ES2908090T3 - Dispositivos y procedimiento para depositar una capa sobre un sustrato - Google Patents
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- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Abstract
Dispositivo (10) para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto (20), que comprende - una cámara de deposición (11) para disponer el objeto (20), - al menos una fuente (12) con el material (30) a depositar, - al menos un dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición, que está configurado de tal modo que puede variarse la concentración de al menos un componente del material a depositar en su fase gaseosa antes de la deposición sobre el objeto (20) mediante la unión selectiva de una cierta cantidad del al menos un componente, pudiendo controlarse la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente variando al menos un parámetro de control acoplado operativamente con una tasa de unión para el al menos un componente, presentando el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición al menos un elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) de un material químicamente inerte o químicamente reactivo con respecto al al menos un componente a controlar, que está dispuesto en la cámara de deposición (11) y está configurado de tal modo que puede variarse la concentración del al menos un componente mediante la unión física o química de una cierta cantidad del componente al elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d), estando configurado el dispositivo (40) de tal modo que puede variarse una superficie de unión eficaz, presentando el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición al menos un elemento de enmascaramiento (42a, 42b, 42c, 42d) para el elemento de captación, que está configurado de tal modo que puede variarse una zona eficaz del elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) y/o puede variarse un potencial eléctrico del elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivos y procedimiento para depositar una capa sobre un sustrato
La invención pertenece al campo técnico de la producción de sistemas de capas, en particular con capas finas, y se refiere a un dispositivo y un procedimiento para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un sustrato.
Las propiedades electrónicas y estructurales de las capas semiconductoras de varios componentes (por ejemplo CdS, Cu2S, CuxSey, InxSy, InxSey, ZnS, GaAs, etc.) se determinan en gran medida por la composición de la capa. En el caso de la deposición de capas, por ejemplo mediante procesos PVD (Physical Vapour Deposition, deposición física de capas finas, por ejemplo evaporación térmica, evaporación por haz de electrones, pulverización catódica), la composición de la capa puede diferir de la composición del material de partida, en particular cuando el compuesto se disocia en estado gaseoso. Por las diferentes propiedades de los componentes (como, por ejemplo, la masa, la reactividad química, el punto de fusión), la capa puede tener otra composición que el material de partida por la pérdida de un componente en el trayecto desde la fuente hasta el sustrato. El material de partida también puede tener otra composición diferente a la deseada que es óptima para la aplicación.
A continuación se utilizarán los siguientes términos: la tasa de evaporación es la que denota el flujo de material directamente desde la fuente. La tasa de deposición denota la cantidad de material que se deposita sobre el sustrato por unidad de tiempo. La tasa de unión, o tasa de captación, indica de nuevo la cantidad del material que se obtiene de una superficie reactiva o inerte de la fase gaseosa.
Los compuestos de varios componentes (semiconductores compuestos) pueden depositarse como capas finas mediante una gran variedad de procedimientos. En el caso de la evaporación térmica a menudo se aplica la denominada coevaporación (evaporación de componentes individuales, por ejemplo para producir un absorbente de calcopirita de Cu, In, Ga y Se). Sin embargo, para generar capas con una alta calidad de material, el sustrato debe mantenerse a altas temperaturas (>400°C). En particular en la producción de capas tampón en células solares de película fina, las altas temperaturas de sustrato (>250°C) a menudo son perjudiciales porque las capas finas a temperaturas más altas ya se mezclan en gran medida por difusión y reacciones químicas con el material semiconductor subyacente. En el caso de la coevaporación la disposición de las fuentes también tiene que determinarse con exactitud. Además, las tasas de evaporación tienen que determinarse con mucha exactitud para poder ajustar la composición de la capa depositada de manera homogénea en grandes áreas con una exactitud en el rango de porcentajes de un solo dígito. Los semiconductores compuestos también pueden producirse mediante pulverización catódica o evaporación térmica del compuesto desde una navecilla, células de efusión, evaporadores lineales o con el haz de electrones. En este sentido, la composición de la capa se ajustará mediante la composición del material de partida y mediante parámetros de proceso. Por ejemplo, se conocen experimentos con óxido de zinc, óxido de zinc y magnesio, sulfuro de cadmio, sulfuro de zinc o sulfuro de indio. En este caso se obtienen mejores resultados en la formación de capas que en el caso de aplicar la coevaporación, en particular a bajas temperaturas. Sin embargo, a este respecto aparecen dificultades en la reproducibilidad así como la estabilidad a largo plazo de la deposición. En particular, el material de partida influye claramente en la reproducibilidad y la eficiencia de las células solares. Es difícil evaporar la composición correcta del material del compuesto para garantizar una formación de capas adecuada. El control de la composición de capas a través de la composición del material de partida o a través de los parámetros de evaporación como temperatura de la fuente o geometría de la fuente es crítico cuando un componente del material de fuente está agotado. Entonces no puede garantizarse la estabilidad a largo plazo del proceso. Los semiconductores compuestos de óxido como ZnO, ZnMgO, InSnO (ITO) y similares a menudo se producen mediante pulverización catódica o evaporación por haz de electrones (evaporación e-beam) de dianas a partir de los compuestos correspondientes de varios componentes. En este caso, a menudo se observa una desviación de la composición de capas por pérdida de oxígeno. Esta pérdida de oxígeno puede compensarse mediante la adición de gas de oxígeno. La composición de la capa también puede ajustarse a través de la composición del material diana. En el caso de la pulverización catódica la composición también puede ajustarse en cierta medida mediante la presión de pulverización catódica. Sin embargo, esto no lleva a un proceso estable a largo plazo, porque entonces se acumula un componente en la diana.
La solicitud de patente estadounidense n.° 2005/0042376 A1 muestra un procedimiento de deposición, en el que la cantidad de azufre se reduce mediante un material de captación (getter) selectivo para el azufre o una trampa fría.
La solicitud de patente estadounidense n.° 2008/0118779 A1 muestra un procedimiento de deposición, en el que el exceso de oxígeno se atrapa en una atmósfera gaseosa por medio de adsorbedores. No es posible controlar la tasa de unión. El documento US 6 241 477 B muestra un dispositivo para depositar capas finas, que comprende un elemento de captación de un material reactivo, controlado mediante la temperatura.
La solicitud de patente europea EP 0926258 A2 muestra una disposición, en la que mediante un sistema de captación puede purificarse una atmósfera gaseosa. No es posible controlar la tasa de unión.
Por tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto, con los que pueda controlarse específicamente una deposición, es decir, un proceso de deposición. Además se preverá un módulo solar de película fina (capa fina). Este objetivo se alcanza mediante un dispositivo y un procedimiento con las características de las reivindicaciones independientes. Las características de las reivindicaciones dependientes indican configuraciones ventajosas de la invención.
En particular, el objetivo se alcanza mediante un dispositivo para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes, en particular una capa fina, sobre un objeto, en particular sobre un sustrato, describiéndose el dispositivo en la reivindicación 1.
A este respecto, el dispositivo para controlar el proceso de deposición está configurado de tal modo que puede controlarse o variarse la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente variando al menos un parámetro de control, acoplado operativamente con una tasa de unión del dispositivo para el al menos un componente. Como ya se explicó al inicio, la tasa de unión del dispositivo para la deposición describe la cantidad de un componente unido de manera selectiva, que se obtiene de la fase gaseosa de una superficie de unión reactiva o inerte por unidad de tiempo. La tasa de unión depende de la capacidad de unión y/o del tamaño de la superficie de unión.
Un punto esencial de la invención es que con el dispositivo (y también con el procedimiento) es posible un control o una regulación de la composición de capas al depositar capas de varios componentes, en particular sobre un sustrato. En el recipiente (es decir, por ejemplo, el espacio de evaporación en caso de evaporación o la cámara de pulverización catódica en caso de pulverización catódica), el dispositivo de control actúa con parámetros definidos, es decir, el espacio de deposición está configurado de tal modo que la deposición tiene lugar de manera específica o controlada, porque de manera específica se varía la concentración de al menos un componente del material a depositar mediante una “captura” temprana. Por tanto, de manera controlada significa que de manera específica se influye en la concentración de los componentes del material a depositar (al menos uno de los componentes) para, de este modo, determinar la tasa de deposición sobre el objeto. Evidentemente también es posible influir específicamente de manera deseada en varios componentes antes de la deposición sobre el sustrato, es decir, por ejemplo, variar sus concentraciones. Con el dispositivo (y también con el procedimiento) puede depositarse, por ejemplo, al menos una capa sobre un objeto, en particular sobre un sustrato, y así, por ejemplo, puede producirse una pila de capas o un cuerpo multicapa. El objeto según la invención es en particular útil en la evaporación a partir del compuesto. Sin embargo, también en la coevaporación resulta ventajoso que la tasa de deposición todavía pueda controlarse mediante un parámetro adicional además de las tasas de evaporación de los elementos individuales. La invención puede aplicarse para todos los procedimientos de recubrimiento, en particular, en los procedimientos PVD y, a este respecto, en particular, en los procedimientos térmicos desde navecillas, crisoles, células de efusión, fuentes lineales, etc. Otros procedimientos con deposición de capas mediante PVD son la evaporación por haz de electrones, la pulverización catódica por magnetrón, ablación por haz de iones o ablación por haz láser. Sin embargo, también son concebibles aplicaciones con otros procedimientos para la deposición de capas finas (por ejemplo CVD, Chemical Vapour Deposition). Estas capas pueden depositarse con este procedimiento sobre los más diversos objetos, en particular sobre sustratos. A este respecto, la tasa de deposición puede regularse o controlarse mediante diversos parámetros, como se describirá a continuación en más detalle. Así, el objeto según la invención es adecuado para un proceso estable a largo plazo, en particular, cuando la composición de capas deseada sólo difiere de la composición del material de partida existente en cada caso en ese momento en un pequeño porcentaje. Así, el diseño de la planta de procesamiento y el control del proceso pueden simplificarse mucho más de lo que era posible hasta ahora.
A continuación, se suelen indicar los símbolos químicos para determinados elementos, por ejemplo “Mo” para molibdeno o “Se” para selenio.
Ventajosamente en el dispositivo según la invención para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto, el dispositivo para controlar el proceso de deposición está configurado de tal modo que puede controlarse la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente (también) durante el proceso de deposición del componente. Con esta medida también durante la deposición de la capa puede influirse específicamente en la composición de capas. Además, en el dispositivo según la invención puede resultar particularmente ventajoso que el dispositivo para controlar el proceso de deposición esté configurado de tal modo que pueda controlarse la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente sin variar una depresión generada en la cámara de deposición. Con esta medida, de manera ventajosa, puede producirse un control o una variación de la composición de la capa depositada sin romper la depresión o el vacío, de modo que la producción de capas pueda producirse de manera considerablemente más sencilla y rápida. Además puede evitarse que mediante una ruptura del vacío, de manera no deseada, entren sustancias extrañas en la cámara de deposición, con lo que puede verse afectada la composición (pureza) de las capas producidas.
Según la invención el dispositivo para el control presenta al menos un elemento de captación de un material (químicamente) reactivo, que está dispuesto en la cámara de deposición y que está configurado de tal modo que puede variarse la concentración del al menos un componente (del material a depositar) mediante la unión química de una cierta cantidad del componente al elemento de captación (y así antes de la verdadera deposición como capa sobre el sustrato). Es decir, mediante la unión selectiva o específica de partículas de gas (moléculas, átomos y/o iones) del
material a depositar mediante al menos un elemento de captación, que presenta un material químicamente reactivo con respecto al al menos un componente a controlar, se modifica la composición de la capa que se deposita (y así de la capa depositada) con respecto a la composición del material de partida en la fase gaseosa. Por consiguiente, la formación de capas puede regularse de manera controlada.
Preferiblemente el dispositivo para el control también puede presentar al menos un elemento de captación, preferiblemente a partir de un material (químicamente) inerte con respecto al al menos un componente a controlar, que está dispuesto en la cámara de deposición y que está configurado de tal modo que puede variarse la concentración del al menos un componente mediante la unión física de una cierta cantidad del componente al elemento de captación. En este caso, la unión selectiva puede producirse, por ejemplo, mediante condensación o adsorción (control sobre todo a través de la temperatura de la superficie de captación, véase más abajo). Es decir, en el recipiente se encuentran uno o varios cuerpos a los que de manera selectiva (es decir, por ejemplo con una selección específica), a través de una reacción química o física, se une un componente del vapor (o también del plasma). De este modo se produce una diferencia entre la composición del vapor en la cámara y la composición de la capa. El elemento de captación está configurado con propiedades definidas, de modo que la deposición sobre el mismo y así también sobre el sustrato se produzca de manera definida y específica. El material a depositar, en función de la configuración del entorno, se depositará esencialmente en todas partes, incluso sobre el elemento de captación o los elementos de captación. Así se “quita” una cierta cantidad del material a depositar antes de la verdadera deposición sobre el sustrato. Es decir, el elemento de captación (o dado el caso varios elementos de captación) sirve para variar la composición química del vapor y/o de un plasma. Así es posible ajustar de manera variable la composición de la capa sobre el sustrato durante la deposición. La unión de partículas de gas al material de captación puede producirse de manera reversible o irreversible. En el caso de un material de captación reactivo generalmente se alcanza una unión irreversible y el elemento de captación tiene que sustituirse o regenerarse de vez en cuando, por ejemplo.
Preferiblemente el elemento de captación está formado a partir de cobre y/o molibdeno u otro elemento adecuado para el respectivo compuesto para, en particular, conseguir una unión química al elemento de captación. En la evaporación de materiales de partida de tipo BxCy la cantidad y puede reducirse mediante el uso de superficies de captación en el espacio de evaporación. El cobre es particularmente adecuado para la unión a componentes sulfídicos o selenídicos. Por tanto, con el dispositivo según la invención, compuestos como Cu2S, In2S3, InS, GaS, Ga2S3, AhS3, CuInS2 , CuGaS2, CuAlS2 , CuInsS8, Cu2Se, In2Se3, GaSe, Ga2Se3, AhSe3, CuInSe2, CuGaSe2 , CuAlSe2 , CuIn3Se5, SnSe, SnSe2 , ZnSe, SnS, SnS2 , ZnS, Cu2SnS3, CdS, CdSe, CdTe, Cu2ZnSnS4 , Cu2ZnSnSe4 u otros compuestos, en particular otros como el cobre y el molibdeno se unen preferiblemente a Se o S o Te. Así la capa que se deposita o depositada sobre el objeto o sustrato se agota con respecto a estos elementos, de modo que es posible un control de la composición exacta de la capa depositada. También en la deposición de compuestos oxídicos puede controlarse por ejemplo el contenido en oxígeno de la capa mediante la unión reactiva del oxígeno a través de superficies de captación, por ejemplo, de Ti.
En otra forma de realización preferida el elemento de captación está dispuesto como elemento explícito en la cámara de deposición y/o forma al menos una parte de la cámara de deposición, en particular al menos una parte de una pared de cámara de deposición. Así, el elemento de captación puede disponerse en un lugar previsto para ello en la cámara de deposición y así también puede volver a sacarse de la misma fácilmente. Por ejemplo el elemento de captación puede disponerse en un lóbulo de vapor formado opcionalmente y así influir sobre la fase gaseosa y por tanto sobre la formación de capas. También es posible formar las paredes de la cámara de deposición del material de captación deseado (al menos parcialmente) o prever un revestimiento de pared (también al menos en parte) del material de captación (ahorrando espacio).
Según la invención el dispositivo para el control comprende al menos un elemento de enmascaramiento, que está configurado de tal modo que puede variarse una zona eficaz del elemento de captación. Es decir, puede variarse la superficie expuesta al vapor del elemento de captación. El elemento de enmascaramiento está dispuesto de tal modo que cubre el elemento de captación, por ejemplo parcialmente, o aumenta la zona eficaz. Si el elemento de enmascaramiento (o, dado el caso, si los elementos de enmascaramiento) están completamente retraídos, así, por ejemplo, puede actuar toda la superficie del elemento de captación. Para ello el elemento de enmascaramiento o los elementos de enmascaramiento están formados de material inerte (de modo que, en principio, se evita la acción de captación).Como elementos de enmascaramiento pueden preverse, por ejemplo, fuelles, tapas correderas y dispositivos similares. Así, el área eficaz (superficie de unión) del elemento de captación, cuyo tamaño puede variarse en este caso por ejemplo por uno o varios elementos de enmascaramiento, sirve como parámetro de control variable para controlar la tasa de unión para la unión selectiva de al menos un componente de la capa a depositar.
En una forma de realización ventajosa el dispositivo para el control presenta al menos un dispositivo para el control o la regulación de temperatura, que está configurado de tal modo que puede controlarse la temperatura de al menos la zona eficaz del elemento de captación y/o del objeto, en particular del sustrato. El dispositivo puede estar previsto, por ejemplo, como un dispositivo de calentamiento de fuente y/o un dispositivo de calentamiento de sustrato o comprenderlo. La temperatura del elemento de captación influye en la tasa de captación y sirve así como parámetro de control variable para controlar la tasa de unión para la unión selectiva de al menos un componente de la capa a depositar.
El grado de condensación (en este caso unión física) de un componente (es decir, de una cierta cantidad de partículas de gas al elemento de captación) y así la composición de la capa sobre el sustrato puede controlarse a través de la temperatura de la superficie de captación. Alternativamente, como otro parámetro o parámetro adicional para controlar la tasa de deposición, en este caso es adecuada la temperatura de sustrato. Mediante una variación de esta temperatura se aumenta o reduce la tasa de captación, en función de la elección de los reactivos. A este respecto, un aumento de la temperatura puede llevar al aumento de la acción de captación o también a una mayor probabilidad de reemisión desde la superficie más caliente hacia la cámara de deposición y así a una acción de captación reducida. Sin embargo, en ambos casos la tasa de deposición y/o la tasa de unión pueden controlarse desde fuera mediante un parámetro de proceso variable. Entonces, en un proceso de producción la superficie puede regenerarse mediante calentamiento a intervalos de mantenimiento regulares. Alternativamente podrían cambiarse las superficies con control de temperatura (láminas, hojas, rejillas o similares) y sustituirse por superficie nuevas sin recubrimiento. Además a través de la temperatura de una superficie de captación no inerte puede influirse en la velocidad de reacción del componente a unir (en este caso unión química). Por ejemplo en el caso de una superficie de cobre en una atmósfera sulfurosa, elevando la temperatura del cobre puede acelerarse la velocidad de corrosión del azufre (es decir, aumentar la unión del azufre a la superficie de cobre), con lo que durante un proceso de deposición puede incorporarse menos azufre en la capa.
Preferiblemente el dispositivo para el control presenta al menos dos elementos de captación, que están configurados como elementos de electrodo y a los que pueden aplicarse diferentes potenciales eléctricos, de modo que están previstos dos elementos de captación configurados de manera diferente, que dado el caso permiten tasas de unión diferentes (deposición sobre los elementos de captación). También es posible conectar un elemento de captación con respecto a la pared de cámara, de modo que el elemento de captación y la pared de cámara estén a diferentes potenciales. Para ello también puede estar previsto un electrodo adicional, que comprenda el dispositivo para el control. Para ello el dispositivo para el control debería presentar elementos de circuito correspondientes, de modo que sea posible la aplicación de diferentes potenciales. Por tanto, otra posibilidad para controlar la composición de vapor desde fuera podría consistir, por ejemplo, en poner dos superficies de cobre en el recipiente a diferentes potenciales eléctricos. En dos superficies que presentan una diferencia de potencial entre sí, pueden determinarse deposiciones de grosor diferente. Así, mediante una variación de la diferencia de potencial o también de la superficie del electrodo y su disposición también podría controlarse activamente la composición de capas. Alternativamente también puede variarse el potencial eléctrico de la superficie de Cu con respecto a la pared de cámara o de otro electrodo en la cámara de proceso.
Ventajosamente está previsto que el dispositivo para el control comprenda al menos un dispositivo para desplazar y/o posicionar el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento, que está configurado de tal modo que el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento pueda desplazarse en la cámara de deposición y así pueda variarse la posición del elemento de captación y/o del elemento de enmascaramiento. Así, por ejemplo, puede variarse la zona eficaz del elemento de captación (por ejemplo mediante el desplazamiento del elemento de captación por detrás de un elemento de enmascaramiento y/o dentro de un lóbulo de vapor formado opcionalmente). El desplazamiento también puede utilizarse para cambiar el elemento. El desplazamiento del elemento de enmascaramiento o de varios elementos de enmascaramiento permite también la variación de la zona eficaz del elemento de captación o de los elementos de captación. Si esta variación del elemento de captación es por ejemplo una función de la distancia radial con respecto al eje de una célula de efusión (o de un cátodo de pulverización, etc.), entonces es concebible ajustar la acción de captación como función de la distancia con respecto al eje de evaporación. En principio puede utilizarse esta función para eliminar posibles faltas de homogeneidad producidas en el lóbulo de vapor de las diferentes especies evaporantes. Este efecto también podría utilizarse para permitir recubrimientos homogéneos de gran superficie con respecto a la composición de capas.
Preferiblemente el elemento de captación está configurado como elemento de superficie o elemento de barra, porque pueden colocarse de manera sencilla y de manera adecuada ponen a disposición una zona eficaz. Del mismo modo el elemento de captación puede estar previsto como elemento de hoja, como elemento de lámina, como elemento de rejilla (de manera unidimensional como emparrillado o de manera bidimensional como red o tamiz, también con diferentes distancias de rejilla en una o dos direcciones dentro del plano de rejilla) o elementos similares.
El elemento de captación está configurado preferiblemente de tal modo que rodea la al menos una fuente al menos en parte. Para ello es adecuada, por ejemplo una forma de cilindro, o el elemento de captación está configurado como elemento de caja. Así, el elemento de captación actúa muy cerca del punto de evaporación (fuente).
Preferiblemente con el dispositivo pueden depositarse los compuestos siguientes:
todos los compuestos de varios componentes,
- en particular los compuestos II-VI-, III-V-, III2VI3-, I-III-VI2-, I-III3-VI5-, I-III5-VI8-, I2-II-IV-VI4, designando los números romanos I a VI los grupos correspondientes del sistema periódico de los elementos,
- en particular todos los compuestos con oxígeno, azufre, selenio o telurio,
- en particular compuestos como Cu2Se, In2Se3, GaSe, Ga2Se3 , AhSe3 , CuInSe2, CuGaSe2, CuAlSe2 , CuIn3Se5 , Cu2S, In2S3, InS, GaS, Ga2S3, AhS3 , CuInS2 , CuGaS2, CuAlS2 , CuIn5S8, SnSe, SnSe2 , ZnSe, SnS, SnS2 , ZnS, Cu2SnS3, CdS, CdSe, Cu2ZnSnS4, Cu2ZnSnSe4 o CdTe.
Es decir, que, por ejemplo, el elemento de captación está configurado de tal modo que estos compuestos son particularmente adecuados para el proceso de deposición y para una deposición de capas sobre el objeto o sobre el sustrato.
La invención también se extiende a un dispositivo para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto, con una cámara de deposición para disponer el objeto, al menos una fuente con material a depositar, así como al menos un dispositivo para controlar el proceso de deposición, que está configurado de tal modo que puede variarse la concentración de al menos un componente del material a depositar en su fase gaseosa antes de la deposición sobre el objeto mediante la unión selectiva de una cierta cantidad del al menos un componente, presentando el dispositivo para controlar el proceso de deposición al menos un elemento de captación de un material reactivo, que está dispuesto en la cámara de deposición y está configurado de tal modo que puede variarse la concentración del al menos un componente mediante unión química y/o física de una cierta cantidad del componente al elemento de captación, comprendiendo el material reactivo cobre y/o molibdeno o uno o varios compuestos de los mismos. Ventajosamente este dispositivo está configurado de tal modo que puede controlarse la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente variando al menos un parámetro de control acoplado operativamente con una tasa de unión para el al menos un componente, pudiendo estar configurado para ello el dispositivo para controlar el proceso de deposición de tal modo que pueda variarse una temperatura y/o una superficie de unión eficaz y/o un potencial eléctrico del elemento de captación.
La invención también se extiende a un procedimiento para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto, en el que se varía la concentración de al menos un componente en su fase gaseosa antes de la deposición sobre el objeto mediante la unión selectiva de una cierta cantidad del componente por medio de un dispositivo para controlar el proceso de deposición, controlándose la cantidad unida de manera selectiva variando una tasa de unión para el componente del dispositivo para controlar el proceso de deposición. Según la invención la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente se controla variando una temperatura y/o una superficie de unión eficaz y/o un potencial eléctrico de un elemento de captación. En otra configuración ventajosa del procedimiento según la invención a al menos dos elementos de captación, que están configurados como elementos de electrodo, se aplica un potencial eléctrico diferente, para controlar específicamente la composición de la capa depositada de manera deseada. En otra configuración ventajosa del procedimiento según la invención al al menos un elemento de captación, con respecto a una pared de la cámara de deposición, se aplica un potencial eléctrico diferente, para controlar específicamente la composición de la capa depositada de manera deseada. En otra configuración ventajosa del procedimiento según la invención al elemento de captación, con respecto a al menos otro electrodo, se aplica un potencial eléctrico diferente, para controlar específicamente la composición de la capa depositada de manera deseada. En otra configuración ventajosa del procedimiento según la invención el al menos un elemento de captación y/o un elemento de enmascaramiento para el elemento de captación se desplaza en la cámara de deposición y así se varía la posición del elemento de captación y/o del elemento de enmascaramiento, para controlar específicamente la composición de la capa depositada de manera deseada.
También se muestra un procedimiento para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes, en particular una capa fina, sobre un objeto, en particular sobre un sustrato, con un dispositivo, que comprende lo siguiente:
una cámara de deposición y al menos una fuente con material a depositar, que en particular puede disponerse o está dispuesta en la cámara de deposición, así como al menos un dispositivo para controlar el proceso de deposición, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:
- disponer el objeto, en particular el sustrato, en la cámara de deposición,
- controlar el proceso de deposición por medio del al menos un dispositivo para el control, de tal modo que mediante el mismo pueda variarse al menos la concentración de al menos un componente del material a depositar en su fase gaseosa y así antes de su deposición sobre el objeto, en particular sobre el sustrato, mediante la unión selectiva de una cierta cantidad de al menos un componente, de modo que la deposición se produzca de manera controlada.
Preferiblemente el dispositivo para el control comprende al menos un elemento de captación de un material reactivo, que está dispuesto en la cámara de deposición. Preferiblemente se prevé la etapa adicional de: variar la concentración del al menos un componente por medio del elemento de captación del material (químicamente) reactivo, mediante la unión química de una cierta cantidad del componente al elemento de captación. También preferiblemente el dispositivo para el control presenta al menos un elemento de captación de un material inerte, que está dispuesto en la cámara de deposición, y preferiblemente se prevé la etapa adicional de: variar la concentración del al menos un componente por medio del elemento de captación del material (químicamente) inerte, mediante la unión física de una cierta cantidad del componente al elemento de captación.
Como ya se describió anteriormente mediante la unión física o química de partículas de gas al material de captación puede variarse específicamente el material que se evapora, es decir, la concentración del material (al menos de un componente del material a evaporar y a depositar), para controlar así el proceso de formación de capas sobre el objeto, en particular sobre el sustrato, o permitir que discurra de manera controlada. Para ello, preferiblemente también puede
preverse la etapa adicional de variar una zona eficaz del elemento de captación por medio de al menos un elemento de enmascaramiento del dispositivo para el control. Preferiblemente también puede preverse la etapa de controlar la temperatura, concretamente la temperatura de al menos la zona eficaz del elemento de captación y/o del objeto, en particular del sustrato, por medio de un dispositivo para el control o la regulación de temperatura del dispositivo para el control. La variación de la zona eficaz del elemento de captación y/o la variación de la temperatura de la zona eficaz o también de la temperatura de sustrato también son medidas para permitir que el proceso de formación de capas sobre el sustrato discurra de manera selectiva e influir en el mismo específicamente, porque una temperatura diferente del elemento de captación y/o del sustrato da lugar a una unión diferente al elemento de captación de un componente y también a una deposición diferente sobre el sustrato del componente o de los componentes. También es adecuada la etapa adicional de aplicar diferentes potenciales eléctricos a dos elementos de captación, para controlar el proceso de deposición sobre el sustrato (influyendo en la concentración del material a depositar en la fase gaseosa, es decir, variándolo). Para ello el dispositivo para el control comprende al menos dos elementos de captación, que están configurados como elementos de electrodo y que pueden conectarse de manera correspondiente. Un elemento de captación también puede conectarse con la pared de cámara de deposición o con un electrodo adicional de tal modo que el elemento de captación y la pared o el elemento de captación y el electrodo adicional estén a diferentes potenciales.
Preferiblemente se prevé la etapa adicional de: desplazar (cambiar la posición) el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento en la cámara de deposición y así variar la zona eficaz del elemento de captación por medio de un dispositivo para desplazar y/o posicionar el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento del dispositivo para el control. Esto permite la colocación deseada del elemento de captación y/o del elemento de enmascaramiento en un lugar adecuado para la acción sobre el material a depositar y también el posicionamiento para variar la zona eficaz del elemento de captación. Finalmente puede ser ventajoso prever la etapa siguiente: envolver la fuente del dispositivo por medio del elemento de captación. Preferiblemente se prevé la etapa de: depositar los siguientes compuestos (es decir, todos estos componentes pueden depositarse opcionalmente con el procedimiento según la invención):
todos los compuestos de varios componentes,
- en particular los compuestos II-VI-, III-V-, III2VI3-, I-III-VI2-, IIIIs- VI5-, I-IMs-VIs-, I2-II-IV-VI4 ,
- en particular todos los compuestos con oxígeno, azufre, selenio o telurio,
- en particular compuestos como Cu2Se, In2Se3, GaSe, Ga2Se3 , AhSe3 , CuInSe2, CuGaSe2, CuAlSe2 , Cu^Ses, Cu2S, In2S3, InS, GaS, Ga2S3, AhS3 , CuInS2 , CuGaS2, CuAlS2 , CuInsSs, SnSe, SnSe2 , ZnSe, SnS, SnS2 , ZnS, Cu2SnS3, CdS, CdSe, Cu2ZnSnS4, Cu2ZnSnSe4 o CdTe.
También se muestra un módulo solar de película fina o módulo solar de capa fina con una pila de capas (cuerpo multicapa, por ejemplo sustrato con la capa depositada o las capas depositadas sobre el mismo), estando producida o habiéndose producido la pila de capas o al menos una capa de la pila de capas con el procedimiento descrito anteriormente.
Además la invención se extiende al uso de un dispositivo de este tipo y de un procedimiento de este tipo para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto para producir una célula solar de capa fina o un módulo solar de capa fina, que preferiblemente como capa semiconductora incluye un compuesto de calcopirita, en particular Cu(In,Ga)(S,Se)2. Preferiblemente el uso sirve para producir una célula solar de capa fina CIS o (CIGSSe) o un módulo solar de capa fina CIS o (CIGSSe).
Se entiende que las diversas configuraciones de los objetos según la invención pueden realizarse individualmente o en cualquier combinación. En particular, las características mencionadas anteriormente y que se explicarán a continuación pueden utilizarse no sólo en las combinaciones indicadas, sino también en otras combinaciones o solas, sin salirse del marco de la presente invención.
A continuación se describirá la invención mediante ejemplos de realización, que se explican en más detalle mediante los dibujos. En este sentido muestran:
la figura 1, una vista en planta esquemática del dispositivo según la invención en una forma de realización;
la figura 2, una curva de presión de vapor de azufre;
la figura 3, un diagrama con curvas de medición de una presión parcial de S2;
la figura 4, un diagrama para representar la curva del contenido en S dentro de una capa fina;
la figura 5, una vista en planta esquemática del dispositivo según la invención en otra forma de realización; la figura 6, una vista en planta esquemática del dispositivo según la invención en 
otra forma de realización; la figura 7, una vista en planta esquemática del dispositivo según la invención en 
otra forma de 
realización; la figura 8, una vista en planta esquemática del dispositivo según la invención en 
otra forma de realización; la figura 9, una pila de capas de una célula solar de película fina;
la figura 10, otra pila de capas de una célula solar de película fina.
La figura 1 muestra un dispositivo 10 para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes, en particular una capa fina, sobre un objeto, en particular sobre un sustrato 20. Se representa una vista en planta esquemática. La
disposición comprende una cámara de deposición 11 (no se da explícitamente) y una fuente 12 (en este caso, un evaporador) con material 30 a depositar, que está dispuesto en la cámara de deposición 11. En esta instalación 10 puede disponerse un sustrato 20 o pueden disponerse varios sustratos (o en general objetos), que deben recubrirse. Para el recubrimiento es necesario evaporar, por ejemplo, el material 30 a depositar (no visible en la fuente). Para ello se calienta el material 30 a depositar, por ejemplo, en la fuente 12 (evaporación térmica) y así se deposita en los objetos del entorno. Entre la fuente 12 y el sustrato 20 puede reconocerse un lóbulo de vapor 31 formado por el material 30 a depositar en la fase gaseosa. También pueden aplicarse otros procedimientos de formación de gases. El dispositivo (y también el procedimiento correspondiente) pueden aplicarse en la deposición de capas mediante procedimientos PVD o también CVD. Como fuentes también pueden estar previstos cátodos de pulverización, células de efusión, crisoles (en función del procedimiento aplicado).
Con esta disposición puede influirse específicamente en la composición de la capa, que se depositará sobre el sustrato 20. Para ello el dispositivo 10 comprende un dispositivo 40 para controlar el proceso de deposición, que está configurado de tal modo que mediante el mismo puede variarse al menos la concentración de al menos un componente del material a depositar en la fase gaseosa y así antes de su deposición mediante la unión selectiva (a otro objeto diferente del sustrato) de una cantidad definida del al menos un componente, de modo que la deposición sobre el sustrato 20 se produce de manera controlada. Concretamente, en el recipiente 11 (es decir, en la cámara de evaporación en caso de una evaporación o la cámara de pulverización catódica en el caso de una pulverización catódica) se encuentra un cuerpo, en este caso un elemento de captación 41, al que de manera selectiva, a través de una reacción química o física, se une un componente del vapor. De este modo se produce una diferencia entre la composición del vapor directamente en la fuente 12 y la composición de la capa. El elemento de captación, en este caso, para distinguirlo mejor de los demás componentes, se representa con líneas discontinuas. Por tanto, el material también se deposita sobre el cuerpo de captación o sobre el elemento de captación 41. Como el elemento de captación 41 está configurado con parámetros predeterminados o propiedades definidas, la deposición de partículas del material a depositar también se produce específicamente sobre el sustrato 20. En función del material del captador el material a depositar se une al elemento de captación 41 de manera física o química.
La tasa de unión al elemento de captación 41 puede controlarse mediante el tamaño de la superficie del área eficaz o de la zona eficaz 43 del elemento de captación o mediante otros parámetros físicos como la temperatura o un potencial eléctrico adicional. La unión al elemento de captación 41 puede ser reversible o irreversible.
Las capas pueden depositarse con el dispositivo según la invención y el procedimiento según la invención sobre diferentes sustratos. Los sustratos pueden estar configurados tanto de manera flexible (por ejemplo hojas poliméricas o metálicas) como de manera rígida (por ejemplo cerámica, vidrio).
Una unión física (por ejemplo adsorción) al elemento de captación 41 puede controlarse por ejemplo a través de la temperatura de una superficie inerte (del elemento de captación) en el espacio de evaporación. La figura 2 muestra como ejemplo la curva de presión de vapor de azufre. En la abscisa se indica la temperatura en °C, en la ordenada se indica la presión de vapor en mbar. Mediante la variación de la temperatura (también de un elemento de captación químicamente inerte) en el intervalo de -20°C a 20°C varía la presión de vapor de azufre en más de tres órdenes de magnitud. Una gran superficie en el espacio de evaporación puede influir claramente en la presión de vapor en el espacio de gas entre la fuente y el sustrato. Según la temperatura en las superficies se condensará azufre. El elemento de captación también puede presentar una zona químicamente reactiva o estar formado por material químicamente reactivo, por ejemplo de cobre (superficie de Cu). En este caso se varía la concentración del al menos un componente mediante la unión química de una cierta cantidad del componente al elemento de captación.
La figura 3 muestra un diagrama, que representa las curvas de una presión parcial de S2 a lo largo del tiempo en un recipiente, detectada en un dispositivo para la deposición con y sin elemento de captación. Para ello se depositó un compuesto de varios componentes, con contenido en azufre sobre un sustrato. En la abscisa se indica el tiempo de proceso en horas y minutos, en la ordenada se indica la presión parcial de S2 en mbar. La composición de capas de la capa depositada sobre el sustrato se determinó con análisis de fluorescencia de rayos X. A este respecto se demostró que la incorporación de una hoja de cobre (como elemento de captación) reduce el contenido relativo de azufre de la capa depositada en aproximadamente un 3% (para influir en la composición de la capa, se revistió el lado interno de la pared de cámara de la cámara de deposición o del espacio de recubrimiento con superficies más grandes de la hoja de cobre mencionada anteriormente). Se utilizó un analizador de gas residual situado en la instalación para determinar la presión parcial de azufre. Se observa que por la presencia de la superficie de cobre la presión parcial de S2 ha disminuido en un orden de magnitud. Esto influye en la composición de capas de la capa depositada.
En otros experimentos se calentaron las superficies de Cu introducidas (o elementos de captación). La figura 4 muestra la curva del contenido en S dentro de una capa fina según la temperatura del elemento de captación. Por tanto, en la abscisa se indica la temperatura del elemento de captación en °C, en la ordenada la disminución del contenido en S en la capa depositada sobre el sustrato en % atómico. También en este caso la capa se ha producido mediante deposición de un compuesto con contenido en azufre, de varios componentes. Puede reconocerse que mediante el calentamiento de las superficies de Cu descritas anteriormente disminuye el contenido en azufre en la capa, es decir, la acción de captación de la hoja aumenta por el calentamiento.
La figura 5 muestra en una vista en planta esquemática otra forma de realización del dispositivo 10 según la invención para depositar una capa sobre un objeto 20. Éste tiene una estructura similar al de la figura 1. No obstante, en este caso están previstos dos elementos de captación 41a, 41b que están colocados como placas (también láminas, hojas, etc.) en la pared del recipiente. Para ello puede utilizarse toda la pared de la cámara de deposición 11 (paredes laterales, base y/o parte superior) o sólo zonas parciales, en función de la acción deseada del elemento de captación o de los elementos de captación 41a, 41b. Las placas 41a, 41b pueden calentarse, enfriarse o ponerse a diferentes potenciales eléctricos una respecto a otra o con respecto a la pared de cámara o a otro electrodo. Para ello deberían preverse elementos o dispositivos correspondientes. Así, el dispositivo 40 para el control puede presentar al menos un dispositivo 44 para el control y/o la regulación de la temperatura. En este caso se representa como “caja negra” e indica el dispositivo 44 esquemáticamente. En este caso, el dispositivo 40 para el control presentaría entonces elementos de control correspondiente para manejar el dispositivo 44. El dispositivo 40 también puede presentar un dispositivo 46 para conectar los elementos de captación 41, 41b, con el que es posible la asignación de potenciales descrita anteriormente. Por tanto, el dispositivo 46 permite conectar los dos elementos de captación, dado el caso también conectar un elemento de captación con la pared de la cámara de deposición o con un electrodo adicional.
La figura 6 muestra otra forma de realización del dispositivo según la invención (vista en planta esquemática, sin representación del sustrato), estando previstos en este caso cuatro elementos de captación 41a, 41b, 41c, 41d. Cada uno de estos elementos de captación puede cubrirse por medio de un elemento de enmascaramiento 42a, 42b, 42c, 42d. Es decir, cada uno de los elementos de enmascaramiento es, por ejemplo, deslizable (en el sentido de la flecha B), de modo que es posible variar una zona de superficie 43 eficaz (sólo se indica en el elemento de captación 41a) de cada elemento de captación 41a, 41b, 41c, 41d. Los elementos de captación también podrían diseñarse de manera desplazable. Para ello podría estar previsto un dispositivo 45 para desplazar y/o posicionar el elemento de captación y/o el (respectivo) elemento de enmascaramiento. El dispositivo 45 está representado de nuevo sólo esquemáticamente como “caja negra” y pretende indicar que el dispositivo 40 para el control puede presentar el dispositivo 45 para el desplazamiento. El dispositivo 45 podría presentar, por ejemplo, elementos de raíles, en los que sería posible desplazar los elementos de enmascaramiento y/o también los elementos de captación, de manera manual o automática. Los dispositivos 44, 45 y 46 pueden preverse en cada una de las formas de realización mostradas, estando configurado entonces el dispositivo 40 para el control con dispositivos de control correspondientes o presentando los elementos de captación tomas de conexión correspondientes, etc.
También la figura 7 muestra una vista en planta esquemática de otra forma de realización del dispositivo 10 según la invención. Éste tiene de nuevo una construcción similar a la de la figura 1, aunque la fuente 12 es, por ejemplo, una célula de efusión. En este caso, un elemento de captación 41 está dispuesto alrededor de la fuente 12. En este caso el elemento de captación 41 está configurado por ejemplo de manera cilíndrica (por tanto se muestra un corte), aunque también puede estar configurado de manera elíptica, rectangular, hexagonal, etc. También el elemento de captación 41 envolvente puede calentarse, enfriarse o ponerse de manera dividida a un potencial eléctrico diferente. Mediante el deslizamiento del elemento de captación envolvente (por ejemplo del cilindro de captación envolvente) a lo largo de la flecha B puede variarse el área de acción eficaz.
La figura 8 muestra otra forma de realización del dispositivo según la invención (vista en planta esquemática), similar al descrito anteriormente. La fuente 12 es de nuevo una fuente de evaporador. Sin embargo, en este caso un elemento de captación 41 en forma de rejilla está dispuesto en el lóbulo de vapor. Así, la rejilla (de manera unidimensional como emparrillado o bidimensional como red o tamiz) se encuentra en el “haz” de vapor. El elemento de rejilla también puede calentarse, enfriarse o ponerse a un potencial diferente (por ejemplo, con respecto a la pared de cámara). En una forma de realización alternativa, el área del elemento de rejilla puede variarse modificando la distancia de las barras de rejilla.
Con las figuras 9 y 10 se muestran sustratos 20 recubiertos, tal como pueden producirse con el dispositivo 10 según la invención o con el procedimiento según la invención. La figura 9 muestra una pila de capas de una célula solar de película fina a base de absorbedor Cu(In,Ga)(S,Se)2. El sustrato 21 “desnudo” puede estar formado, por ejemplo, de vidrio, Fe, Al o una hoja de plástico, opcionalmente con una barrera de difusión. Sobre el sustrato se deposita una capa de Mo 221. Le sigue la capa 222 de Cu(In,Ga)(S,Se)2 , a continuación una capa tampón 223 y finalmente, por ejemplo, una capa TCO (capa de óxido conductora transparente) 224, por ejemplo ZnO:Al. En lugar de la capa de Cu(In,Ga)(S,Se)2 también puede preverse una capa de Cu2ZnSn(S,Se)4, una capa de Cu2ZnSnS4 o también una capa de Cu2ZnSnSe4. La figura 10 muestra una pila de capas de una célula solar de película fina, a base de absorbedor CdTe y tampón CdS. El sustrato de vidrio 21 puede estar formado opcionalmente con una barrera de difusión. Le siguen una capa TCO (por ejemplo SnO/ITO, etc.) 231, una capa tampón CdS 232, una capa de absorbedor CdTe 233 y finalmente una interfaz/contacto metálico 234.
Con el objeto según la invención, de manera sencilla y específica puede variarse la concentración de un componente de un compuesto que se depositará sobre un objeto todavía antes de la deposición, de modo que puede controlarse el proceso de deposición y se deposita una capa definida sobre el objeto, en particular sobre el sustrato. El dispositivo y el procedimiento no están limitados al tamaño del sustrato y la cámara.
A partir de la siguiente descripción se deducen características adicionales de la invención: la invención se refiere a un dispositivo para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes, en particular una capa fina, sobre un
objeto, en particular sobre un sustrato, que comprende: una cámara de deposición, en la que puede disponerse el objeto; al menos una fuente con material a depositar, que en particular puede disponerse o está dispuesta en la cámara de deposición; al menos un dispositivo para controlar el proceso de deposición, que está configurado de tal modo que mediante el mismo puede variarse al menos la concentración de al menos un componente del material a depositar en su fase gaseosa y así antes de su deposición sobre el objeto, en particular sobre el sustrato, mediante la unión selectiva de una cierta cantidad de al menos un componente, de modo que la deposición se produzca de manera controlada. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un elemento de captación de un material reactivo, que está dispuesto en la cámara de deposición y que está configurado de tal modo que puede variarse la concentración del al menos un componente mediante la unión química de una cierta cantidad del componente al elemento de captación. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un elemento de captación, preferiblemente de material inerte, que está dispuesto en la cámara de deposición y que está configurado de tal modo que puede variarse la concentración del al menos un componente mediante la unión física de una cierta cantidad del componente al elemento de captación. Según una configuración el elemento de captación está dispuesto como elemento explícito en la cámara de deposición y/o forma al menos una parte de la cámara de deposición, en particular al menos una parte de una pared de cámara de deposición. Según una configuración el dispositivo para el control comprende al menos un elemento de enmascaramiento, que está configurado de tal modo que puede variarse una zona eficaz del elemento de captación. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un dispositivo para el control y/o la regulación de la temperatura, que está configurado de tal modo que puede controlarse la temperatura de al menos la zona eficaz del elemento de captación y/o del objeto, en particular del sustrato. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos dos elementos de captación, que están configurados como elementos de electrodo, a los que pueden aplicarse diferentes potenciales eléctricos, de modo que están previstos dos elementos de captación configurados de manera diferente. Según una configuración el dispositivo para el control está configurado de tal modo que al elemento de captación, con respecto a la pared de cámara de deposición, puede aplicarse un potencial eléctrico diferente. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un electrodo y está configurado de tal modo que al elemento de captación, con respecto a este electrodo, puede aplicarse un potencial eléctrico diferente. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un dispositivo para desplazar y/o posicionar el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento, que está configurado de tal modo que el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento pueden desplazarse en la cámara de deposición y así puede variarse la posición del elemento de captación y/o del elemento de enmascaramiento. Según una configuración el elemento de captación está configurado como un elemento de superficie o un elemento de barra y/o como un elemento de rejilla, y/o el elemento de captación está configurado de tal modo que envuelve la fuente al menos en parte. Según una configuración el dispositivo está configurado de tal modo que pueden depositarse los compuestos siguientes:
todos los compuestos de varios componentes,
- en particular los compuestos II-VI-, III-V-, III2VI3-, I-III-VI2-, IIIIs- VI5-, I-IMs-VIs-, I2-II-IV-VI4 ,
- en particular todos los compuestos con oxígeno, azufre, selenio o telurio,
- en particular los compuestos siguientes: Cu2Se, In2Se3, GaSe, Ga2Se3, AhSe3 , CuInSe2, CuGaSe2 , CuAlSe2, CuIn3Se5, Cu2S, In2S3, InS, GaS, Ga2S3, AhS3, CuInS2, CuGaS2 , CuAlS2, CuInsSs, SnSe, SnSe2 , ZnSe, SnS, SnS2 , ZnS, Cu2SnS3 , CdS, CdSe, Cu2ZnSnS4, Cu2ZnSnSe4 o CdTe.
La invención se refiere a un procedimiento para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes, en particular una capa fina, sobre un objeto, en particular sobre un sustrato, con un dispositivo, que comprende lo siguiente: una cámara de deposición; al menos una fuente con material a depositar, que en particular puede disponerse o está dispuesta en la cámara de deposición; al menos un dispositivo para controlar el proceso de deposición, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes: disponer el objeto, en particular el sustrato, en la cámara de deposición (11); controlar el proceso de deposición por medio del al menos un dispositivo para el control, de tal modo que mediante el mismo pueda variarse al menos la concentración de al menos un componente del material a depositar en su fase gaseosa y así antes de su deposición sobre el objeto, en particular sobre el sustrato, mediante la unión selectiva de una cierta cantidad de al menos un componente, de modo que la deposición se produzca de manera controlada. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un elemento de captación de un material reactivo y/o de un material preferiblemente inerte, que está dispuesto en la cámara de deposición, comprendiendo el procedimiento la etapa siguiente y/o las etapas siguientes de: variar la concentración del al menos un componente por medio del elemento de captación de un material reactivo, mediante la unión química de una cierta cantidad del componente al elemento de captación y/o variar la concentración del al menos un componente por medio del elemento de captación de un material preferiblemente inerte, mediante la unión física de una cierta cantidad del componente al elemento de captación. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un dispositivo para el control y/o la regulación de la temperatura, comprendiendo el procedimiento la etapa siguiente de: controlar la temperatura de al menos la zona eficaz del elemento de captación y/o del objeto, en particular del sustrato, por medio del dispositivo para el control o la regulación de temperatura. Según una configuración el dispositivo para el control presenta al menos un elemento de enmascaramiento y/o un dispositivo para desplazar y/o posicionar el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento, comprendiendo el procedimiento la etapa siguiente y/o las etapas siguientes de: variar una zona eficaz del elemento de captación por medio del al menos un elemento de enmascaramiento y/o desplazamiento y/o posicionamiento del elemento de captación y/o del elemento de enmascaramiento en la cámara de deposición por medio del dispositivo para desplazar y/o posicionar el elemento de captación y/o el elemento de enmascaramiento.
Lista de símbolos de referencia
10 dispositivo de deposición
11 espacio de deposición, recipiente
12 fuente
20 sustrato, objeto en general
21 sustrato “desnudo”
221 capa
222 capa
223 capa
224 capa
231 capa
232 capa
233 capa
234 capa
30 material a depositar
31 lóbulo de vapor
40 dispositivo para controlar el proceso de deposición
41 elemento de captación
41a elemento de captación
41b elemento de captación
41c elemento de captación
41d elemento de captación
42a elemento de enmascaramiento
42b elemento de enmascaramiento
42c elemento de enmascaramiento
42d elemento de enmascaramiento
43 zona eficaz
44 dispositivo para el control o la regulación de temperatura
45 dispositivo para desplazar y/o posicionar el elemento de captación
46 dispositivo para la conexión
B dirección de movimiento de elemento de enmascaramiento y/o de captación
Claims (11)
1. Dispositivo (10) para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto (20), que comprende
- una cámara de deposición (11) para disponer el objeto (20),
- al menos una fuente (12) con el material (30) a depositar,
- al menos un dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición, que está configurado de tal modo que puede variarse la concentración de al menos un componente del material a depositar en su fase gaseosa antes de la deposición sobre el objeto (20) mediante la unión selectiva de una cierta cantidad del al menos un componente, pudiendo controlarse la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente variando al menos un parámetro de control acoplado operativamente con una tasa de unión para el al menos un componente, presentando el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición al menos un elemento de captación (41,41a, 41b, 41c, 41d) de un material químicamente inerte o químicamente reactivo con respecto al al menos un componente a controlar, que está dispuesto en la cámara de deposición (11) y está configurado de tal modo que puede variarse la concentración del al menos un componente mediante la unión física o química de una cierta cantidad del componente al elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d), estando configurado el dispositivo (40) de tal modo que puede variarse una superficie de unión eficaz, presentando el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición al menos un elemento de enmascaramiento (42a, 42b, 42c, 42d) para el elemento de captación, que está configurado de tal modo que puede variarse una zona eficaz del elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) y/o puede variarse un potencial eléctrico del elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d).
2. Dispositivo (10) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición está configurado de tal modo que puede controlarse la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente durante el proceso de deposición del componente.
3. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición presenta al menos dos elementos de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d), que están configurados como elementos de electrodo, a los que pueden aplicarse diferentes potenciales eléctricos, de modo que están previstos dos elementos de captación configurados de manera diferente.
4. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición está configurado de tal modo que al al menos un elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) puede aplicarse un potencial eléctrico diferente con respecto a una pared de la cámara de deposición (11).
5. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición presenta al menos un electrodo y está configurado de tal modo que al elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) puede aplicarse un potencial eléctrico diferente con respecto a este electrodo.
6. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición presenta al menos un dispositivo (45) para desplazar y/o posicionar el elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) y/o un elemento de enmascaramiento (42a, 42b, 42c, 42d) para el elemento de captación, que está configurado de tal modo que el elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) y/o el elemento de enmascaramiento (42a, 42b, 42c, 42d) puede desplazarse en la cámara de deposición (11) y así puede variarse la posición del elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) y/o del elemento de enmascaramiento (42a, 42b, 42c, 42d).
7. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) está configurado como un elemento de superficie y/o elemento de barra y/o elemento de rejilla y/o el elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) está configurado de tal modo que envuelve la fuente (12) al menos en parte.
8. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) está dispuesto en la cámara de deposición (11) y/o forma al menos una parte de la cámara de deposición (10).
9. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el material reactivo del elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d) comprende cobre y/o molibdeno.
10. Procedimiento para depositar una capa compuesta por al menos dos componentes sobre un objeto (20), en el que se varía la concentración de al menos un componente en su fase gaseosa antes de la deposición sobre el objeto mediante la unión selectiva de una cierta cantidad del componente por medio de un dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición, controlándose la cantidad unida de manera selectiva variando una tasa de unión para el componente del dispositivo (40) para controlar el proceso de deposición, controlándose la cantidad unida de manera selectiva del al menos un componente variando una superficie de unión eficaz mediante al menos un elemento de enmascaramiento (42a, 42b, 42c, 42d) para el elemento de captación y/o un potencial eléctrico de un elemento de captación (41, 41a, 41b, 41c, 41d).
11. Uso de un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, así como de un procedimiento según la reivindicación 10 para producir una célula solar de capa fina o módulo solar de capa fina, en particular una célula solar de capa fina CIS(CIGSSe) o un módulo solar de capa fina CIS(CIGSSe).
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