.
  • Neben den Kameras 42, 44, die in 2 veranschaulicht sind, können andere Instrumente oder Einrichtungen verwendet werden, um die Eigenschaften der Pufferschicht oder der PV-Zelle mit der Pufferschicht als Teil eines Feedback-Mechanismus, der die Kameras umfassen kann oder nicht, ermitteln. Zum Beispiel können eine oder mehr Lichtquellen verwendet werden, um die Bahn vor und/oder nach der Aufbringung der Pufferschicht zu beleuchten, entweder um eine Messung des Reflexionsvermögens bei bestimmten Wellenlängenbändern vorzusehen, oder einfach eine bessere Erfassung der digitalen Bilder zu ermöglichen. Diese Lichtwellen können auch als Teil von einem oder mehr Interferrometern vorgesehen werden, welche die Dicke und/oder Gleichmäßigkeit der Pufferschicht gemäß den bekannten physikalischen Prinzipien messen können. Die Interferrometer können entweder alternativ oder zusätzlich zu den Kameras verwendet werden. Die Lichtquellen können auch in Verbindung mit zweckbestimmten Reflektometern verwendet werden, die das Quantum des Lichts, das von der Chalcogenid-Schicht reflektiert wird, über einen Wellenlängenbereich mit dem Einfallslicht, welches in etwa senkrecht zur Bahnoberfläche ist, zu messen, um die Dicke der Chalcogenid-Schicht gemäß den Prinzipien der dünnschichtigen Interferenz zu bestimmen.
  • Zusätzlich können Temperatursensoren (wie zum Beispiel Infrarotdetektoren) als Teil des Feedback-Mechanismus vorgesehen werden, um die Temperatur der Bahn an verschiedenen Positionen zu messen, bevor und nachdem eine oder mehr Reaktionslösungen verteilt sind. Zum Beispiel können Temperatursensoren verwendet werden, um sicherzustellen, dass jede verteilte Lösung eine Temperatur größer als die Temperatur der Bahn vor der Aufbringung der Lösung aufweist. Die Temperatur kann alternativ oder zusätzlich zu anderen Eigenschaften der Bahn ermittelt werden. Ein Röntgenapparat, der sowohl eine Röntgenquelle als auch einen Detektor zum Ermitteln sekundärer (fluoreszierender) Röntgenstrahlen aufweist, kann ebenfalls vorgesehen und verwendet werden, um die Eigenschaften der Chalcogenid-Schicht zu bestimmen.
  • Zusätzlich zu den Instrumenten, die ausgelegt sind, um konkrete physikalische Eigenschaften der Pufferschicht, wie zum Beispiel ihre Dicke oder Gleichmäßigkeit, zu messen, kann ein Feedback-Mechanismus gemäß der vorliegenden Offenbarung auch Instrumente umfassen, um eine oder mehr elektronische Eigenschaften der PV-Zelle vor und/oder nach der Aufbringung der Pufferschicht zu messen. Zum Beispiel kann eine Photonenabsorptionsrate oder Bruch der Bahn entweder direkt oder durch eine Messung der Stromamplitude, die in der PC-Zelle durch einfallende Photonen induziert wird, gemessen werden. Diese Messungen können über ausgedehnte Wellenlängen-Bandbreiten durchgeführt werden, für bestimmte Wellenlängen-Betriebszustände aufgenommen werden, die typischen solaren Wellenlängen oder Betriebszuständen entsprechen, in denen die PV-Zellenleistung besonders wünschenswert ist. Zum Beispiel kann der Strom, der durch die Absorption in der Nähe der ultravioletten Photonen induziert wird, von besonderer Bedeutung bei der Anordnung einer effizienten PV-Zelle sein, weil diese Absorption besonders empfindlich auf die Dicke der Chalcogenid-Pufferschicht der Zelle wirkt.
  • Jede der durch den Feedback-Mechanismus gemessenen Eigenschaften, die, wie oben beschrieben, beliebige geeignete Lichtquellen und/oder Messsensoren oder Instrumente umfassen können, können als Funktionen der Breite der PV-Bahn (zum Beispiel über die transversale Dimension), als Funktionen der Länge der PV-Bahn (zum Beispiel in longitudinaler Ausdehnung), oder beide gekennzeichnet werden. Eine Messung kann die wesentliche Gleichmäßigkeit der gemessenen Eigenschaft bei einer oder beiden Dimensionen bis zu einem gewünschten Grad anzeigen, während ein Gesamtmangel, wie zum Beispiel ein Überschreiten der Dicke der Pufferschicht, nach wie vor angezeigt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Messung ungewünschte Änderungen von einem gewünschten Grad der Gleichmäßigkeit der gemessenen Eigenschaft anzeigen. Die Veränderungen bei den Eigenschaften über die Breite der Bahn kann zum Beispiel einen Mangel der Symmetrie und/oder ein Überschreiten der Konkavität oder Konvexität in transversaler Dimension anzeigen, wohingegen Änderungen bei Eigenschaften entlang der Länge der Bahn anzeigen kann, dass verschiedene Aspekte des Pufferschicht-Aufbringungsverfahrens oder -Vorrichtung sich ändern, oder im Zeitablauf oder als Funktionen der Längsposition innerhalb des Chalcogenid-Aufbringungsbereichs geändert haben. Wie nachstehend beschrieben, können die Erfassung der Gesamtmängel ebenso wie die Erfassung der Änderungen bei der Gleichmäßigkeit in jeder Dimension Korrekturen ermöglichen, die die Qualität der finalen PV-Zelle verbessern können. Außerdem können diese Mängel abgebildet oder anders aufgezeichnet werden, um den späteren Ablaufschritten zu ermöglichen, diese Information zu verwenden, um den Aufbringungsablauf zu beschleunigen (das heißt, den späteren Ablauf zu überspringen, abzuweisen oder zu modifizieren, um den Mangel auszugleichen).
  • Verschiedene Parameter der Pufferschicht-Aufbringungsverfahren und -Vorrichtungen können in Abhängigkeit von den oben beschriebenen Messungen eingestellt werden, um eine Chalcogenide Pufferschicht mit einem gewünschten Grad an Dicke, Gleichmäßigkeit, Photonenabsorption, und/oder beliebige andere gewünschte Eigenschaften der Pufferschicht zu erreichen. Diese einstellbaren Parameter umfassen mindestens Folgendes:
    • (i) Geschwindigkeit der Bahn durch den Aufbringungsbereich;
    • (ii) Konzentration der metallhaltigen und/oder Chalcogen-haltigen Lösungen;
    • (iii) Durchschnittstemperatur der Bahn im Aufbringungsbereich;
    • (iv) Höhe von einem oder mehr seitliche Kantenbereichen der Bahn (das heißt seitliche Neigung der Bahn);
    • (v) Temperatur der metallhaltigen oder Chalcogen-haltigen Lösungen vor dem Verteilen der Lösungen auf der Bahn;
    • (vi) Verteilungsrate der metallhaltigen und/oder Chalcogen-haltigen Lösungen auf der Bahn.
    • (vii) Höhe von einem oder mehr Längsenden der Bahn im Aufbringungsbereich (das heißt longitudinale Neigung der Bahn);
    • (viii) Konkavität der Bahn im Aufbringungsbereich; und
    • (ix) Ausmaß der Ausbreitung der Reaktionslösungen auf der Bahn.
  • In Abhängigkeit von einer direkten oder indirekten Messung, die anzeigt, dass die Pufferschicht entweder unerwünscht dick oder dünn ist, kann zum Beispiel die Dicke der Schicht durch die Einstellung der Transportgeschwindigkeit der Bahn durch den Aufbringungsbereich, die Konzentrationen der Reaktionsmittel in der Reaktionslösung(en), Durchflussmengen der Reaktionsmittel zum Aufbringungsbereich, longitudinales Temperaturprofil der Bahn, Temperatur der verschiedenen auf der Bahn verteilten Lösungen und/oder longitudinale Neigung der Bahn verändert werden. Ebenso kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Messung, die anzeigt, dass die Pufferschicht über die transversale Ausdehnung der Bahn asymmetrisch ist, das transversale Temperaturprofil der Bahn und/oder die Höhe von einem oder beiden seitlichen Kantenbereichen der Bahn eingestellt werden, bis ein gewünschtes Symmetrieniveau erreicht ist. In Abhängigkeit von einer Messung, die anzeigt, dass die Pufferschicht in einigen anderen Arten unerwünschterweise nicht gleichmäßig ist, wie zum Beispiel zu dick nur im zentralen Bereich der Bahn oder periodisch ändernde Dicke über die transversale Ausdehnung der Bahn, können Messungen vorgenommen werden, wie zum Beispiel das Einstellen der Konkavität der Bahn und/oder effektivere Ausbreitung der Reaktionslösungen auf der Bahnoberfläche. Ebenso kann jede gemessene Eigenschaft, die eine mögliche Verbesserung bei den Eigenschaften der PV-Zelle anzeigt, zu einer reaktionsfähigen Einstellung von einem oder mehr Parametern des Systems führen.
  • Die Vorrichtung 30 umfasst einen Transportmechanismus, üblicherweise mit 50 bezeichnet, zum Befördern einer kontinuierlichen flexiblen Bahn des Trägermate rials durch den Aufbringungsbereich im longitudinalen Bereich. Der Transportmechanismus 50 kann verschiedene Formen einnehmen, zum Beispiel ein oder mehr kontinuierliche Transportbänder, die die Bahn befördern können, während sie sie entweder von oben oder unten abstützen, oder eine Reihe von Rollen, zum Beispiel sechzehn oder mehr, auf denen die Bahn aufliegt und befördert wird. 2 veranschaulicht einen Transportmechanismus, der eine Mehrzahl von synchronisierten Transportrollen 52 umfasst. Die Rollen 52 können im Wesentlichen gleichmäßig beanstandet sein, wie in 2 dargestellt, oder sie können ungleichmäßig beabstandet sein, um andere gewünschte Elemente der Vorrichtung aufzunehmen. Um zu gewährleisten, dass die Bahn durch den Aufbringungsbereich bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit entlang der Länge transportiert wird, können die Rollen 52 durch jedes geeignete Verfahren synchronisiert werden. Die Rollen können zum Beispiel alle durch eine einzelne sich drehende Welle angetrieben werden, wobei jede Rolle mit der gemeinsamen Welle verbunden ist. Die Rollen können mit der Welle durch einen standardisierten Zahnrad/Zahnstange-Verbindungsmechanismus (nicht dargestellt) oder durch irgendeinen anderen Verbindungsmechanismus verbunden werden. In einer alternativen Ausführungsform können sich die Abstützrollen überhaupt nicht drehen, sondern können eher stationäre, mit Präzision nivellierte Kreuzstücke sein.
  • Die Vorrichtung 30 kann auch verschiedene Vorräte von Reaktionslösungen umfassen, die Vorratsbehälter zum Mischen, Speichern und/oder Bereitstellen der verschiedenen Lösungen umfassen können. 2 veranschaulicht zum Beispiel einen ersten Vorratsbehälter 54, der einen Vorrat von Reaktionslösung 36 enthält, der eine Metallsalzlösung, wie zum Beispiel Cadmiumsalzlösung, und/oder eine Chalcogenlösung, wie zum Beispiel Thioharnstofflösung, umfassen könnte. Wenn nur eine, entweder die metallhaltige Lösung oder die Chalcogen-haltige Lösung, von einer einzelnen Quelle zugeführt wird, würde eine weitere Quelle (nicht dargestellt) für die andere Lösung vorgesehen werden. Außerdem kann eine Mehrzahl von zusätzlichen Lösungsquellen, wie zum Beispiel Vorratsbehälter, ebenfalls vorgesehen werden, wobei sie einen Behälter, der einen Vorrat an alternativer Metalllösung enthält, einen Behälter, der einen Vorrat an Ammonium-Hydroxid oder eine andere geeignete Komplexbildnerlösung enthält, und einen Behälter, der einen Vorrat von deionisiertem Wasser enthält, umfassen. Alternativ können zwei oder mehr von diesen Lösungen innerhalb eines einzelnen Vorratsbehälters kombiniert werden, und jede oder alle der Lösungen können von einer zur Vorrichtung 30 externen Quelle vorgesehen werden. Jeder der Vorratsbehälter kann in einer beliebigen geeigneten Art und aus beliebigen geeigneten Materialien erstellt werden, wobei vorgesehen wird, dass die Behälter gegen Korrosion durch die chemische Verbindung oder Mischung von Verbindungen resistent sind, die den Behältern zum Aufnehmen zugedacht sind.
  • Die verschiedenen, oben beschriebenen Lösungen können auf die Bahn durch Lösungsdispenser aufgebracht (oder verteilt) werden. Wie in 2 veranschaulicht, kann ein Lösungsdispenser 56 zum Beispiel die Lösung 36 auf der Bahn verteilen. Einer oder mehr zusätzliche Lösungsdispenser, nicht dargestellt, kann zusätzliche Lösungen verteilen. Die Lösungsdispenser werden typischerweise oberhalb der Bahn an longitudinalen Positionen angeordnet, die den gewünschten Stellen zum Aufbringen der zugehörigen Lösungen entsprechen. Die Dispenser können jede geeignete Anordnung aufweisen, die das Aufbringen der Lösung in einer ausreichenden gleichmäßigen Art über die transversale Ausdehnung der Bahn und bei einer gewünschten Durchflussmenge ermöglichen. Ein mit Druck beaufschlagter Mehrfachverteiler mit einer Mehrzahl von Öffnungen, die sich oberhalb und über die transversale Ausdehnung der Bahn erstrecken, kann zum Beispiel geeignet sein.
  • Weil die Chalcogenid-bildende chemische Reaktion zwischen einer metallhaltigen Lösung und einer Chalcogen-haltigen Lösung typischerweise eine minimale Temperatur für eine geeignete Reaktionsgeschwindigkeit erfordert, können oder mehre Heizgeräte vorgesehen werden, um die Wärme der Trägerbahn und/oder den Lösungen zuzuführen. Zum Beispiel kann ein Heizmechanismus, üblicherweise mit 60 in 2 bezeichnet, die Bahn im Wesentlichen gleichmäßig im Aufbringungsbereich aufheizen. Der Bahnheizmechanismus 60 kann zum Beispiel eine Mehrzahl von einzelnen Heizgeräten 62 zum Aufheizen der Bahn umfassen. Die Heizgeräte können an jeder geeigneten Stelle in der Umgebung der Bahn angeordnet werden. Sie können zum Beispiel unterhalb der Bahn und zwischen benachbarten Paaren von Rollen 52 angeordnet werden. Die Heizgeräte 62 können sich im Wesentlichen quer über die transversale Ausdehnung der Bahn erstrecken, um die Bahn im Wesentlichen gleichmäßig aufzuheizen. Wie in 2 veranschaulicht, können die Heizgeräte zusätzlich ohne physikalischen Kontakt mit der Bahn positioniert werden, um Wärme an der Bahn, die im Wesentlichen nichtleitend ist, vorzusehen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Lösungsaufbringung erstellt werden, so dass geringes oder gar kein Aufheizen der Bahn erforderlich ist, abgesehen vom Aufheizen der Bahn mit der aufgebrachten Reaktionslösung(en). Das heißt, wenn die metallhaltige Lösung und/oder die Chalcogen-haltige Lösung ausreichend heiß sind, dann kann die bloße Kombination der Lösungen ausreichend sein, um die Chalcogenid-Reaktion zu starten. Wenn Wärmeverluste ausreichend überwacht werden, kann die Reaktion bis zur wesentlichen Beendigung ohne jedes weitere Aufheizen der Lösungen oder der Bahn fortgesetzt werden. Dies kann ausgeführt werden, wenn eine oder beide von der metallhaltigen Lösung oder der Chalcogen-haltigen Lösung vorgeheizt sind, zum Beispiel durch ein oder mehr Heizgeräte, wie zum Beispiel der Lösungsvorheizer 64, wie in 2 veranschaulicht. In einigen Fällen können alle aufgebrachten Lösungen bis zu einer Temperatur vorgeheizt werden, die über die Bahntemperatur hinausgeht, und ihre Temperaturen können nach Aufbringung auf die Bahn durch einen oder mehr Infrarotsensoren (nicht dargestellt) überwacht werden. In diesen Ausführungsformen kann die Temperatur der Bahn an jeder oder allen Stellen, sowohl vor als auch nach der Aufbringung von jeder Lösung, überwacht werden. In einigen Fällen können die Lösungen genügend aufgeheizt werden, um im Wesentlichen die Wärme der Chalcogenid-Reaktion vorzusehen, und Bahnheizgeräte, wie zum Beispiel die Heizgeräte 62, können lediglich zur Aufrechterhaltung verwendet werden und/oder um geringfügige Einstellungen bei der Temperatur im Aufbringungsbereich durchzuführen.
  • Um die seitliche Neigung der Bahn einzustellen, kann die Höhe von einer oder mehr seitlichen Kantenbereichen 68 der Bahn eingestellt werden. Wie zuvor beschrieben, kann eine Einstellung geeignet sein, wenn festgelegt ist, dass die Chalcogenid-Pufferschicht asymmetrisch über die spätere Ausdehnung des Trägers ausgebildet wird. Ein Weg, um die Höhe eines seitlichen Kantenbereichs der Bahn einzustellen, ist die Ausführung, was als umfassende Einstellung bezeichnet werden kann, wobei die gesamte Bahn seitlich geneigt wird. Dies kann zum Beispiel durch Einstellen der Nivellierung „Fuß” der Pufferschicht-Aufbringungsvorrichtung (meist dieselbe Art, bei der ein Schreibtisch oder Tisch nivelliert wird), oder durch Einstellen der seitlichen Neigung des Aufbringungsbereichs innerhalb der Vorrichtung in ähnlicher Weise ausgeführt werden, aber ohne den gesamten äußeren Rahmen der Vorrich tung zu neigen. Alternativ kann eine lokale Einstellung der seitlichen Neigung gemacht werden, wobei die seitliche Neigung nur in einem besonderen Bereich der Aufbringungszone eingestellt wird. Dies kann zum Beispiel durch einzelnes Einstellen der vertikalen Höhe von einer oder mehr seitlichen Abstützanordnungen 66 ausgeführt werden, die die seitlichen Kanten 68 der Bahn abstützen (siehe 3 bis 4). Diese seitlichen Abstützanordnungen können die Form von kegelstumpfförmigen oder abwechselnd geformten drehbaren Lagern einnehmen, oder sie können nicht drehbare Anordnungen von jeder geeigneten Form zum Abstützen der Kantenbereiche der Bahn in einer gewünschten Art aufweisen.
  • Ebenso kann eine Einstellung der longitudinalen Neigung der Bahn entweder umfassend oder lokal vorgenommen werden. Eine umfassende Einstellung der longitudinalen Neigung umfasst das Neigen der gesamten Bahn in Längsrichtung, entweder durch Einstellen der Nivellierung „Fuß” oder ein anderer ähnlicher Ausgleichmechanismus an einem Längsende der Vorrichtung, oder durch eine ähnliche Einstellung innerhalb des Inneren der Vorrichtung, zum Beispiel durch Einstellen der vertikalen Höhe von einer der Abstützrollen 52. Eine lokale Einstellung der Längsneigung der Bahn kann durch Vornehmen mehrerer verschiedener Einstellungen zu den vertikalen Höhen der Abstützrollen 52 und/oder Paaren der seitlichen Abstützanordnungen zum Beispiel ausgeführt werden, um die Längsneigung der Bahn durch unterschiedliche Ausmaße bei unterschiedlichen Bereichen des Aufbringungsbereichs zu ändern.
  • Um die Konkavität der Bahn einzustellen, können die seitlichen Kantenbereiche der Bahn angehoben werden, wie oben beschrieben, und/oder die Spannung in einer oder mehr Niederhalteanordnungen 68 (siehe 5) eingestellt werden. Die Niederhalteanordnungen 68 sind ausgelegt, um die Bahn mit den Abstützrollen 52 in Kontakt zu halten und somit wird eine niedrigere Spannung in den Niederhalteanordnungen typischerweise zu einer größeren Konkavität (oder geringeren Konvexität) der Bahn führen, und eine größere Spannung in den Niederhalteanordnungen wird typischerweise zu einer geringeren Konkavität (oder größeren Konvexität) der Bahn führen. Die Niederhalteanordnungen können die Form von drehbaren Rollen, Rädern oder irgendwelche anderen Anordnungen einnehmen, um die Bahn mit dem Transportmechanismus in Kontakt zu halten, wobei jede Niederhalteanordnung ausgelegt ist, um die Bahn mit einem Bereich von einer dazugehörigen Rolle von den Transportrollen in Kontakt zu halten. Die Niederhalteanordnungen, wie zum Beispiel Räder oder Rollen, können nahe eines jeden Kantenbereichs von jeder Transportrolle, oder, wie 5 veranschaulicht, können die Niederhalteanordnungen in einer abwechselnden Anordnung angeordnet werden, mit einer Niederhalteanordnung, die in der Nähe eines einzelnen Kantenbereichs von jeder Transportrolle angeordnet ist. Allgemein kann jede Anordnung der Niederhalteanordnungen geeignet sein, die vorgesehen sind, dass die Anordnungen ausreichend sind, um die Bahn unter einer hinreichenden Spannung zu halten, so dass der zentrale Bereich ein gewünschtes transversales Profil aufrechterhält.
  • Neben dem Aufbringen von Abwärtskräften, um die Bahn in Kontakt mit den Transportrollen zu halten, können die Niederhalteanordnungen verschiedene andere nutzbare Merkmale aufweisen. Zum Beispiel können die Niederhalteanordnungen etwas nach außen von oben nach unten (nicht dargestellt) angewinkelt sein, um die Kräfte gegenüber der Bahn aufzubringen, die eine nach außen gerichtete Komponente bezüglich des zentralen Bereichs der Bahn aufweisen. Diese nach außen gerichtete Kraftkomponente hilft, wenn sie an entgegengesetzten Kantenbereichen der Bahn aufgebracht wird, um den zentralen Bereich der Bahnfläche zu erhalten, der abwechselnd eine relativ ausgeglichene Verteilung der Pufferschichtreaktionsmittel (und somit der Pufferschicht selbst) über die transversale Ausdehnung der Bahn erleichtert. Außerdem können die Niederhalteanordnungen leicht nach innen oder außen bezüglich der Längsausdehnung der Bahn angewinkelt werden, wobei jede von ihnen auch nützliche äußere Kräfte auf die Bahn aufbringt. Beide der oben erwähnten Winkel können auf eine gewisse Größe einstellbar sein, um die Änderung der Seite-zu-Seite-Spannung in der Bahn und/oder des transversalen Profils der Bahn zu ermöglichen.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren, das in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnet ist, zum Aufbringen einer dünnschichtigen Chalcogenid-Pufferschicht auf einen flexiblen Träger gemäß den Aspekten der vorliegenden Lehre veranschaulicht. Beim Schritt 102 wird eine Bahn des dünnschichtigen Trägermaterials durch einen Aufbringungsbereich in Längsrichtung transportiert. Wie oben beschrieben, kann das Trägermaterial einen Basisträger umfassen, wie zum Beispiel eine dünne Platte aus Edelstahl, auf der eine oder mehr dünnschichtige Schichten bereits aufgebracht worden sind. Eine hintere Kontaktschicht, die aus einem Material wie Molybdän hergestellt ist, und eine p-Typ-Absorptionsschicht, die aus einem Material wie CIGS hergestellt ist, können zum Beispiel schon auf dem Basisträger aufgebracht worden sein. Es sollte verständlich sein, dass die Trägerbahn diese Schichten umfasst, wenn sie durch den Aufbringungsbereich transportiert wird. Die Bahn wird üblicherweise in einem von Rolle-zu-Rolle- oder einem anderen ähnlichen Ablauf transportiert, wobei in diesem Fall die Längsrichtung die Richtung der Beförderung zwischen der Abwickel- und Aufwickelrolle sein wird.
  • Die Trägerbahn kann mit deionisiertem Wasser oder einer gewissen anderen geeigneten Lösung abgespült werden. Dieser Abspülschritt kann als „Vorspülen” bezeichnet werden, weil er üblicherweise vor der Aufbringung der Chalcogenidbildenden Lösungen auf der Bahn ausgeführt wird. Der Vorspülschritt kann Oberflächenungleichmäßigkeiten oder andere Gegenstände, die von einem vorherigen Aufbringungsablauf (wie zum Beispiel der CIGS-Aufbringung) übrig geblieben sind, entfernen, und somit eine relativ gleichmäßigere Oberfläche für die Chalcogenid-Aufbringung vorsehen. Eine oder mehr Chalcogenid-bildende Lösungen können aufgeheizt werden, in einigen Fällen auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um im Wesentlichen die Wärme für die Chalcogenid-Reaktion, vor dem Verteilen auf der Bahn, vorzusehen. Eine Chalcogenid-bildende Lösung ist eine metallhaltige Lösung. Diese Lösung enthält ein Metall, das für die Reaktion mit einem Chalcogen bekannt ist, um das Chalcogenid zu bilden, und wird somit üblicherweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Quecksilber, Blei, Bor, Aluminium, Gallium, Indium und Thallium besteht. Die metallhaltige Lösung kann zum Beispiel auf eine Temperatur im Bereich von 55 bis 80° Celsius aufgeheizt werden, wobei vor Aufbringung der Lösung die Bahn eine Temperatur im Bereich von 25 bis 60° Celsius aufweisen kann.
  • Beim Schritt 104 werden die metallhaltige Lösung und eine Chalcogen-haltige Lösung auf der Bahn innerhalb des Aufbringungsbereichs verteilt. Die Chalcogenhaltige Lösung enthält ein Chalcogen, das aus der Gruppe mit Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur ausgewählt wird, und die bekannt ist, um mit dem Metall in der metallhaltigen Lösung zu reagieren, um ein Chalcogenid mit gewünschten optischen und/oder elektronischen Eigenschaften zu bilden. Eine beispielhafte Kombination für Cadmium ist das Kombinieren mit Schwefel, um eine Cadmiumsulfid-Pufferschicht zu erzeugen, aber andere Chalcogenide können als Pufferschichten und/oder n-Typ-Halbleiterschichten geeignet sein. Es sollte verständlich sein, dass das Verteilen der Chalcogen-haltigen Lösung vor, nach oder gleichzeitig mit dem Verteilen der metallhaltigen Lösung ausgeführt werden kann.
  • Es sollte auch verständlich sein, dass die metallhaltige Lösung und die Chalcogen-haltige Lösung an zwei beliebigen gewünschten Positionen innerhalb des Aufbringungsbereichs verteilt werden können. Zum Beispiel kann die Chalcogenhaltige Lösung über die Position hinaus verteilt werden, bei der die metallhaltige Lösung mit einem ausreichenden Abstand, zum Beispiel einem Soll oder Mehr, in Längsrichtung verteilt wird, um den beträchtlichen Oberflächen-Ionenaustausch zwischen dem Metall in der metallhaltigen Lösung und einer darunterliegenden Schicht des photovoltaischen Materials zu ermöglichen. Dies kann nützliche Effekte auf die elektronischen Eigenschaften der darunterliegenden Halbleiterschicht (wie zum Beispiel eine CIGS-Schicht) der PV-Zelle aufweisen. Alternativ können die ersten und zweiten Positionen im Wesentlichen gleichzeitig, das heißt, die metallhaltige Lösung und die Chalcogen-haltige Lösung können an der im Wesentlichen gleichen Längsposition auf der Trägerbahn verteilt werden, wie in 2 veranschaulicht. Die metallhaltigen und Chalcogen-haltigen Lösungen können durch einen oder mehr Dispenser verteilt werden, ähnlich wie bei einem der Dispenser 56, die bezüglich 2 vorab beschrieben wurden, aber es sollte verständlich sein, dass jede geeignete Einrichtung zum Verteilen einer Lösung innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehre fällt.
  • In einigen Fällen kann die metallhaltige Lösung und/oder die Chalcogenhaltige Lösung über die transversale Ausdehnung der Bahn durch den Durchgang der Lösung bei einem Lösungsverteiler verteilt werden, wie zum Beispiel den Verteiler 57, der in 2 veranschaulicht ist, der die Form einer flexiblen polymeren Platte einnimmt, die sich seitlich über den Aufbringungsbereich erstreckt. Das Verteilen von einer oder mehr der Reaktionslösung in dieser Art kann zu einer Bildung von einer gleichmäßigeren Chalcogenid-Schicht führen. Jedoch sollte verständlich sein, dass das Verteilen der Lösungen durch eine andere Einrichtung ausgeführt und insgesamt weggelassen werden kann, in Fällen, wo eine ausreichende gleichmäßige Lösungsverteilung durch einfaches Verteilen der geeigneten Lösungen erreicht wird.
  • Beim Schritt 106 wird zumindest eine Eigenschaft einer Chalcogenid-Pufferschicht auf der Bahn durch die chemische Kombination der metallhaltigen Lösung und der Chalcogen-haltigen Lösung gemessen. Die gemessenen Eigenschaften können zum Beispiel die Dicke der Chalcogenid-Pufferschicht, Gleichmäßigkeit der Pufferschicht in die seitliche und/oder Längsrichtung, Farbe der Schicht, Photonenabsorption durch die Schicht, Reflexionsvermögen der Schicht, dünnschichtige Interferenz durch die Schicht oder irgendeine andere messbare optische, physikalische oder elektronische Eigenschaft, umfassen. Die Messung kann durch die Anwendung von einem oder mehr Erfassungsinstrumenten durchgeführt werden, wie zum Beispiel Kameras, Interferrometer, Temperatursensoren oder dergleichen, die in der Umgebung der Bahn positioniert sind. Die Messung kann durch einen Vergleich der Bahneigenschaften vor und nach der Chalcogenid-Aufbringung (in diesem Fall werden zwei oder mehr Sensoren typischerweise verwendet) und durch die Anwendung eines digitalen Prozessors unterstützt werden, der die Daten, die durch das Messinstrument(e) gesammelt werden, empfängt und verarbeitet und die Daten in eine verwendbare Messung umwandelt.
  • Beim Schritt 108 werden ein oder mehr Parameter des Chalcogenid-Aufbringungsablaufs in Abhängigkeit von der Messung, die in Schritt 106 gemacht wird, eingestellt. Diese Parameter umfassen alle von denjenigen, die vorher diskutiert wurden, zum Beispiel die Geschwindigkeit der Bahn durch den Aufbringungsbereich; Konzentration der metallhaltigen und/oder Chalcogen-haltigen Lösungen; Durchschnittstemperatur der Bahn im Aufbringungsbereich; Höhe von einer oder mehr seitlichen Kantenbereichen der Bahn (zum Beispiel seitliche Neigung der Bahn); Temperatur der metallhaltigen und/oder Chalcogen-haltigen Lösungen vor dem Verteilen der Lösungen auf der Bahn; Verteilungsrate der metallhaltigen und/oder Chalcogenhaltigen Lösungen auf der Bahn; Höhe von einem oder mehr Längsenden der Bahn im Aufbringungsbereich (das heißt Längsneigung der Bahn); Konkavität der Bahn im Aufbringungsbereich; und Grad der Verteilung der Reaktionslösungen auf der Bahn. Diese Einstellungen können manuell durch einen Bediener gemacht werden, oder durch einen Prozessor überwacht werden, der anspricht, wenn eine oder mehr Ei genschaften der Chalcogenid-Schicht außerhalb der vorbestimmten Grenzen fällt. Es sollte auch verständlich sein, dass verschiedene halbautomatische Verfahren möglich sind, wie zum Beispiel ein Alarm, der durch einen Prozessor überwacht und ausgelöst wird, wenn eine unerwünschte Eigenschaft der Pufferschicht erfasst wird, die dem Bediener meldet, eine manuelle Einstellung beim Aufbringungsverfahren oder -vorrichtung vorzunehmen.
  • Die oben dargestellte Offenbarung kann mehrere eindeutige Erfindungen mit unabhängigem Nutzen umfassen. Obwohl all diese Erfindungen in ihrer bevorzugten Form(en) offenbart wurden, sind die spezifischen Ausführungsformen davon, wie sie hier offenbart und dargestellt sind, nicht einschränkend, weil zahlreiche Änderungen möglich sind. Der Gegenstand der Erfindungen umfasst alle neuen und nicht offenkundigen Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Elemente, Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind. Die folgenden nummerierten Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Subkombinationen, die als neu und nicht naheliegend betrachtet werden, hin. Erfindungen, die in anderen Kombinationen und Subkombinationen der Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften enthalten sind, können in Anmeldungen beansprucht werden, die die Priorität von dieser oder einer zugehörigen Anmeldung beanspruchen. Diese Ansprüche, ob sie zu einer unterschiedlichen Erfindung oder der gleichen Erfindung gerichtet sind, und ob sie breiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Schutzumfang der ursprünglichen nummerierten Ansprüche sind, die folgen, werden auch so betrachtet, als wenn sie innerhalb des Gegenstands der Erfindungen der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (11)

  1. System zum Aufbringen einer Chalcogenid-Pufferschicht auf einen flexiblen Träger: mit einem Transportmechanismus zum Transportieren einer Bahn aus dünnschichtigem photovoltaischen Trägermaterial durch einen Aufbringungsbereich in einer Längsrichtung; mit einem Verteilungsmechanismus, um eine metallhaltige Lösung und eine Chalcogen-haltige Lösung auf der Bahn im Aufbringungsbereich zu verteilen; und mit einem Feedback-Mechanismus mit ersten und zweiten Sensoren, um zumindest eine Eigenschaft einer Chalcogenid-Pufferschicht zu messen, die auf der Bahn durch die chemische Kombination der verteilten Lösungen gebildet wird; wobei der Feedback-Mechanismus mindestens einen Parameter des Systems in Abhängigkeit von zumindest einer gemessenen Eigenschaft einstellt.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine Eigenschaft aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Dicke; Gleichmäßigkeit über eine transversale Dimension der Bahn; Farbe; Verhältnis aus Rotlichtintensität zu Grün- und Blaulichtintensität; Photonenabsorption; und Intensität des reflektierten Lichts.
  3. System gemäß Anspruch 1, wobei der erste Sensor eine erste Kamera zum digitalen Erfassen der Bilder der Bahn vor der Bildung der Chalcogenid-Pufferschicht ist, der zweite Sensor eine zweite Kamera zur digitalen Erfassung der Bilder der Bahn nach der Bildung der Chalcogenid-Pufferschicht ist, und das Ermitteln der zumindest einen Eigenschaft der Chalcogenid-Pufferschicht das Vergleichen eines durch die zweite Kamera erfassten Bildes mit einem durch die erste Kamera erfassten Bildes umfasst.
  4. System gemäß Anspruch 1, wobei zumindest ein Parameter aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Geschwindigkeit der Bahn durch den Aufbringungsbereich; Konzentration von zumindest einer Komponente aus der Gruppe, bestehend aus der metallhaltigen Lösung, Chalcogen-haltigen Lösung und einem chemischen Komplexbildner, die auf der Bahn verteilt wird; Durchschnittstemperatur der Bahn im Aufbringungsbereich; Höhe von zumindest einem Kantenbereich der Bahn; Temperatur der metallhaltigen Lösung; Verteilungsrate von zumindest einer Komponente aus der Gruppe, bestehend aus der metallhaltigen Lösung, Chalcogen-haltigen Lösung und einem chemischen Komplexbildner, die auf der Bahn verteilt wird; und einer Längsneigung der Bahn.
  5. System gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eine Eigenschaft ein Verhältnis aus einer Farbe des Lichts, die durch den ersten Sensor erfasst wird, zu einer Farbe des Lichts ist, die durch den zweiten Sensor erfasst wird.
  6. System zum Aufbringen einer Chalcogenid-Pufferschicht auf einen flexiblen Träger: mit einem Transportmechanismus zum Aufbringen einer Bahn von dünnschichtigem photovoltaischen Trägermaterial durch einen Aufbringungsbereich in einer Längsrichtung; mit einem Verteilungsmechanismus zum Verteilen einer metallhaltigen Lösung und einer Chalcogen-haltigen Lösung auf der Bahn im Aufbringungsbereich; mit einem Messinstrument zum Sammeln der Daten bezüglich zumindest einer Eigenschaft einer Chalcogenid-Pufferschicht, die auf der Bahn durch die chemische Kombination der verteilten Lösungen gebildet wird; und mit einem digitalen Prozessor zum automatischen Bestimmen eines Werts von zumindest der einen Eigenschaft aus den Daten, die durch das Messinstrument gesammelt werden, und zum automatischen Einstellen von zumindest einem Parameter des Systems in Abhängigkeit von dem Wert von der zumindest einen Eigenschaft.
  7. System gemäß Anspruch 6, wobei die zumindest eine Eigenschaft aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Dicke; Gleichmäßigkeit über eine transversale Dimension der Bahn; Farbe; Verhältnis aus Rotlichtintensität zu Grün- und Blaulichtintensität; Photonenabsorption; und Intensität des reflektierten Lichts.
  8. System gemäß Anspruch 6, wobei der zumindest ein Parameter aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Geschwindigkeit der Bahn durch den Aufbringungsbereich; Konzentration von zumindest einer Komponente aus der Gruppe, bestehend aus der metallhaltigen Lösung, Chalcogen-haltigen Lösung und einem chemischen Komplexbildner, die auf der Bahn verteilt wird; Durchschnittstemperatur der Bahn im Aufbringungsbereich; Höhe von zumindest einem Kantenbereich der Bahn; Temperatur der metallhaltigen Lösung; Verteilungsrate von zumindest einer Komponente aus der Gruppe, bestehend aus der metallhaltigen Lösung, Chalcogen-haltigen Lösung und einem chemischen Komplexbildner, die auf der Bahn verteilt wird; und einer Längsneigung der Bahn.
  9. System zum Aufbringen einer Chalcogenid-Pufferschicht auf einen flexiblen Träger: mit einem Transportmechanismus mit einer Mehrzahl von Rollen, die innerhalb eines Aufbringungsbereichs angeordnet sind, und die eine Bahn von dünnschichtigem photovoltaischen Trägermaterial durch den Aufbringungsbereich in einer Längsrichtung transportieren; mit einem Verteilungsmechanismus zum Verteilen einer metallhaltigen Lösung und einer Chalcogen-haltigen Lösung auf der Bahn im Aufbringungsbereich; und mit einem Feedback-Mechanismus zum Messen von zumindest einer Eigenschaft einer Chalcogenid-Pufferschicht, die auf der Bahn durch die chemische Kombination der Verteilungslösungen gebildet wird und zum Einstellen von zumindest einem Parameter des Systems in Abhängigkeit von der zumindest einen gemessenen Eigenschaft.
  10. System gemäß Anspruch 9, wobei die zumindest eine Eigenschaft aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Dicke; Gleichmäßigkeit über eine transversale Dimension der Bahn; Farbe; Verhältnis aus Rotlichtintensität zu Grün- und Blaulichtintensität; Photonenabsorption; und Intensität des reflektierten Lichts.
  11. System gemäß Anspruch 9, wobei zumindest ein Parameter aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus: Geschwindigkeit der Bahn durch den Aufbringungsbereich; Konzentration von zumindest einer Komponente aus der Gruppe, bestehend aus der metallhaltigen Lösung, Chalcogen-haltigen Lösung und einem chemischen Komplexbildner, die auf der Bahn verteilt wird; Durchschnittstemperatur der Bahn im Aufbringungsbereich; Höhe von zumindest einem Kantenbereich der Bahn; Temperatur der metallhaltigen Lösung; Verteilungsrate von zumindest einer Komponente aus der Gruppe, bestehend aus der metallhaltigen Lösung, Chalcogen-haltigen Lösung und einem chemischen Komplexbildner, die auf der Bahn verteilt wird; und einer Längsneigung der Bahn.
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