JP5502069B2 - 薄膜太陽電池セルを製造するための装置および方法 - Google Patents

薄膜太陽電池セルを製造するための装置および方法 Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第119条ならびに適用外国法および国際法に基づき、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれている、2008年4月15日に出願した特許文献１および2008年4月15日に出願した特許文献２の優先権を主張する。
本出願は、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、および特許文献９もそれらの全体を組み込む。
光起電力の分野は、一般的に、太陽光を直接DC電力に変換する多層材料に関する。この変換の基本的な機構は、1839年にアントワーヌ・セザール・ベクレルによって初めて観察され、アインシュタインの独創的な1905年の科学論文において初めて正しく説明された、光起電力効果であり、アインシュタインはこれによりノーベル物理学賞を受賞した。米国では、光起電力(PV)デバイスは、太陽電池セルまたはPVセルとして広く知られている。太陽電池セルは、典型的には、p型半導体とn型半導体の協同するサンドイッチとして構成され、n型半導体材料(サンドイッチの一方の側)は、過剰な電子を呈示し、p型半導体材料(サンドイッチの他方の側)は、過剰な正孔を呈示し、それぞれの正孔は電子の不足を表す。これら2つの材料の間のpn接合の近くで、n型層からの価電子は、p型層内の隣接する正孔に移動して、太陽電池セル内に小さな電気的不均衡を引き起こす。この結果、電子pn接合を形成する冶金学的接合に近接して電界が生じる。
入射光子がセル内の電子を励起して伝導帯に入れると、励起された電子は半導体の原子から非束縛状態となり、自由電子/正孔対を形成する。上述のように、pn接合は、接合に近接して電界を発生させるので、このようにして接合の近くに形成された電子/正孔対は、分離して、接合から離れてゆく傾向を有し、電子は接合のn型側の電極に向かって移動し、正孔は接合のp型側の電極に向かって移動する。これにより、セル内に全体的電荷不均衡が生じ、そのため、セルの2つの側の間に外部導電経路が形成された場合、電子は外部経路にそってn型の側からp型の側に移動し、電流を生じる。実際、電子は、表面の一部を覆う導電グリッドによってn型側の表面に、または表面近くから捕集されうるが、それでも、入射光子によるセル内への十分なアクセスは確保されうる。
このような光起電力構造は、適切に配置された電気的接点が含まれ、セル(または一連のセル)が閉電気回路内に組み込まれた場合、実用的なPVデバイスを形成する。スタンドアロンデバイスとして、単一の従来型の太陽電池セルは、大半の用途に十分な電力を供給できない。そこで、太陽電池セルは、一方のセルの前を他方のセルの後ろに接続することによってPVモジュール、つまり「ストリング」の形に一般的に構成され、したがって個別のセルが電気的直列状態となり電圧が足し合わされる。使い物になる電圧を得るためには、典型的には、かなりの数のセルを直列に接続する。そこで、その結果得られるDC電流をインバータに通して、従来の配電網によって供給されるAC電流の周波数と一致するように選択された適切な周波数のAC電流に変換することができる。米国では、この周波数は60ヘルツ(Hz)であり、他のほとんどの国々は、50Hzまたは60HzのいずれかのAC電力を供給している。
商業用途向けに開発された特定の種類の太陽電池セルの1つに、「薄膜」PVセルがある。結晶シリコンPVセルなどの他の種類のPVセルと比べて、薄膜PVセルは、実用的なセルを形成するのに、必要とする光吸収半導体材料が少なくてすみ、したがって加工コストを低減することができる。薄膜系PVセルでは、類似の材料が保護コーティング、装飾コーティング、および機能性コーティングの薄膜業界で広く使用されている、電極層に対しすでに開発されている蒸着技術を使用することにより、コスト削減も望める。低コストの商用薄膜製品のよくある例として、ポリマー系食品パッケージングに施される不浸透性コーティング、建築用ガラスに施される装飾コーティング、住宅および商業用ガラスに施される低放射率温度制御コーティング、および眼鏡に施されるひっかき傷および反射を防止するコーティングが挙げられる。これらの他の分野において開発されている技術を採用もしくは修正することで、PVセル薄膜蒸着技術の開発コストの低減が可能になった。
さらに、薄膜セルは、20%に近い効率を呈示し、最も効率のよい結晶性セルの効率に匹敵するか、もしくは超えるほどである。特に、半導体材料である、二セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)は、安定しており、毒性が低く、真に薄い膜をなし、実用的なPVセルにおいて必要な厚さが2ミクロン未満である。そのため、現在まで、CIGSは、高性能低コストの薄膜PV製品となる、したがって、大規模発電市場に進出する最も高い可能性を示しているように見える。薄膜PV技術向けの他の半導体材料としては、二セレン化銅インジウム、二硫化銅インジウム、二セレン化銅インジウムアルミニウム、およびテルル化カドミウムが挙げられる。
いくつかの薄膜PV材料は、硬質ガラス基板、またはフレキシブル基板のいずれかに蒸着することができる。ガラス基板は、比較的安価であり、一般的に、熱膨張率がCIGSまたは他の吸収体層と比較的よくマッチし、真空蒸着システムでの使用に対応できる。
米国仮特許出願第61/124,467号 米国仮特許出願第61/124,468号 米国特許第6,310,281号 米国特許第6,372,538号 米国特許第7,194,197号 米国特許出願第11/727,975号 米国特許出願第12/154,548号 米国特許出願第12/154,549号 米国特許出願第12/154,550号 米国仮特許出願第61/063,257号 米国再発行特許第Re 31,968号 米国特許第5,441,897号 米国特許第5,356,839号 米国特許第5,436,204号 米国特許第5,031,229号
しかし、蒸着プロセスの実行時に適用可能な技術の選択肢と比較したときに、硬質基板には、加工機器および資材保管のためのかなりの床面積が必要であること、ガラスをガラスアニーリング温度に等しいまたはその近くの高い温度まで均一に加熱するための高価な専用機器が必要であること、基板が破砕する可能性が高く、その結果収率損失が生じること、熱容量が比較的高く、その結果ガラスを加熱するために電力に要する費用が増大することなどの、加工時のさまざまな欠点がある。さらに、硬質基板に要する輸送費は、ガラスの重量と脆い性質とにより増大する。その結果、薄膜蒸着のためのガラス基板の使用は、光起電力などの多層機能性薄膜材料の低コスト大量高収量商用製造には最適な選択肢とはいえない。したがって、非硬質連続基板上に薄膜層を蒸着するための改善された方法および装置が必要である。
本開示の態様による、薄膜光起電力セルの上面図である。 チャンバー内のp型半導体層の形成を示す略側面図である。 マルチゾーンプロセスでp型半導体層を形成するための装置の内部を示す略側面図である。 図3の複数のゾーンのうちの1つを詳細に示す斜視図である。 移動しているウェブ上に蒸着された層の1つまたは複数の特性を検出するための監視ステーションの略斜視図である。 薄膜半導体層を生成するための方法を例示する流れ図である。 ウェブ移送デバイスの略側面図である。 移動しているウェブ上に材料を蒸着するために使用される供給源の切欠斜視図である。 図8に例示されている供給源で使用される加熱デバイスの分離している上面図である。 図9に示されている加熱デバイスの斜視図である。 薄膜半導体材料を移動しているウェブ上に蒸着するためのさまざまな供給源および加熱器構成を示す略上面図である。 薄膜半導体材料を移動しているウェブ上に蒸着するためのさまざまな供給源および加熱器構成を示す略上面図である。 薄膜半導体材料を移動しているウェブ上に蒸着するためのさまざまな供給源および加熱器構成を示す略上面図である。
（I.はじめに）
フレキシブルな薄膜PVセルの製造は、ロールツーロール法によって行うことができる。硬質基板と比較すると、薄いフレキシブル基板のロールツーロール加工では、比較的コンパクトで安価な真空システムを使用することができ、また他の薄膜業界向けにすでに開発されている専用でないいくつかの機器を利用できる。フレキシブル基板材料は、本質的に、ガラスに比べて熱容量が低いため、温度を上げるのに必要なエネルギー量が少なくてすむ。これらは、急速な加熱および冷却に、また大きな温度勾配に対して比較的高い耐性も呈示し、その結果、加工中の破砕もしくは故障が発生する可能性は低い。それに加えて、活性のあるPV材料がフレキシブル基板材料上に蒸着された後、その結果得られる未積層のセルまたはセルのストリングを別の設備へと輸送し、そこで、積層および/または組み立てを行ってフレキシブルな、または硬質の太陽電池モジュールを形成することができる。この戦略的オプションは、輸送コストを低減するだけでなく(ガラスに対して軽量フレキシブルな基板)、世界中でPVモジュールの仕上げおよび販売を行うためにパートナービジネスを確立することができる。本明細書で開示されている方法および装置とともに使用するのに適しているタイプの薄膜PVセルの構成および製造に関係する追加の詳細は、例えば、Wendtらの特許文献３、特許文献４、および特許文献５、ならびに2008年1月31日に出願した特許文献１０に見ることができる。これらの参考文献は全体が、すべての目的に関して参照により本開示に組み込まれる。
図1は、本開示の態様による、薄膜光起電力セル10の上面図である。セル10は、実質的に平面状であり、典型的には、図1に示されているような矩形であるが、矩形以外の形状は、特殊な形状の屋根もしくは他の表面など、特定の用途に適したものであってもよい。セルは、上面12、上面に対向する底面14を有し、寸法は長さL、幅W、および厚さを含む。長さおよび幅は、セルの使いやすい用途に合わせて、および/または加工中に便利なように選択することができ、典型的には、数センチメートル(cm)から数十cmまでの範囲内である。例えば、長さは、約100ミリメートル(mm)とし、幅は、約210mmとすることができるが、他の好適な寸法も選択できる。セルの幅にわたるエッジは、リーディングエッジ16およびトレーリングエッジ18としてそれぞれ特徴付けることができる。セル10の全厚さは、そのセルについて選択された特定の層に依存し、典型的には、セルの下位基板の厚さによって決まる。例えば、ステンレス製基板は、0.025mm(25ミクロン)のオーダーの厚さを有することができるが、セルの他の層はすべて、0.002mm(2ミクロン)以下のオーダーの複合した厚さを有することができる。
セル10は、フレキシブル基板からはじめ、次いで、異なる材料の複数の薄層を基板上に順次蒸着することによって形成される。この組み立ては、ロールツーロール法により実行することができ、基板は、繰り出しロールから巻き取りロールへと進行し、これらの2つのロールの間の一連の蒸着領域を通過する。次いで、PV材料を所望のサイズのセルに切り分けることができる。ロールツーロール法における基板材料は、一般的には薄くフレキシブルであり、比較的高温な環境にも耐えられる。好適な材料としては、とりわけ、例えば、ポリイミドなどの高温ポリマー、またはステンレス鋼もしくはチタンなどの薄い金属が挙げられる。順次的な層は、典型的には、スパッタリング、蒸発、真空蒸着、化学蒸着、および/または印刷などのさまざまなプロセスによって個別の加工チャンバー内の基板上に堆積される。これらの層は、モリブデン(Mo)またはクロム/モリブデン(Cr/Mo)バック接点層、二セレン化銅インジウム、二硫化銅インジウム、二セレン化銅インジウムアルミニウム、または二セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)などの材料の吸収体層、硫化カドミウム(CdS)の層などの1つまたは複数の緩衝層、およびPVセルの上部電極として働く透明導電酸化物(TCO)層が挙げられる。それに加えて、伝導性電流収集グリッドは、通常、銀(Ag)または他の何らかの導電性金属から主に作られ、典型的には、TCO層上に施される。
薄膜PVセルのそれぞれの層の正確な厚さは、材料の正確な選択およびそれぞれの層を形成するために選ばれた特定の用途のプロセスに依存するけれども、上述のそれぞれの層の用途の例示的な材料、厚さ、および方法は、以下のように、基板上にそれぞれの層を施す典型的な順序をとる。
Figure 0005502069
本開示の残り部分は、下地基板ウェブ上に半導体吸収層を形成するためのさまざまな方法および装置を重点的に取り上げる。
（II.吸収層）
この節では、基板ウェブ上に薄膜吸収層を形成することに関するさまざまな一般的な考慮事項について説明する。吸収層は、典型的には、二セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)の形態のp型半導体であるか、または容易に受け入れ可能なその対をなす片割れである二セレン化銅インジウム(CIS)である。二硫化銅インジウムまたは二セレン化銅インジウムアルミニウムなどの他の材料も使用することができる。これらの異なる組成物は、とりわけ、最終製品における望ましい特定の特性にもよるが、本発明の教示のさまざまな実施形態の吸収層として本質的に交換して使用することができる。便宜上、また特に、本開示の残り部分では、ときどき、吸収層をCIGS層と称することもある。しかし、本発明の教示の一部または全部も、他のさまざまな好適な吸収層組成物に適用することができることは理解されるであろう。
図2は、本発明の教示の一実施形態によるチャンバー24の内側の構成の概略を示している。図2に略図として示されているように、吸収層は、チャンバー内に施され、特に、多段階プロセスでは、このチャンバーの蒸着領域R内に施される。蒸着領域、および典型的にはチャンバー全体は、真空に近い状態に、典型的には約700〜2000マイクロトール(μTorr)の圧力まで減圧される。このバックグラウンド圧力は、典型的には、もっぱら、セレン配送システムによって蒸着領域内に放出されるセレンガスによって供給され、その結果、セレンがウェブ上に蒸着される。ガリウム、インジウム、および銅などの追加の材料の蒸着は、一般的に、ロールツーロール溶融液/蒸気同時蒸着プロセスとして説明することができる。
ストリップ材料、つまり基板ウェブは、矢印25の方向に、チャンバー24内の繰り出しロール60から下流の巻き取りロール68へ送られる。ストリップ材料がチャンバー24を通過するときに、p型吸収層が基板ウェブの底面上に形成される(図2に示されているように)。チャンバー24内のロール60、68の間で、ストリップを支持し、誘導するための移送誘導構造(図示せず)が使用される。図2のチャンバー24のブロック表現の左側に見える短い開いた矢印は、適切な構成物質をチャンバー24の内部に送り込むために備えられているハードウェアを記号化したものである。
チャンバー24内、特に蒸着領域R内では、p型半導体層を確定するための溶融液/蒸気同時蒸着プロセスが実行される。チャンバー24は、例えばCIS層とは反対に、CIGS層の形成用に特に設計されている。したがって、構造70、72、74、76、78、79、および81は、移動する基板ウェブ上に蒸着するために銅(70)、ガリウム(72)、インジウム(74)、およびセレン(76、78、79、81)の蒸気を発生するように機能する。構造70〜81は、本発明の実施形態の、一般的に83として示されている、気相蒸着形成システムのバルクを形成する。蒸着領域R内に形成される気相蒸着環境は、蒸発物流束の連続体を構成することができる。領域R内では、噴散束は、ほぼ一定に保たれ、また基板ウェブを供給源上に平行移動することによって、基板はCIGS層内で最適な性能を発揮するように専用に設計された材料の可変流束に遭遇する可能性がある。
銅、ガリウム、およびインジウムの蒸気送達に関係するブロック70、72、および74は、それぞれ、これら3つの材料に由来する蒸気噴出を発生するための加熱噴散源を表す。これらの噴散源のそれぞれは、(1)外側温度制御シールド、(2)関連する溶融銅、ガリウム、またはインジウムを含むボート、貯留槽、またはるつぼ、(3)関連するケースおよび貯留槽を覆い、蒸気噴流の発生を補助するためにるつぼ毎に1つまたは複数の蒸気排出ノズル(または噴散口)を備える蓋、および(4)噴散口の近くに配置されるか、またはいくつかの実施形態では口と一体形成される、専用設計専用設置加熱器とを備えることができる。
構造76、78、79、および81は、蒸着領域の一部または全部の中にバックグラウンドセレンガス圧力を発生するセレン送達システムの一部分を表す。セレン送達システムは、局所的Se供給源内の1つまたは複数のオリフィスを通じてセレンを直接送達することができる。あるいは、図2の実施形態では、円76、78、79、81は、複数の、横方向に相隔てて並ぶ、チャンバー24内の蒸着環境に、比較的均一に容積内に分散されているセレン蒸気を供給するマニホールドの一部をなす一般的に平行な細長いスパージャーチューブ(またはフィンガー)の端面を示している。それぞれのチューブは、1つまたは複数の直線上に相隔てて並ぶ排出口オリフィスを有し、それぞれのオリフィスは約1ミリメートル(1.0mm)の直径を有する。送達されるセレン蒸気は、セレンの単一のプール、場所、または貯留槽から導き出すことができ、これは、典型的には、昇華を通じて貯留槽内で蒸発する。セレン送達システムは、蒸着領域内に任意の好適なセレン圧力を発生するように構成することができ、大半の実施形態ではこの圧力は0.7〜2.0ミリトールの範囲内にある。
ロールツーロール蒸着法を使用する場合の加工速度は、蒸着領域を通るウェブ平行移動速度とウェブ幅のみによって制限される。ウェブ平行移動速度は、蒸着領域の内側で生じる反応の詳細によって決定される、十分な皮膜蒸着に要する最短時間によって設定される。最大ウェブ幅は、幅方向に十分に均一な構成および厚さであるという要件によって制限され、実際には、25μmの厚さのステンレス鋼などの好適な基板材料の十分な幅広のロールを利用可能かどうかによっても制限されうる。CIGS蒸着に使用され、本発明の開示において説明されている蒸発技術を含む、いくつかの真空コーティング技術は、十分に均一な蒸着を行うように構成されている、オリフィス、つまり噴散口の配列を使用する蒸発源に依存する。ウェブの幅方向の蒸着の均一さ(十分な材料の蒸着と同時に)は、ウェブ幅方向に噴散口が相隔てて並ぶ場合、またそれぞれの噴散口の質量流が適切に制御されている場合に、達成されうる。
蒸発源からの質量流量は、典型的には、噴散口の近くの噴散源の内側の温度に敏感に応じて変化する。したがって、噴散口の所定の幾何学的形状および構成に対して、流量は、一般的に、それぞれの口および/または噴散源における温度を注意深く制御することによって制御される。温度および他の因子に対する流量の依存性は、オリフィスを通る低圧ガス流の十分に確立されている理論から理解することができ、また一般的に、この理論に基づいて5または10%の範囲内にあると予測することができる。特に、真空内には、低圧ガス流が生じる3つの領域、つまり、(1)遊離分子領域、(2)遷移流領域、および(3)層流もしく完全粘性領域がある。定性的には、遊離分子領域は、気相衝突が十分に希であり、分子の壁への衝突のみが有意であるガス流を記述するものである。遷移流は、分子間衝突が、流れの挙動に影響を与える十分な頻度で生じるが、大気圧で、または大気圧に近い圧力で使用される完全粘性流体モデルによって正確に記述できるほどの頻度では生じない状況を記述する。
適用すべき流れ領域の決定は、クヌーセン数
Figure 0005502069
を計算することによって行われるが、ただし、λは平均自由行程であり、Γはオリフィス半径である。Kn>1であれば、システムは、遊離分子領域内にあり、質量流量は、式
Figure 0005502069
によって記述されるが、ただし、Fはオリフィスを通る質量流量であり、Mは気体分子の分子量であり、Rは理想気体定数であり、Tは温度であり、p1およびp2はオリフィスのいずれかの側の圧力である。Kは、オリフィスのアスペクト比(L/Γ、Lはオリフィス長である)の関数で表される経験的に決定される定数である。L/Γが1.5未満の場合には、Kは
Figure 0005502069
で与えられる。L/Γ>1.5の場合には、
Figure 0005502069
で与えられる。
0.01 < Kn < 1の場合、Fとp’の両方について解かなければならない2つの方程式
Figure 0005502069
Figure 0005502069
があるが、ただし、μは粘度であり、fdは壁から拡散的に反射される分子の割合であり(0.85 < f < 1)、Cは定数である(C = 20)。
オリフィスを通る質量流量Feffを決定した後、噴散ビームの流束強度プロファイルを記述する、つまり、f=f(r,θ)を決定する必要があるが、ただし、fは流束であり、rは噴散オリフィスからの距離であり、θは方位角である。流束をθと噴散速度の関数として記述する方程式は、噴散速度を半球領域上の流束の積分に等しいと設定することによって得られる。流束がf=cosnθによって近似できると仮定すると、
Figure 0005502069
が得られる。式7においてaについて解くと、
Figure 0005502069
となる。nに対する値のアプリオリな予測は、完全には明確に定義されていないけれども、L/D=1に対する遷移流領域と遊離分子領域の両方に対する安全な近似は、n=2である。あるいは、流束分布関数の指数(n)は、3以上としてよい。
与えられたノズルからの噴散速度は、関連するるつぼの内部の蒸気圧力の関数であり、この圧力は、そのるつぼ内の貯留槽の内側にある溶融材料の温度の関数である。したがって、特定の選択されたノズルサイズについて、予想される噴散速度は、本質的に、るつぼ内の温度の関数である。銅、ガリウム、およびインジウム源の噴散速度を予測することは、上記の方程式を直接的に解くことである。3つの要素の温度/蒸気圧力データは、文献中に容易に見つけ出すことができ、また圧力の単位をトール、温度の単位を℃として
Figure 0005502069
Figure 0005502069
Figure 0005502069
で近似することができる。
上記の原理を適応すると、チャンバー24などのチャンバー内に提示される蒸着面に入射する蒸気流束は、本質的に、選択されたるつぼ内の(またより具体的にはそれぞれの噴散口における)温度、噴散口と意図された蒸着面との間の距離、および基板上の一点とそれぞれの噴散口とがなす角度の関数である。したがって、口と一定速度で蒸着領域を通過する基板ウェブの与えられた構成に対して、移動する基板材料の蒸着面に(まとめて)入射する金属蒸気の量は、本質的に、るつぼ内の溶融材料の温度の関数である。したがって、それぞれの噴散口における溶融材料の温度を注意深く制御し、蒸着領域を通過する基板材料の移送速度を実質的に一定に維持することによって、それぞれのるつぼから出る金属蒸気が移動する基板の適切な蒸着面に施される速度を容易に制御することができ、これにより、そのような材料の長さ方向にそって均一な厚さの薄層蒸着を形成することができる。
絶縁または加熱素子の熱的な特性の変動、および蒸発材料の「溶融物」中の対流は、噴散口の近くの温度が異なること、したがって流量に影響を及ぼすことの原因となりうる。さらに、それぞれの噴散口の近くの噴散源内の温度は、噴散源の長さが大きくなるほど制御が次第に難しくなり、また最も遠い噴散口の間の物理的分離距離は、噴散源の他の寸法と比較して大きくなる。しかし、幅広のウェブは、典型的には、ウェブ幅全体にわたってコーティングするためにより長い噴散源を必要とし、流量制御の問題が生じる。以下の第III節でさらに詳しく説明されているように、本発明の教示は、複数の長さの短い噴散源を使用することにより、また所望の全体的な噴散速度を維持するためにそれぞれの噴散源の流量速度調節を独立して行えるようにすることによって、これらの問題の難しさを軽減しようとするものである。
（III.マルチゾーン蒸着）
この節は、特定の例示的なマルチゾーン蒸着プロセスにおいて薄膜p型半導体層を基板上に蒸着するためのシステムおよび方法に関係する。すでに説明され、図2に概略が示されているように、半導体層は、一般的に、層のさまざまな成分を個別に、および/または重なり合う組み合わせで施すことによって順次蒸着することができる。図3は、そのような順次蒸着プロセスを実行するための装置のより詳しい概略側面図である。図3が示しているように、蒸着は7ゾーン手順で実行することができ、これら7つのゾーンのうちの6つのゾーンが、半導体層の一部分を蒸着するために使用され、7番目の中間ゾーンは、すでに蒸着されている層の1つまたは複数の特性を監視するために使用される。図3に示され、本明細書において説明されている7ゾーン手順は、例示的なものであり、有効なp型半導体層は7つよりも多いか、または少ないゾーンを有する類似の手順で蒸着することもできることは理解されるであろう。
図3の例示的な手順では、図2に示されているより一般的な手順と同様に、ほぼ真空まで減圧された、典型的にはセレンガスによってもたらされる約0.7〜2.0ミリトール(700〜2000μTorr)までの範囲の圧力に減圧されたチャンバー100の蒸着領域R内に半導体層の蒸着が行われる。また図2の一般的な実施形態の場合と同様に、図3実施形態における蒸着は、ロールツーロール溶融液/蒸気同時蒸着プロセスを介して進行し、そこでは、基板ウェブ102は、繰り出しロール104から蒸着領域を通り巻き取りロール106へ移送され、繰り出しロールおよび巻き取りロールは両方ともチャンバー100内に配置されている。あるいは、繰り出しロールおよび巻き取りロールを、チャンバーの外側に、ただしチャンバーに近接して、蒸着することができる。基板加熱器103は、基板ウェブ102を加熱するために加工行程の1つまたは複数の場所に位置決めすることができる。
この節で説明されている6つの蒸着ゾーンのそれぞれは、類似の基礎構造を有することができるが、材料源の数、材料源の蒸着材料、および材料源のゾーン内の配置に応じて変わりうる。それぞれのゾーンは、少なくとも2つの材料源、例えば、図4に示されている材料源を備えることができ、材料源から一定の距離を保ってそれぞれ材料源の上を通る、移動する基板ウェブ102上に堆積すべき分子の噴流を放出するように構成される。少なくとも2つの材料源のうちの2つを、ウェブの横断方向寸法または幅にわたって実質的に対称的に蒸着することができ、また移動する基板ウェブ102上に均一に蒸着される同じ蒸着材料を含むことができる。
図4に示され、以下でさらに詳しく説明されているゾーンのような、いくつかのゾーンでは、2つの別々の蒸着材料をウェブ上に蒸着することができる。このような場合、4つの材料源を備え、2つの材料源からなる第1の一組の材料源は第1の蒸着材料を含むウェブの横断方向寸法または幅にわたって実質的に対称的に蒸着され、2つの材料源からなる第2の一組の材料源は第2の蒸着材料を含むウェブの横断方向寸法または幅にわたって実質的に対称的に蒸着される。2つの材料源からなる一組の材料源はそれぞれ、ウェブの幅全体にわたって異なる材料を蒸着するように構成されうる。単一の材料のみがウェブ上に蒸着される、他のゾーン内では、2つの材料源からなる単一の一組の材料源を用意し、ウェブ上に1つの材料を蒸着するよう構成することができる。
それぞれの蒸着ゾーンは、個別の中身の詰まったエンクロージャ101内に封入することができる。一般的に、それぞれのエンクロージャ101は、移動する基板ウェブが通り過ぎるエンクロージャの上部にある開口を除き、関連する蒸着ゾーンを実質的に完全に取り囲むことができる。これにより、蒸着ゾーン同士を分離し、それぞれのゾーン内の温度およびセレン圧力などのパラメータを可能な限りうまく制御することができる。
図3の例示的なチャンバー100は、蒸着領域R内の、少なくとも1つまたは複数の蒸着ゾーンを含む、7つの個別ゾーンに基板ウェブを通すことによってCIGS層を特に形成できるように設計されており、その結果、CIGS層の混合厚さは数百ナノメートルから数千ナノメートルまでの範囲内となる。以下では、図3に示されている7つのゾーン(110、112、126、128、132、134、および136) のそれぞれについて順次説明する。
特に、第1のゾーン110は、フッ化ナトリウム(NaFI)の層をウェブ上に蒸着するように構成することができる。ナトリウムが存在すると、その後蒸着されるCIGS層の1つまたは複数における欠陥を補う形でp型キャリア濃度を改善し、PVセルの全体的効率を改善すると考えられる。NaFIの初期層は、最適であることがわかっている。あるいは、カリウム(K)またはリチウム(Li)が、ナトリウムと同様の目的に使用してもよい。さらに、セレン化ナトリウム(Na2Se2)、亜セレン酸ナトリウム(Na2SeO3)、セレン酸ナトリウム(Na2O4Se)、またはカリウムおよび/リチウムを組み込んだ他の類似の化合物などの、NaFIとは別の他の化合物もまた、p型キャリア濃度を改善するのに適していると思われる。
図4に別に示されている第2のゾーン112は、ガリウムインジウム(GI)の1つの層をウェブ上に(またはより正確には、NaFlのすでに蒸着されている層上に)蒸着するように構成することができる。第2のゾーン112は、ウェブの横断方向寸法にわたって実質的に対称的に蒸着される2つのガリウム源114およびウェブの横断方向寸法にわたって実質的に対称的に同様に蒸着される2つのインジウム源116を備えることができる。また図4の第2のゾーン112には、一般的に118で示される、セレン(Se)源も示されている。セレン源118は、セレンガスを第2のゾーン112に供給するように構成される。バックグラウンドにセレンガスを用意することで、その結果、GI層とともにセレンが基板ウェブ上に蒸着される。
GI(より具体的にはGIセレン化合物)は、ガリウムおよびインジウムをほぼ同時であるが別々に蒸着することで移動するウェブの同じ部分に蒸着することができる。しかし、図4に示されているように、ガリウム源114は、第2のゾーン112内のインジウム源116の少し前に配置され、これにより、少量のガリウムをインジウムの蒸着の前にウェブ上に蒸着させることができる。ガリウムは下にあるウェブに、またすでに蒸着されているNaFl分子によく接着するので、この配置構成をとることで、第2のゾーン内に蒸着されるGI層の接着力が全体として改善される。
セレン源118は、セレンガスを第2のゾーン112に供給するように構成され、類似のセレン源も、チャンバー100内の第3、第5、第6、および/または第7のゾーン内に配置され、これにより、セレンガスをチャンバー100内の第3、第5、第6、および/または第7のゾーンに、約700〜2000μTorrの範囲内の圧力に達するまで供給することもできる。ゾーン内のそれぞれのセレン源は、独立監視および制御を行うことができる。バックグラウンドとしてセレンガスを供給すると、結果として、GIなどの他の源材料とともにセレンが蒸着し、これにより、蒸着した層は、セレン化インジウムガリウム、セレン化ガリウム、またはガリウムを多く含むセレン化インジウムガリウムを含むことができる。
図4に詳しく示されているように、第2のゾーン112内の2つのガリウム源114のそれぞれおよび2つのインジウム源116のそれぞれ、およびより一般的にチャンバー100のゾーンのどれかの中のそれぞれの材料源は、一般に、るつぼまたは本体部120、および1つまたは複数の噴散口124を含む蓋122を備えることができる。
それぞれの蒸着ゾーンはそれ自体、個別の中身の詰まったエンクロージャ101内に封入することができる。一般的に、それぞれのエンクロージャ101は、移動する基板ウェブが通り過ぎる、エンクロージャ101の上部にある開口101aを除き、関連する蒸着ゾーン、例えば第2のゾーン112を実質的に完全に取り囲むことができる。これにより、蒸着ゾーン同士を分離し、それぞれのゾーン内の温度およびセレン圧力などのパラメータを可能な限りうまく制御することができる。エンクロージャ101の上部の開口101aは、基板ウェブ102の幅と実質的に同じである幅を持つことができる。
蒸着材料は、与えられた材料源の本体部120内で液化されるか、または他の何らかの形で蒸着され、噴散口124を通して蒸発材料の噴流で温度を制御しつつ放出される。すでに説明されているように、特定の幾何学的形状を持つ噴散口124から放出される材料の角度束はもっぱら噴散口および/または蒸着材料の温度の関数となっているため、これにより、蒸気噴流によって形成される蒸着層の厚さと均一さを制御することができる。
図3に示されているように、第3の蒸着ゾーン126は、銅(Cu)の層を移動するウェブ上に蒸着するように構成することができる。第3の蒸着ゾーン126は、図4を参照しつつ説明されているガリウム源114およびインジウム源116と構造上類似しているか、または同一の構造である2つの材料源を備えることができる。特に、第3の蒸着ゾーン126は、ウェブの横断方向寸法または幅Wにわたって実質的に対称的に蒸着されている、蒸着材料銅を含む、2つの材料源を備えることができる。2つの材料源は、一般に、少なくとも1つの本体部と、1つまたは複数の噴散口を含む蓋を備えることができる。第3の蒸着ゾーン126は、セレン源も含みうる。
銅の材料源は、基板ウェブ102が第3のゾーン126内に入る側に比較的近い第3のゾーン126内に蒸着されうるが、あるいは、類似の効果を求めて第3のゾーン126の出口側よりに蒸着されうる。しかし、第3のゾーン126の進入側に比較的近い銅源を備えることによって、銅原子は、その後の層の蒸着の前に下地層を通して拡散するためにわずかに長い時間を要し、ひいては最後のCIGS層の好ましい電子性質が得られる。
第4のゾーン128は、一般に130で示されている、1つまたは複数のセンサーが、すでに蒸着されている材料層の一部または全部の厚さ、均一さ、または他の特性を監視する感知ゾーンとして構成されうる。典型的には、このようなセンサーは、検出された厚さの変化に応じて、下流ゾーンおよび/または上流ゾーン内の適切な蒸着源の温度を調節することによって、ウェブ上のすでに蒸着されている銅、インジウム、およびガリウムの有効厚さを監視し、制御するために使用できる。その幅全体にわたってウェブの特性を監視するために、ウェブの横断方向寸法にわたって実質的に対称的に蒸着されているウェブの幅方向に広がるそれぞれの施される材料の2つまたはそれ以上の材料源に対応して2つまたはそれ以上のセンサーを使用することができる。第4のゾーン128は、図6を参照しつつ以下でさらに詳しく説明する。
第5のゾーン132は、ウェブの横断方向寸法にわたって実質的に対称的に蒸着されている一対の材料源から、第3のゾーン126内に蒸着されている銅の層に比べて幾分厚さが薄い、銅の第2の層を蒸着するように構成することができる。第3のゾーン126で説明されている銅源と同様に、第5のゾーン132内の2つの銅源は、基板ウェブの幅方向にわたる複数の噴散口から銅噴流を放出するように構成することができる。さらに、銅源は、銅蒸着からその後の層蒸着までに比較的時間的余裕があるように第5のゾーン132の進入側に蒸着することができる。第5の蒸着ゾーン132も、セレン源を含みうる。
第6のゾーン134は、ガリウムインジウムの第2の層をウェブ上に蒸着するように構成することができる。作製時に、第6のゾーン134は、第2のゾーン112と類似していてもよい。第6のゾーン134内に蒸着されたガリウムインジウム層の厚さは、第2のゾーン112内に蒸着されたGI層の厚さに比べて小さくてもよい。第6のゾーン134では、ガリウムおよびインジウムは、第2のゾーン112内に放出されるガリウムおよびインジウムの噴散温度に関して幾分低い噴散温度で放出されうる。このように比較的低い温度であるため、噴散速度が低くなり、したがって、蒸着材料の層が比較的薄くなる。このような比較的低い噴散速度では、pn接合の近くで銅/ガリウム+インジウム比(Cu:Ga+In)およびガリウム/ガリウム+インジウム比(Ga:Ga+In)などの比を細かく制御することができ、それぞれ結果として得られるPVセルの電子性質に影響を及ぼしうる。第2のゾーン112の場合のように、ガリウムは、ウェブ行程にそってインジウムに比べてわずかに早く放出され、これにより、分子の下地層への良好な接着を助長することができる。
第7のゾーン136は、第2のゾーン112および第6のゾーン134の一方または両方と構造上類似していてもよく、ガリウムインジウム(GI)の第3のゆっくりと成長する高品質層を基板ウェブ上に蒸着するように構成できる。いくつかの実施形態では、この最終蒸着ゾーンおよび/またはGI層は、蒸着プロセスから省いてもよく、またはインジウム単独の層を第7のゾーン136内に蒸着してもよい。第6のゾーン134の場合のように、ガリウムおよび/またはインジウムの比較的薄い、注意深く制御された層を施すことによりで、pn接合の付近で(Cu:Ga+In)および(Ga:Ga+In)などの比を制御することができる。これは、例えばCIGS層の厚さ全体を通して電子バンドギャップの微調整を行えるようにすることで、有益な影響をセルの効率に及ぼしうる。さらに、GIの最終層は、p型CIGS半導体の形成を完成させるために施される最後の層であり、CIGS層の上のn型半導体層をさらに施すとその後形成されるpn接合に隣接する位置で比較的低い欠陥密度を有するGIの薄層を形成するうえで有利であることがわかった。
図4に示されているように、第2のゾーン112は、ウェブの横断方向寸法にわたって実質的に対称的に蒸着される2つのガリウム源114およびウェブの横断方向寸法にわたって実質的に対称的に蒸着される2つのインジウム源116を備えることができる。言い換えると、同一の蒸着材料を含む2つの材料源は、基板ウェブ102の幅にわたって延在し、均一な厚さを有するウェブの幅全体にわたって材料の1つの層を形成することができる。ゾーン内のそれぞれの材料源の噴散速度および/または温度を含む、操作は、同じ蒸着材料を有するゾーン内の第2の材料源と無関係に制御され、および/または監視されうる。例えば、それぞれのガリウム源114aは、第2のガリウム源114bに備えられる加熱素子と無関係に調節可能である加熱素子を備えることができる。
少なくとも2つの独立して動作可能な加熱源はウェブ幅にわたって同じ蒸着材料を含む、この基本構造は、材料がウェブ上に蒸着されるチャンバー100のゾーン(蒸着ゾーン110、112、126、132、134、および136)のそれぞれに共通であるものとしてよい。ウェブの幅にわたって実質的に対称的に蒸着されている材料の2つの独立した材料源を備えることによって、それぞれの蒸着される材料の厚さは、ウェブのそれぞれの側で独立して監視することができ、それぞれの材料源の温度は、それに応じて独立して調節することができる。これにより、使用するウェブの幅を広げることができ、ひいては、それに対応して、材料の厚さの均一さを損なうことなく、単位面積当たりの加工速度を高めることができる。
次に図5を参照すると、感知ゾーン128は、ゾーン110、112、および126のうちの1つまたは複数に蒸着される材料の層を監視するように構成されたセンサーを備えることができることがわかる。いくつかのタイプのセンサーの例として、X線蛍光、原子吸光分光法(AAS)、平行回折分光偏光解析法(PDSE)、IR反射率測定法、電子衝撃発光分光法(EIES)、視射角のあるものと従来のものの両方のその場 X 線回折(XRD)、その場時間分解フォトルミネッセンス(TRPL)、その場分光反射率測定法、表面電位用のその場ケルビンプローブ、およびプロセス終点検出のための放射率のその場監視のうちの1つまたは複数が挙げられる。感知ゾーン128は、角度付きポリイミドセンサーシールドなどの感知シールドをさらに備えることができる。感知ゾーン128は、水冷式エンクロージャを使用することができる。図6に示されているように、感知ゾーン128は、ウェブ102上に蒸着される材料の、例えば層均一さに関係する、特性を示すデータを収集するように構成された監視ステーション130を有する。好ましい一実施形態では、監視ステーション130は、それぞれの蒸着ゾーン内の基板ウェブの幅にわたって実質的に対称的に蒸着される材料の2つの独立して制御可能な材料源からなる一組の材料源に対応する、ウェブの幅にわたって複数のセンサー130aおよび130bを備え、これにより、ウェブの幅にわたって層の均一さを監視し、制御することができる。
特に、感知ゾーン128内の監視ステーション130は、センサー130aおよび130bを備えることができる。1つまたは複数のコンピュータ131が、蒸着層のうちの1つまたは複数の層の、厚さなどの特性を監視する監視ステーションからのデータを分析し、その後、蒸着ゾーン110、112および/または126内の対応する材料源の噴散速度および/または温度を調節するように構成されうる。それに加えて、下流蒸着ゾーン132、134、および/または136内の対応する材料源の噴散速度および/または温度は、感知ゾーン128内のセンサーによって監視される特性を考慮して調節することができる。
それに加えて、および/またはその代わりに、巻き取りロール106の直前にある第2の類似の監視ステーションを使用することができる。ゾーン128内の監視ステーション130と同様に、監視ステーション140も、それぞれの蒸着ゾーン内のウェブの幅にわたって実質的に対称的に蒸着されるそれぞれの材料の2つの独立して制御可能な材料源に対応する、ウェブの幅にわたって設けられた2つのセンサーを備えることができる。監視ステーション140は、ゾーン132、134、および136、および/またはゾーン110、112、および126のうちの1つまたは複数のゾーン内に蒸着される材料の層の1つまたは複数の特性を監視する。監視ステーション130は、ゾーン112および126内に蒸着されるガリウムインジウムおよび銅材料層の特性を監視することができるが、監視ステーション140は、ゾーン132および134内に蒸着される銅およびガリウムインジウム材料層の1つまたは複数の特性を連携して監視する。
図6の流れ図は、基板上に薄膜半導体層を蒸着する例示的な方法を示しており、これは本発明の開示によるフィードバックシステムを備える。前の方で説明されているように、蒸着層の厚さなどの特性は、蒸着材料を含む材料源の噴散速度に少なくとも一部は依存する。材料源の噴散速度は、材料源の温度を変更することによって変更することができる。1つまたは複数のフィードバックシステムを備えるシステムは、例えば材料源の温度を調節することによって、材料の蒸着層の監視特性に対応して材料源の噴散速度を調節するように構成することができる。図6に示されている方法を使用すると、材料層の蒸着をより一貫して均一な蒸着にすることができる。
図6は、薄膜半導体材料を蒸着するための好ましい方法および手順150を示している。ウェブ材料は、すでに説明され、例示されているように、一連の蒸着ゾーンおよび感知ゾーンを通して供給される。このプロセスにおける第1のステップ152は、例えばウェブ上に塩化ナトリウムの形のアルカリ金属を蒸着することを伴う。第2のステップ154において、セレンガスの存在下でガリウムおよびインジウムの層を蒸着する。第3のステップ156において、セレンガスの存在下で、ガリウムインジウム層の上に銅層を蒸着する。次の監視ステップ158で、第1の2つのステップで形成される層の品質を監視し、制御する。監視ステップ158で生成されるデータは、コントローラ160によって使用され、および/または処理され、これによりプロセスが続くときにステップ154および156のフィードバック制御および/または補正/調節を行うことができる。
監視ステップ158の後に、ステップ162は、セレンガスの存在下で第2の銅層の蒸着を実行する。ステップ162の後に、セレンガスの存在下でのガリウムおよびインジウムの一連の2つのステップ164および166が続く。図6に示されているように、最終の監視ステップ168が実行され、特にステップ162、164、および166で作製される層に関して、コントローラ160を介して、監視および制御機能をさらに実行する。
図7は、フレキシブル基板に対する処理行程を画定する移送誘導構造を含む薄膜半導体層を蒸着するためのシステムを示している。移送誘導構造200は、基板ウェブ204上で所望の張力を維持するよう構成されうる。所望の張力は、基板ウェブの幅に依存する可能性があり、例えば、幅30cmの基板ウェブは、約30〜35lbsの所望の張力を有することができる。ウェブ上の張力の維持は、ウェブの反りの低減を可能にし、および/または蒸着ゾーン内の蒸発材料の蒸着のために実質的に平坦な表面を維持するのに役立つ。
移送誘導加工行程は、一般に湾曲している非平面状の全体的構成で多数のローラーの周りに巻き付くものとしてよい。基板ウェブは、それぞれのゾーンの間で基板ウェブの平坦さと適切なウェブ誘導を維持するためにゾーン遷移領域内で移送ローラーの周りに少なくとも部分的に巻き付くようにできる。巻き付き角度は、基板ウェブ移動速度と同じ速度で自由ローラーが回転するように限界的に十分な摩擦を発生することができる。移送ローラーは、非駆動であってもよく、基板ウェブ移動と同じ速度で自由に回転することができる。ローラーが、移動する基板ウェブと同じ速度で移動しない場合、基板ウェブは、1つまたは複数のローラー間でスライドすることができ、ウェブの背面をひっかく。これらは、ひっかいて前側へ「プリントスルー」をもたらし、そのため、CIGSコーティングに欠陥が生じて太陽電池セルの効率を低下させる。
本発明の開示によれば、移送誘導構造200は、フレキシブル基板ウェブ204を蒸着領域R内に供給するように構成された繰り出しロール202を備え、巻き取りロール206は、このプロセスの終わりに基板ウェブ204を受け取るように構成される。繰り出しロール202および巻き取りロール206は、独立したいくつかのモーターによって駆動されうる。移送ローラー208は、基板ウェブ204の加工行程にそって相隔てて並ぶ間隔で配置されうる。この相隔てて並ぶ間隔は、一般的に長さ方向に均一であり、および/または1つまたは複数の蒸着もしくは感知ゾーンを備えることができる。
移送ローラーのチャンバー200内への配置は、一対の隣接移送ローラーが相隔てて並ぶ間隔またはゾーン内で水平方向に関して基板ウェブを特定の角度で向き付けるように構成されうる配置である。水平方向に関する基板材料の角度は、移送ローラーの配置に応じてそれぞれのゾーンの間で変化しうる。図3と同様の、図示されている実施形態では、チャンバー200は7つのゾーンを含む。水平方向に関する基板材料の角度は、それらのゾーンの間の度数だけ徐々に変化しうる。漸進的変化αは、同じであってもよく、例えば、α1〜α6はローラー毎に(回転毎に)約7度に等しいものとしてよい。あるいは、それぞれのゾーンα1〜α6の間の度数の変化も生じうる。しかし、水平方向に関する基板材料の角度は、それほど大きくない場合があり、その結果、蒸発材料を基板上で均一に蒸着することができないことがある。
移送ローラー材料は、SUS304ステンレスなどのステンレス鋼を含むことができる。移送ローラーそれ自体の形状は、基板上の中央の平坦な表面領域が蒸発材料を確実に蒸着するように構成されうる。わずかなテーパーを付けたローラーは、ウェブを中心線からローラーエッジ方向へ「引っ張り」、ウェブを平坦に保持することがしやすくなるようにウェブ上の張力を分配することによってウェブ張力と中央の平坦な表面領域を維持することができる。例えば、テーパーは、直径3”のローラーのエッジのところで約0.003”の曲率によって形成することができる。
（IV.材料源）
この節では、p型半導体蒸着プロセスにおいて基板ウェブ上に蒸着される蒸気噴流を放出する噴散口の温度を制御するための方法および装置について説明する。
すでに説明され、図2に概略が示されているように、半導体層は、一般的に、層のさまざまな成分を個別に、および/または重なり合う組み合わせで施すことによって順次基板ウェブ上に蒸着することができる。図2は、単一のチャンバー24内で行われる蒸着を示しているが、その代わりに、1つまたは複数の材料がそれぞれのゾーン内に蒸着される、一連の分離された(つまり、個別の)蒸着ゾーン内で蒸着を行うことができる。図4は、1つまたは複数の半導体材料を基板ウェブ102上に蒸着するための例示的な個別蒸着ゾーン112を示す斜視図である。図4は、その周囲エンクロージャを持つゾーン112を破線で示している。
図4のゾーン112は、基板ウェブ102上にセレン化ガリウムインジウム(GI)の層を蒸着するように構成されている(材料のすでに蒸着されている層を含む)。GIは、ガリウムおよびインジウムをほぼ同時であるが別々に蒸着することで移動するウェブの同じ部分に蒸着される。しかし、図4に示されているように、ガリウム源114は、蒸着ゾーン内のインジウム源116の少し前に配置され、これにより、少量のガリウムをインジウムの蒸着の前にウェブ上に蒸着させることができる。セレン源118は、ガリウム源114の前に配置することができ、セレンガスを第2のゾーン112に供給し、最大で約700〜2000μTorrの範囲内の圧力になるように構成することができる。バックグラウンドにセレンガスを用意することで、その結果、GI層とともにセレン化物が蒸着される。ガリウムまたはセレン化ガリウムは下にあるウェブによく接着するので、この配置構成をとることで、第2のゾーン内に蒸着されるGI層の接着力が全体として改善される。
ゾーン内のそれぞれのガリウムおよびインジウム源は、るつぼまたは本体部と、1つまたは複数の噴散口を含む蓋を備える。蒸着材料は、与えられた材料源の本体部内で液化されるか、または他の何らかの形で蒸着され、噴散口を通して噴流で温度を制御しつつ放出される。それぞれのゾーンはそれ自体、個別の中身の詰まったエンクロージャ内に封入することができる。一般的に、それぞれのエンクロージャは、移動する基板ウェブが通り過ぎるエンクロージャの上部にある開口を除き、関連する蒸着ゾーンを実質的に完全に取り囲む。これにより、蒸着ゾーン同士を分離し、それぞれのゾーン内の温度およびセレン圧力などのパラメータを可能な限りうまく制御することができる。蒸着材料は、与えられた材料源の本体部内で液化されるか、または他の何らかの形で蒸着され、噴散口を通して噴流で温度を制御しつつ放出される。すでに説明されているように、特定の幾何学的形状を持つ口から放出される材料の角度束はもっぱら温度の関数となっているため、これにより、蒸気噴流によって形成される蒸着層の厚さと均一さを制御することができる。
図8〜13は、加熱噴散源300の一部分を拡大して示しており、例は基板ウェブ上に蒸着される材料の蒸気噴流を発生するために噴散源114または116いずれか1つを含む。これらの材料源は、ガリウムまたはインジウムの噴流を発生するために適しているものとしてすでに説明されているけれども、噴流はより一般的には例えばフッ化ナトリウム、ガリウム、インジウム、銅、またはこれらの材料の2つまたはそれ以上のものの組み合わせで構成することができる。
材料源114および116の場合のように、源300は、本体部302および噴散口306が一体になっている蓋304を有する。それぞれの噴散口306は、蓋304と一体になっている加熱素子308の2つの補完的なループ状部によって形成されうる。このような構成では、蓋304は、「ヒータープレート」とも呼ばれうる。加熱素子308は、本体部302内の源材料へ直接輻射することができるか、または加熱素子308は、熱を蓋304に輻射し、さらにこれが源材料に再輻射するようにできる。加熱素子308は、蓋304内に完全に収納されうるか、あるいは、加熱素子308の一部または全部を露出させ、および/または源材料および/または蒸着領域Rの方へ延在することができる。
図10から最もよくわかるように、加熱素子308は、基部高さ部分308aと基部高さ部分308aより上に延在するノズルまたは口高さ部分308bを有するものとしてよい。基部高さ部分308aおよび口高さ部分308bは、いっしょになって、噴散口306の壁を形成しうる。口高さ部分308bは、基部高さ部分308aより約6mm(2〜25mm)上に延在することができる。加熱素子308の底面の表面積は、約23.87cm2としてよい。蓋304は、112.69cm2の面積(上面において)を有し、また下面に対する水平面の法線方向では112.69cm2の面積を有するものとしてよい。
蓋304の材料として、例えば、イリノイ州エルジン所在のIbiden Corporation社によって製造されているET10グラファイトなどのグラファイトが挙げられる。この下地グラファイトは、加熱噴散に随伴する極端な条件に耐えるように設計されている、熱分解窒化ホウ素などの材料でコーティングすることができる。蓋の材料は、導電性であり、したがって、蓋304は、自立型の加熱器としてだけではなく一体化された噴散口を持つ蓋としても機能しうる。蓋304に含まれる絶縁材は、グラファイトまたは炭素フェルトを含むことができる、絶縁層303の形態の加熱素子308の基部高さ部分より上にある噴散口126の少なくとも外側を囲むものとしてよい。
絶縁層303は、グラファイト薄箔の上層303aも含みうる。噴散口306は、噴散口の一番上の部分より下に蓋および/または絶縁材の一番上の部分を保持するように構成されうる。絶縁材の一部または蓋が噴散口開口部より上に延在する場合には、噴散する金属が蓄積し、突起部の周りに急速に凝結する。噴散する材料の凝結を避けるために、噴散する金属蒸気流に暴露されうる最終的な固体要素は、加熱された噴散口でなければならない。特に、噴散口306の少なくとも1つの壁の外側は、噴散口306の最上位レベルのすぐ下にグラファイト薄箔層303aを保持するように構成されたリップ部314を備えることができる。薄箔層303aは、次に、口の最上位レベルより下の加熱された口の周りに対して必要な絶縁を保持する(グラファイトフェルトなど)。
蓋/加熱器に電力を供給するために、一対の電気接点210が蓋の中央部分の方へ延在するものとしてよい。これらの接点は、一般に、蓋に電圧を印加して蓋を抵抗加熱する電流を発生するように構成される。したがって、印加電圧および/または電流を制御することによって、噴散口を備える蓋を所望の温度まで加熱することができる。電気接点を蓋の対称中心点(片側にではなく)に設けることによって、抵抗損失効果も対照的でなければならず、その結果、両方の噴散口に対して実質的に等しい温度を生じる。
それぞれの噴散口306は、加熱素子308の2つの補完的なループ状部によって形成されうる。それぞれの口は、両方の口に対して実質的に等しい温度となるように一対の電気接点210から等しい距離だけ相隔てることができる。ループ状部の湾曲は、加熱素子のもろさまたはひび割れを避けるように構成することができ、例えば、湾曲は段階的であるか、またはC字型とすることができる。加熱素子のループ状部は、誘電体材料を含む電気的に絶縁されたギャップ212によって互いに電気的に絶縁することができる。加熱素子308によって形成される噴散口306の高さおよび形状は、移動する基板上に蒸発材料を均一に蒸着するように構成されうる。
図8〜13に示されている構造は、多数の望ましい特徴を有することができる。加熱器を蓋の中に組み込むことによって、噴散口306の温度に対する直接的な制御が行える。したがって、別個の加熱器(例えば、噴散口の周り、または他の何らかの形で噴散口に近接近している)を使用するシステムと比較して、本発明の構成では、応答時間を高速化し、温度制御の精度を高めることができる。それに加えて、例示されている構造は、上に載る基板ウェブを左右に均一にコーティングする材料噴流を発生するように注意深く設計されている噴散口306を備える。これは、噴散口の寸法を注意深く選択するだけでなく、口と口との間隔を材料源エッジからの、また互いからの適切に選択された距離だけあけることによって達成される。3つまたはそれ以上の噴散口ではなく、ちょうど2つの噴散口を選択した場合も、それぞれの材料源中のエッジ効果が等しいため口の温度が実質的に等しくなりうる。さらに、口/加熱器の一体となる組み合わせでは、噴散流束に曝される口表面において高い温度を維持し、これにより、システムの品質にマイナスの影響を及ぼす、蒸発物の凝結とその後の「スピッティング」を防止する。
図11〜13は、基板ウェブの幅にわたって実質的に対称的に蒸着される少なくとも2つの加熱源を備えるシステムの異なる実施形態を例示している。図11〜13に示されているように、基板ウェブのエッジは、一番外側の噴散口のほぼ外側のエッジまで延在しうる。他の実施形態では、基板ウェブのエッジは、一番外側の噴散口の外側のエッジを超えて延在しうる。このような実施形態では、基板ウェブのエッジは、その後の加工時に切り落とされうる。
また図11〜13には、方向矢印で示されている、加工行程の幅にわたる噴散口の配列の例示的な分布が示されている。噴散口配列の均一な分布により、外側または側部よりも加工行程の最も中央の領域内で材料の濃度が高くなりうる。したがって、加工行程の幅にわたる噴散口配列の分布は、材料源ウェブ間距離について基板ウェブ上のコーティングの厚さが均一になるように構成されうる。いくつかの場合において、加工行程の中心の配列の最も中央にある噴散口の間の間隔は、加工行程の横領域内の配列の外側にある噴散口の間の間隔よりも大きくなければならない。この構成により、より均一にコーティングされた基板ウェブが作製される。最適な層均一さが得られるように、単一ノズルオリフィスからの蒸気密度関係を使用し、次いで、複数の口から複数の噴流の重ね合わせを想定して与えられた蒸着領域上の全体的な予想金属厚さを求めることによって、ノズル間隔距離を計算することができる。
本出願は、参照により、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、および特許文献１５もそれらの全体を組み込む。
上で述べた開示は、他に依存しない有用性を有する複数の異なる発明を包含することができる。これらの発明のそれぞれは、好ましい形態で開示されているけれども、本明細書で開示され、例示されているようなその特定の実施形態は、多くの変更形態が可能であるため、限定的に考えるべきではない。発明の主題は、本明細書で開示されているさまざまな要素、特徴、機能、および/または特性のすべての新規性のある、また非自明である、組み合わせおよび部分的な組み合わせを含む。以下の請求項では、新規性があり、非自明であるものとみなされるいくつかの組み合わせおよび部分的な組み合わせを特に指摘する。特徴、機能、要素、および/または特性の他の組み合わせおよび部分的な組み合わせで具現化される発明は、本出願、または関連出願からの優先権を主張する出願において請求されうる。このような請求項も、異なる発明を対象としようと、同じ発明を対象としようと、また続くオリジナルの番号が振られた段落への範囲が広かろうと、狭かろうと、等しかろうと、異なろうと、本開示の発明の主題の範囲内に含まれるものとみなされる。さまざまな薄層蒸着用途に関して、上で説明され、また以下の請求項で説明されている特定の蒸着ゾーン構成に加えて、蒸着ステップおよびゾーンの異なる組み合わせを使用することができる。説明され、図示されている例に含まれる特定のステップのどれもが、すべての用途にとって不可欠であるというわけではない。ステップ/ゾーンの順序、ステップ/ゾーンの組み合わせ、およびステップ/ゾーンの数は、目的が異なれば変わりうる。ときには、蒸着ゾーンの数を増やしつつ、それぞれのゾーンに蒸着される材料の量を減らすことが有益な場合もある。また、ウェブの幅にわたって材料を蒸着するために使用される材料源の数を増やすことが有益な場合もあり、その際に加熱器温度のオンザフライ調節を実行するために複数の対応する監視デバイスを使用する場合も使用しない場合もあるが、結果としてウェブ上の薄層の均一さを改善することができる。説明されている監視ステーションを介して、他の変数、例えば、ウェブ移送速度、圧力、セレンガス排出量、ウェブ温度なども制御することができる。
R 蒸着領域
10 セル
12 上面
14 底面
16 リーディングエッジ
18 トレーリングエッジ
24 チャンバー
25 矢印
60 繰り出しロール
68 下流の巻き取りロール
70、72、74、76、78、79、81 構造
100 チャンバー
101 個別の中身の詰まったエンクロージャ
101a 開口
102 基板ウェブ
103 基板加熱器
104 繰り出しロール
106 巻き取りロール
110 第1のゾーン
110、112、126、128、132、134、136 ゾーン
112 第2のゾーン
114 ガリウム源
114a、114b ガリウム源
116 インジウム源
118 セレン源
120 本体部
122 蓋
124 噴散口
126 第3のゾーン
128 第4のゾーン
132 第5のゾーン
134 第6のゾーン
136 第7のゾーン
130 監視ステーション
130a、130b センサー
131 コンピュータ
140 監視ステーション
150 手順
152 第1のステップ
154 第2のステップ
156 第3のステップ
158 監視ステップ
160 コントローラ
162、164、166 ステップ
200 移送誘導構造
202 繰り出しロール
204 基板ウェブ
206 巻き取りロール
208 移送ローラー
210 一対の電気接点
212 ギャップ
300 加熱噴散源
302 本体部
303 絶縁層
304 蓋
306 噴散口
303a グラファイト薄箔層
308 加熱素子
308a 基部高さ部分
308b 口高さ部分
314 リップ部

Claims (15)

  1. 基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、
    前記収容器を覆うように構成され、加熱素子を有する蓋とを備え、
    前記加熱素子が該加熱素子の一方側上の中央に位置する一対の接点の間に導電性経路を有し、
    前記導電性経路が、第１ループ状部及び第２ループ状部を含み、
    前記第１ループ状部及び前記第２ループ状部のそれぞれは、ノズルを形成し、
    ノズルそれぞれは、絶縁によって隔てられた前記加熱素子の２つの導電性部分によって形成された内側の壁を有する物理的気相成長のための容器。
  2. それぞれの加熱素子は、基部を有し、それぞれのノズルは前記基部から上方へ２ｍｍから１５ｍｍの範囲の距離だけ突き出る請求項１に記載の容器。
  3. それぞれの加熱素子は、基部を有し、それぞれのノズルは前記基部から上方へ突き出ており、前記蓋に被さる箔カバーを保持するための外部リップ部を有する請求項１に記載の容器。
  4. 前記容器内に収容される材料を蒸発させるために前記容器に供給される熱のすべてが、前記蓋内の加熱素子によって供給される請求項１に記載の容器。
  5. 基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、
    前記収容器を覆うように構成され、一対の電気接点の間に回路を形成する加熱素子を有し、前記２つの電気接点から等距離にある１つの点が前記２つの電気接点の間に画定され、前記加熱素子は前記点から等距離のところに相隔てて並ぶ２つの噴散口を形成する蓋とを備え、
    前記２つの噴散口のそれぞれは、誘電体材料によって隔てられた前記回路の隔てられた導電性部分によって形成された内側の壁を有する、物理的気相成長のための噴散装置。
  6. それぞれの噴散口は、前記加熱素子の２つの補完的なＣ字型部分によって形成され、前記Ｃ字型部分は互いから電気的に絶縁される請求項５に記載の噴散装置。
  7. 前記収容器は、２つの長い側壁と２つの短い側壁によって画定される矩形を有し、前記電気接点は前記長い側壁のうちの一方にそって中央にある前記蓋に隣接する位置に配置される請求項５に記載の噴散装置。
  8. 前記収容器および蓋は、第１の容器を形成し、
    前記第１の容器と同じように構成された第２の容器をさらに備え、前記第１の容器および前記第２の容器は４つの噴散口からなる組み合わされた直線的配列を形成するように互いに相隔てて並ぶ請求項５に記載の噴散装置。
  9. ４つの噴散口の前記配列は、第１のノズル、第２のノズル、第３のノズル、および第４のノズルを備え、前記第１のノズルと前記第２のノズルとの間の第１の距離は前記第３のノズルと前記第４のノズルとの間の第２の距離に等しく、前記第２のノズルと前記第３のノズルとの間の第３の距離は前記第１の距離よりも大きい請求項８に記載の噴散装置。
  10. 基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、
    前記収容器を覆うように構成され、一対の噴散ノズルを形成する加熱器構成を有する蓋であって、それぞれのノズルが前記加熱器構成における加熱素子の導電性の個別のループ状部分によって形成された内側の壁を有し、ノズルそれぞれは、絶縁によって隔てられた前記加熱素子の２つの導電性部分によって形成された内側の壁を有する、蓋とを備え、
    前記加熱素子は絶縁によって部分的に隔てられた二つの平行な細長い側部と、
    前記側部の一つに沿って中央に位置する一対の電気的接触点と、を有する、物理的気相成長のための噴散装置。
  11. それぞれのノズルに対する前記ループ状部分は、同じ加熱素子内に形成される請求項１０に記載の噴散装置。
  12. 基板上に蒸着される物質を収容するための収容器を形成する、それぞれが前記収容器からの熱損失を制限するための絶縁材料を有する底壁および側壁と、
    前記収容器を覆うように構成される蓋であって、前記蓋は前記蓋の主平面から上に延在する１つまたは複数のノズルを形成する加熱素子を有し、前記ノズルは前記収容器から蒸発金属を前記収容器の上の基板上に噴散するように構成されている、蓋とを備え、
    前記ノズルのそれぞれは、誘電体材料によって隔てられた導電性の湾曲した加熱素子部によって形成された内側の壁を有する、物理的気相成長のための噴散装置。
  13. 前記加熱素子は、２つのノズルを形成する請求項１２に記載の噴散装置。
  14. それぞれのノズルは、前記加熱素子のループ状部分によって形成される請求項１２に記載の噴散装置。
  15. それぞれのノズルは、誘電体材料によって隔てられた湾曲した加熱素子部分によって形成される請求項１２に記載の噴散装置。
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Families Citing this family (86)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8017860B2 (en) 2006-05-15 2011-09-13 Stion Corporation Method and structure for thin film photovoltaic materials using bulk semiconductor materials
US8071179B2 (en) 2007-06-29 2011-12-06 Stion Corporation Methods for infusing one or more materials into nano-voids if nanoporous or nanostructured materials
US8648253B1 (en) 2010-10-01 2014-02-11 Ascent Solar Technologies, Inc. Machine and process for continuous, sequential, deposition of semiconductor solar absorbers having variable semiconductor composition deposited in multiple sublayers
US8465589B1 (en) 2009-02-05 2013-06-18 Ascent Solar Technologies, Inc. Machine and process for sequential multi-sublayer deposition of copper indium gallium diselenide compound semiconductors
US8759671B2 (en) 2007-09-28 2014-06-24 Stion Corporation Thin film metal oxide bearing semiconductor material for single junction solar cell devices
US8287942B1 (en) 2007-09-28 2012-10-16 Stion Corporation Method for manufacture of semiconductor bearing thin film material
US7998762B1 (en) 2007-11-14 2011-08-16 Stion Corporation Method and system for large scale manufacture of thin film photovoltaic devices using multi-chamber configuration
JP5502069B2 (ja) * 2008-04-15 2014-05-28 グローバル ソーラー エナジー インコーポレーテッド 薄膜太陽電池セルを製造するための装置および方法
US8642138B2 (en) 2008-06-11 2014-02-04 Stion Corporation Processing method for cleaning sulfur entities of contact regions
US9087943B2 (en) * 2008-06-25 2015-07-21 Stion Corporation High efficiency photovoltaic cell and manufacturing method free of metal disulfide barrier material
US8003432B2 (en) 2008-06-25 2011-08-23 Stion Corporation Consumable adhesive layer for thin film photovoltaic material
US7855089B2 (en) * 2008-09-10 2010-12-21 Stion Corporation Application specific solar cell and method for manufacture using thin film photovoltaic materials
US8008112B1 (en) 2008-09-29 2011-08-30 Stion Corporation Bulk chloride species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8394662B1 (en) 2008-09-29 2013-03-12 Stion Corporation Chloride species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8026122B1 (en) 2008-09-29 2011-09-27 Stion Corporation Metal species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8008110B1 (en) 2008-09-29 2011-08-30 Stion Corporation Bulk sodium species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8501521B1 (en) 2008-09-29 2013-08-06 Stion Corporation Copper species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8008111B1 (en) 2008-09-29 2011-08-30 Stion Corporation Bulk copper species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8236597B1 (en) 2008-09-29 2012-08-07 Stion Corporation Bulk metal species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8476104B1 (en) 2008-09-29 2013-07-02 Stion Corporation Sodium species surface treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8425739B1 (en) 2008-09-30 2013-04-23 Stion Corporation In chamber sodium doping process and system for large scale cigs based thin film photovoltaic materials
US7947524B2 (en) * 2008-09-30 2011-05-24 Stion Corporation Humidity control and method for thin film photovoltaic materials
US8383450B2 (en) * 2008-09-30 2013-02-26 Stion Corporation Large scale chemical bath system and method for cadmium sulfide processing of thin film photovoltaic materials
US7910399B1 (en) * 2008-09-30 2011-03-22 Stion Corporation Thermal management and method for large scale processing of CIS and/or CIGS based thin films overlying glass substrates
US7863074B2 (en) * 2008-09-30 2011-01-04 Stion Corporation Patterning electrode materials free from berm structures for thin film photovoltaic cells
US8741689B2 (en) * 2008-10-01 2014-06-03 Stion Corporation Thermal pre-treatment process for soda lime glass substrate for thin film photovoltaic materials
US20110018103A1 (en) * 2008-10-02 2011-01-27 Stion Corporation System and method for transferring substrates in large scale processing of cigs and/or cis devices
US8435826B1 (en) 2008-10-06 2013-05-07 Stion Corporation Bulk sulfide species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8003430B1 (en) 2008-10-06 2011-08-23 Stion Corporation Sulfide species treatment of thin film photovoltaic cell and manufacturing method
US8168463B2 (en) 2008-10-17 2012-05-01 Stion Corporation Zinc oxide film method and structure for CIGS cell
US8344243B2 (en) * 2008-11-20 2013-01-01 Stion Corporation Method and structure for thin film photovoltaic cell using similar material junction
WO2011065999A1 (en) * 2008-12-18 2011-06-03 Veeco Instruments Inc. Linear deposition source
US8241943B1 (en) 2009-05-08 2012-08-14 Stion Corporation Sodium doping method and system for shaped CIGS/CIS based thin film solar cells
US8372684B1 (en) 2009-05-14 2013-02-12 Stion Corporation Method and system for selenization in fabricating CIGS/CIS solar cells
US8507786B1 (en) 2009-06-27 2013-08-13 Stion Corporation Manufacturing method for patterning CIGS/CIS solar cells
AU2010279660A1 (en) 2009-08-04 2012-03-01 Precursor Energetics, Inc. Polymeric precursors for CIS and CIGS photovoltaics
US8067262B2 (en) * 2009-08-04 2011-11-29 Precursor Energetics, Inc. Polymeric precursors for CAIGS silver-containing photovoltaics
US20110030794A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-10 Edward Teng Apparatus And Method For Depositing A CIGS Layer
US8398772B1 (en) 2009-08-18 2013-03-19 Stion Corporation Method and structure for processing thin film PV cells with improved temperature uniformity
FR2951022B1 (fr) * 2009-10-07 2012-07-27 Nexcis Fabrication de couches minces a proprietes photovoltaiques, a base d'un alliage de type i-iii-vi2, par electro-depots successifs et post-traitement thermique.
US8809096B1 (en) 2009-10-22 2014-08-19 Stion Corporation Bell jar extraction tool method and apparatus for thin film photovoltaic materials
WO2011082179A1 (en) * 2009-12-28 2011-07-07 Global Solar Energy, Inc. Apparatus and methods of mixing and depositing thin film photovoltaic compositions
US8759664B2 (en) 2009-12-28 2014-06-24 Hanergy Hi-Tech Power (Hk) Limited Thin film solar cell strings
JP5621258B2 (ja) * 2009-12-28 2014-11-12 ソニー株式会社 成膜装置および成膜方法
US20110174363A1 (en) * 2010-01-21 2011-07-21 Aqt Solar, Inc. Control of Composition Profiles in Annealed CIGS Absorbers
US8859880B2 (en) * 2010-01-22 2014-10-14 Stion Corporation Method and structure for tiling industrial thin-film solar devices
US8263494B2 (en) 2010-01-25 2012-09-11 Stion Corporation Method for improved patterning accuracy for thin film photovoltaic panels
US9096930B2 (en) 2010-03-29 2015-08-04 Stion Corporation Apparatus for manufacturing thin film photovoltaic devices
US8142521B2 (en) * 2010-03-29 2012-03-27 Stion Corporation Large scale MOCVD system for thin film photovoltaic devices
US8461061B2 (en) 2010-07-23 2013-06-11 Stion Corporation Quartz boat method and apparatus for thin film thermal treatment
US20120031604A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Aventa Technologies Llc System and method for fabricating thin-film photovoltaic devices
US20120034764A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Aventa Technologies Llc System and method for fabricating thin-film photovoltaic devices
US20120034733A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Aventa Technologies Llc System and method for fabricating thin-film photovoltaic devices
JP2013539912A (ja) 2010-09-15 2013-10-28 プリカーサー エナジェティクス， インコーポレイテッド 光起電のための堆積過程およびデバイス
US8628997B2 (en) 2010-10-01 2014-01-14 Stion Corporation Method and device for cadmium-free solar cells
US8563354B1 (en) * 2010-10-05 2013-10-22 University Of South Florida Advanced 2-step, solid source deposition approach to the manufacture of CIGS solar modules
WO2012072120A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Applied Materials Inc. Apparatus and method for monitoring a deposition of one or more layers in a deposition device
US8426725B2 (en) 2010-12-13 2013-04-23 Ascent Solar Technologies, Inc. Apparatus and method for hybrid photovoltaic device having multiple, stacked, heterogeneous, semiconductor junctions
US8728200B1 (en) 2011-01-14 2014-05-20 Stion Corporation Method and system for recycling processing gas for selenization of thin film photovoltaic materials
US8998606B2 (en) 2011-01-14 2015-04-07 Stion Corporation Apparatus and method utilizing forced convection for uniform thermal treatment of thin film devices
US9915475B2 (en) * 2011-04-12 2018-03-13 Jiaxiong Wang Assembled reactor for fabrications of thin film solar cell absorbers through roll-to-roll processes
US8436445B2 (en) 2011-08-15 2013-05-07 Stion Corporation Method of manufacture of sodium doped CIGS/CIGSS absorber layers for high efficiency photovoltaic devices
US9075012B2 (en) 2011-11-10 2015-07-07 Alliance For Sustainable Energy, Llc Photoluminescence-based quality control for thin film absorber layers of photovoltaic devices
US8554353B2 (en) * 2011-12-14 2013-10-08 Gwangju Institute Of Science And Technology Fabrication system of CIGS thin film solar cell equipped with real-time analysis facilities for profiling the elemental components of CIGS thin film using laser-induced breakdown spectroscopy
JP5712955B2 (ja) * 2012-03-21 2015-05-07 株式会社デンソー 粉体塗装装置
EP2839502B1 (en) 2012-04-17 2017-01-04 Global Solar Energy, Inc. Integrated thin film solar cell interconnection
US20140014965A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 Philip A. Kraus Chemical vapor deposition system with in situ, spatially separated plasma
EP2885810A1 (en) 2012-08-17 2015-06-24 First Solar, Inc Method and apparatus providing multi-step deposition of thin film layer
TWI554756B (zh) 2012-09-06 2016-10-21 財團法人工業技術研究院 張應力檢測裝置及其操作方法
EP2936551A1 (en) * 2012-12-21 2015-10-28 Flisom AG Fabricating thin-film optoelectronic devices with added potassium
CN105164817A (zh) 2013-01-15 2015-12-16 汉能高科技电力（香港）有限公司 用于光伏电池的安装结构
FR3001160B1 (fr) * 2013-01-18 2016-05-27 Saint Gobain Procede d'obtention d'un substrat muni d'un revetement
WO2014117138A1 (en) 2013-01-28 2014-07-31 Global Solar Energy, Inc. Photovoltaic interconnect systems, devices, and methods
JP6088278B2 (ja) * 2013-02-12 2017-03-01 日本圧着端子製造株式会社 電気コネクタ
EP2826883B1 (en) * 2013-07-17 2018-10-03 Applied Materials, Inc. Inline deposition control apparatus and method of inline deposition control
KR20160111481A (ko) * 2014-01-22 2016-09-26 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 가요성 기판의 스프레딩을 위한 롤러, 가요성 기판을 프로세싱하기 위한 장치, 및 그의 동작 방법
US9783881B2 (en) 2014-08-12 2017-10-10 National Chung-Shan Institute Of Science And Technology Linear evaporation apparatus for improving uniformity of thin films and utilization of evaporation materials
TWI523962B (zh) 2014-10-03 2016-03-01 Nat Inst Chung Shan Science & Technology Method and apparatus for stabilizing vapor deposition uniformity film
TW201616467A (zh) * 2014-10-31 2016-05-01 中華映管股份有限公司 曲面裝飾板以及曲面顯示裝置的製作方法
US10304979B2 (en) * 2015-01-30 2019-05-28 International Business Machines Corporation In situ nitrogen doping of co-evaporated copper-zinc-tin-sulfo-selenide by nitrogen plasma
EP3500691A1 (en) 2016-08-16 2019-06-26 Flisom AG Deposition system
EP3309815B1 (de) * 2016-10-12 2019-03-20 Meyer Burger (Germany) AG Plasmabehandlungsvorrichtung mit zwei, miteinander gekoppelten mikrowellenplasmaquellen sowie verfahren zum betreiben einer solchen plasmabehandlungsvorrichtung
CN109211956A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种用于卷对卷连续制备cigs的成分在线测试装置
US20190301022A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-03 Global Solar Energy, Inc. Systems and methods for depositing a thin film onto a flexible substrate
DE102018215101A1 (de) * 2018-05-28 2019-11-28 Sms Group Gmbh Vakuumbeschichtungsanlage, und Verfahren zum Beschichten eines bandförmigen Materials
US11081606B2 (en) * 2018-12-27 2021-08-03 Solarpaint Ltd. Flexible and rollable photovoltaic cell having enhanced properties of mechanical impact absorption

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3345059A (en) * 1965-03-12 1967-10-03 United States Steel Corp Crucible for holding molten metal
US3328017A (en) 1965-05-25 1967-06-27 William V Conner Reaction vessel for production of plutonium
FR95985E (fr) 1966-05-16 1972-05-19 Rank Xerox Ltd Semi-conducteurs vitreux et leur procédé de fabrication sous forme de pellicules minces.
US4023523A (en) * 1975-04-23 1977-05-17 Xerox Corporation Coater hardware and method for obtaining uniform photoconductive layers on a xerographic photoreceptor
US4318938A (en) 1979-05-29 1982-03-09 The University Of Delaware Method for the continuous manufacture of thin film solar cells
US4325986A (en) 1979-05-29 1982-04-20 University Of Delaware Method for continuous deposition by vacuum evaporation
US4401052A (en) 1979-05-29 1983-08-30 The University Of Delaware Apparatus for continuous deposition by vacuum evaporation
USRE31968E (en) 1980-12-31 1985-08-13 The Boeing Company Methods for forming thin-film heterojunction solar cells from I-III-VI.sub.2
US4392451A (en) 1980-12-31 1983-07-12 The Boeing Company Apparatus for forming thin-film heterojunction solar cells employing materials selected from the class of I-III-VI2 chalcopyrite compounds
US4492181A (en) * 1982-03-19 1985-01-08 Sovonics Solar Systems Apparatus for continuously producing tandem amorphous photovoltaic cells
DE3650465T2 (de) 1985-02-09 1996-09-12 Asahi Chemical Ind Durchlässige Polymer-Membran für die Gastrocknung
JPS6353259A (ja) 1986-08-22 1988-03-07 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成方法
DE3923390A1 (de) 1988-07-14 1990-01-25 Canon Kk Vorrichtung zur bildung eines grossflaechigen aufgedampften films unter verwendung von wenigstens zwei getrennt gebildeten aktivierten gasen
DE3901042A1 (de) 1989-01-14 1990-07-26 Nukem Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines halbleiter-schichtsystems
US5031229A (en) * 1989-09-13 1991-07-09 Chow Loren A Deposition heaters
US5158750A (en) * 1990-06-06 1992-10-27 Praxair S.T. Technology, Inc. Boron nitride crucible
DE4104415C1 (ja) 1991-02-14 1992-06-04 4P Verpackungen Ronsberg Gmbh, 8951 Ronsberg, De
SE468372B (sv) 1991-04-24 1992-12-21 Stiftelsen Im Inst Foer Mikroe Foerfarande foer tillverkning av tunnfilmssolceller varvid deponering av skikt paa substrat sker i roterbar (cylindrisk) baeranordning
DE4204938C1 (ja) 1992-02-19 1993-06-24 Leybold Ag, 6450 Hanau, De
EP0609104B1 (en) * 1993-01-29 1998-05-20 Canon Kabushiki Kaisha Process for the formation of functional deposited films
US5356839A (en) 1993-04-12 1994-10-18 Midwest Research Institute Enhanced quality thin film Cu(In,Ga)Se2 for semiconductor device applications by vapor-phase recrystallization
US5436204A (en) 1993-04-12 1995-07-25 Midwest Research Institute Recrystallization method to selenization of thin-film Cu(In,Ga)Se2 for semiconductor device applications
US5441897A (en) 1993-04-12 1995-08-15 Midwest Research Institute Method of fabricating high-efficiency Cu(In,Ga)(SeS)2 thin films for solar cells
US5803976A (en) 1993-11-09 1998-09-08 Imperial Chemical Industries Plc Vacuum web coating
JP3571785B2 (ja) 1993-12-28 2004-09-29 キヤノン株式会社 堆積膜形成方法及び堆積膜形成装置
US5532102A (en) * 1995-03-30 1996-07-02 Xerox Corporation Apparatus and process for preparation of migration imaging members
US5820681A (en) * 1995-05-03 1998-10-13 Chorus Corporation Unibody crucible and effusion cell employing such a crucible
US5741547A (en) * 1996-01-23 1998-04-21 Micron Technology, Inc. Method for depositing a film of titanium nitride
JP3249408B2 (ja) 1996-10-25 2002-01-21 昭和シェル石油株式会社 薄膜太陽電池の薄膜光吸収層の製造方法及び製造装置
US6074487A (en) 1997-02-13 2000-06-13 Shimadzu Corporation Unit for vaporizing liquid materials
US6090207A (en) * 1998-04-02 2000-07-18 Neocera, Inc. Translational target assembly for thin film deposition system
US6053981A (en) * 1998-09-15 2000-04-25 Coherent, Inc. Effusion cell and method of use in molecular beam epitaxy
US7194197B1 (en) 2000-03-16 2007-03-20 Global Solar Energy, Inc. Nozzle-based, vapor-phase, plume delivery structure for use in production of thin-film deposition layer
US6372538B1 (en) 2000-03-16 2002-04-16 University Of Delaware Fabrication of thin-film, flexible photovoltaic module
US6310281B1 (en) 2000-03-16 2001-10-30 Global Solar Energy, Inc. Thin-film, flexible photovoltaic module
JP4704605B2 (ja) * 2001-05-23 2011-06-15 淳二 城戸 連続蒸着装置、蒸着装置及び蒸着方法
JP4593008B2 (ja) * 2001-05-23 2010-12-08 キヤノンアネルバ株式会社 蒸着源並びにそれを用いた薄膜形成方法及び形成装置
WO2003025245A1 (en) * 2001-09-14 2003-03-27 University Of Delaware Multiple-nozzle thermal evaporation source
US20030168013A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 Eastman Kodak Company Elongated thermal physical vapor deposition source with plural apertures for making an organic light-emitting device
JP4216525B2 (ja) * 2002-05-13 2009-01-28 株式会社ワコー 加速度センサおよびその製造方法
US6672538B2 (en) * 2002-05-23 2004-01-06 Sikorsky Aircraft Corporation Transmission for a coaxial counter rotating rotor system
TWI277363B (en) * 2002-08-30 2007-03-21 Semiconductor Energy Lab Fabrication system, light-emitting device and fabricating method of organic compound-containing layer
KR100889758B1 (ko) * 2002-09-03 2009-03-20 삼성모바일디스플레이주식회사 유기박막 형성장치의 가열용기
US6974976B2 (en) 2002-09-30 2005-12-13 Miasole Thin-film solar cells
DE10256909B3 (de) * 2002-11-30 2004-07-29 Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Chalkogenid-Halbleiterschicht mit optischer in-situ-Prozesskontrolle und Vorrichtung zur Verfahrensdurchführung
WO2004059032A1 (ja) * 2002-12-26 2004-07-15 Toppan Printing Co., Ltd. 真空蒸着装置及び蒸着フィルム製造方法
JP4493926B2 (ja) * 2003-04-25 2010-06-30 株式会社半導体エネルギー研究所 製造装置
JP2004353083A (ja) * 2003-05-08 2004-12-16 Sanyo Electric Co Ltd 蒸発装置
SE0400582D0 (sv) * 2004-03-05 2004-03-05 Forskarpatent I Uppsala Ab Method for in-line process control of the CIGS process
WO2005089330A2 (en) * 2004-03-15 2005-09-29 Solopower, Inc. Technique and apparatus for depositing thin layers of semiconductors for solar cell fabricaton
JP4476019B2 (ja) 2004-05-20 2010-06-09 東北パイオニア株式会社 成膜源、真空成膜装置、有機ｅｌ素子の製造方法
US7796320B2 (en) 2004-10-25 2010-09-14 The Regents Of The University Of California Stacked layer electrode for organic electronic devices
KR20060060994A (ko) * 2004-12-01 2006-06-07 삼성에스디아이 주식회사 증착 소스 및 이를 구비한 증착 장치
US20070227633A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 Basol Bulent M Composition control for roll-to-roll processed photovoltaic films
KR100784953B1 (ko) 2006-05-23 2007-12-11 세메스 주식회사 다수의 도가니를 이용한 유기발광소자 박막 제작을 위한선형증발원
CN101583741B (zh) * 2006-10-19 2011-09-28 索罗能源公司 用于光电薄膜制造的卷至卷电镀
JP5502069B2 (ja) * 2008-04-15 2014-05-28 グローバル ソーラー エナジー インコーポレーテッド 薄膜太陽電池セルを製造するための装置および方法

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