本發(fā)明的主題是針對在CSS法中使用的在坩堝與基底之間經(jīng)改進的孔板，該孔板尤其用在對CdTe薄層太陽能電池或者半成品的制造，并且通過優(yōu)化的熱排放特性有益于對基底進行均勻涂覆。

背景技術(shù)：

在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造薄層太陽能電池時，在基底，通常是玻璃上施布有透明的前接觸層或者前接觸層序列(例如TCO，transparent conducting oxide)。在該前接觸層上沉積有由純的或經(jīng)改型的CdS(硫化鎘)構(gòu)成的層，隨后將CeTe層(碲化鎘)沉積到該層上。然后實現(xiàn)涂覆后接觸層或者后接觸層序列。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，施布CdS層常常以CSS法(Close spaced sublimation)來實現(xiàn)，其中，具有預(yù)備的前接觸層的玻璃基底在真空中在具有CdS的坩堝上方運動。該坩堝被加熱并且使待氣相噴鍍的原料(CdS)從坩堝中蒸發(fā)(升華)，并且凝聚在基底的前接觸層上，該前接觸層相較于坩堝保持在較低的溫度上。

隨后的施布CdTe層同樣優(yōu)選借助CSS法來實現(xiàn)。

所述的處理方法以及還有以后的清洗、退火和封裝步驟根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)假設(shè)已知，并且不再詳細闡述。還假設(shè)了施布防反射層和保護層(例如，背側(cè)薄板或背側(cè)玻璃)。

在CdS沉積的CSS工藝中力求，盡可能將CdS層設(shè)計得要薄，以便限制該層引起的太陽能電池的光學(xué)性能的退化。然而同時必須確保， CdS層沒有缺陷(孔眼，pin holes)，由于這些缺陷可能會導(dǎo)致前接觸部與CdTe層之間短路。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選用60nm至200nm的CdS層厚度來滿足這兩個要求。

在CdTe沉積時，對層同樣力求具有盡可能恒定的厚度。CdTe的層厚度優(yōu)選在2000nm至10000nm，特別優(yōu)選在3000nm至5000nm。

在大規(guī)模的使用中，通過如下方式實現(xiàn)施布CdS層和CdTe層，即，加熱具有預(yù)備的前接觸層(其朝向坩堝的方向)的基底，并且以恒定的速度引導(dǎo)越過坩堝開口，從而構(gòu)造出均勻厚度的CdS或CeTe層。在CSS法中，基底具有溫度T1，在該溫度下，待施布的材料(CeS或CeTe)凝聚在基底表面上。為了使材料從坩堝中蒸發(fā)，在該坩堝中存在著溫度T2，在該溫度下，待施布的材料升華。該溫度T2明顯高于基底的溫度T1。

該工藝根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在相繼串聯(lián)的、被加熱的真空室內(nèi)實施，基底在由滾輪、傳送帶構(gòu)成的傳送系統(tǒng)上或在傳送框架中運動穿過真空室，該傳送框架在基底的側(cè)邊緣上支撐基底。

研究表明，在CSS法中，對氣相噴鍍的材料的吸附和解吸附力求達到平衡。該平衡依賴于基底溫度(準確的說是氣相噴鍍的層的溫度)。因此，為了達到所力求的層厚度，對基底溫度進行精確調(diào)節(jié)是必要的。

然而，當(dāng)基底在坩堝上方運動時，基底的溫度由于來自坩堝的熱入射而升高。這可以實現(xiàn)直至如下程度，即，在該程度中，降低了對待施布的材料的沉積，或者甚至反之亦然，并且因此使得待沉積的材料或者先前沉積的材料層重新蒸發(fā)。在當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)中，熱量必須經(jīng)由基底背側(cè)導(dǎo)走(冷卻)。隨著朝向坩堝的基底側(cè)越來越多的加溫的結(jié)果導(dǎo)致在各個層厚度區(qū)段上出現(xiàn)變化的溫度。然而要求的是，所有層沉積(從首先的納米到最后的微米)都要在受限的溫度范圍中執(zhí)行。

此外，在涂覆活動期間內(nèi)，也就是從填滿坩堝直至原料在坩堝中被完全蒸發(fā)，必須對坩堝溫度進行微調(diào)，以確保恒定的涂覆率(例如，起始例如是640℃，結(jié)束是680℃)。與之相關(guān)地，在活動進程中(由于坩堝的變化的熱輻射)基底溫度發(fā)生不期望的變化。因此力求，減少坩堝與基底之間的熱關(guān)聯(lián)。

為了達到對已蒸發(fā)的待施布的材料進行盡可能均勻的分布，常常在坩堝與基底之間布置有孔板。已蒸發(fā)的待施布的材料可以突破過該孔板，其中，使待施布的材料的分布均勻化。為了確保原料連續(xù)突破過孔板，對該孔板進行主動加熱，以防原料冷凝。優(yōu)選借助電阻加熱器來實現(xiàn)加熱，該加熱要么直接地要么間接地實施。在的文獻第4章第25-27頁中詳細地對孔板的性能、CSS法和工藝流程進行了闡述。

在第4.2節(jié)第28頁中解釋了“主要的改型方案是，使用涂覆有3mm厚FTO(SnO2:F)的玻璃基底，在該玻璃基底上還必須匹配蒸鍍時的溫度曲線，以便避免CeS層由于過長時間加熱而再蒸發(fā)”。

因此，在文獻中已經(jīng)顯露出，在CSS法中對基底(準確的說是已氣相噴鍍的原料)過于強烈的熱加溫是有問題的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，提出如下任務(wù)，即，在CSS法中減少對在坩堝上方的基底的熱加溫。

根據(jù)本發(fā)明，所提出的任務(wù)利用根據(jù)權(quán)利要求1的裝置來解決。該裝置的有利實施方式在回引的從屬權(quán)利要求中公開。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，孔板以面式且平坦地實施并且在坩堝開口與基底之間且與該基底平行地布置。當(dāng)前使用的孔板是由均質(zhì)的原料(例如，石墨、鉬)制成?？装宓暮穸仍?mm至10mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選約為5mm?？籽劬鶆虻匾不蛘甙凑崭纳仆扛簿|(zhì)性的圖案分布在孔板中。用于系統(tǒng)和孔板的外廓尺寸的實施方案或者為了設(shè)計這些孔眼所需的計算同樣在的文獻中獲得。具有區(qū)分性的特征是，孔眼在孔板邊沿上的數(shù)量大多會增加，這是因為多數(shù)材料在坩堝中部被蒸發(fā)，并且必須通過邊沿區(qū)域中的更多的孔眼數(shù)量來對此進行補償。然而，除了孔板中孔眼的數(shù)量外也可以改變孔眼直徑。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的孔板在所有的空間方向上(不僅是基底的方向而且也在坩堝的方向上)具有相同的熱性能，特別是具有相同的熱排放性能。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)置，將基底布置在具有與方向有關(guān)的熱性能的孔板上部。尤其地，相較于朝向坩堝的方向，孔板應(yīng)當(dāng)在朝向基底的方向上具有更小的熱排放能力。孔眼外廓尺寸和孔眼布置方案可以采用現(xiàn)有技術(shù)。

不同的熱排放能力通過在孔板的朝向坩堝和/或基底的側(cè)上的不同的原料又或者通過不同的原料性能(表面結(jié)構(gòu))來達到。熱排放能力被確定為熱排放度(在此：排放度)。對熱排放度的測量借助根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的措施來實現(xiàn)。因此，例如使用到發(fā)射溫度計(熱電堆)、輻射熱測量計或者量子探測器。

在第一優(yōu)選實施方式中，孔板的朝向坩堝的側(cè)具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)，而朝向基底的側(cè)是光滑的或者甚至是經(jīng)拋光的。粗糙化例如可以通過噴砂來生成。

在另一優(yōu)選實施方式中，用具有比孔板原料更高的排放度的原料對孔板的朝向坩堝的側(cè)進行涂覆。

在又一優(yōu)選實施方式中，用具有比孔板原料更低的排放度的原料對孔板的朝向基底的側(cè)進行涂覆。

另一優(yōu)選實施方式設(shè)置，用具有比孔板原料更高的排放度的原料對孔板的朝向坩堝的側(cè)進行涂覆，并且用具有比孔板原料的更低的排放度的原料對孔板的朝向基底的側(cè)進行涂覆。

優(yōu)選實施方式設(shè)置，孔板多層地、優(yōu)選兩層或三層地制成，其中，具有低排放度的原料朝向基底。為了減少穿過孔板的熱傳導(dǎo)，有利的改進方案在這些層的至少兩個之間具有自由空間，又或者在這些層的至少兩個之間具有隔熱材料的布置方案。

上面提到的用于提高在坩堝側(cè)上的熱排放度的措施可以與用于降低在基底側(cè)上的熱排放度的措施根據(jù)技術(shù)上的要求進行組合，并且反之亦然。

關(guān)于熱排放度的數(shù)據(jù)可以從向公眾開放的參考材料或者數(shù)據(jù)庫中獲得。同樣地，測量措施在現(xiàn)有技術(shù)中提供。

在優(yōu)選實施方式中，孔板由具有如下原料厚度的石墨構(gòu)成，該原料厚度優(yōu)選在3mm至10mm的范圍中，特別優(yōu)選在4mm至8mm的范圍中，并且十分特別優(yōu)選在5mm至7mm的范圍中。

具有如下原料的涂覆部優(yōu)選在100nm至0.1mm的厚度范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在150nm至50μm的范圍內(nèi)并且十分特別有選在300nm至10μm的范圍內(nèi)，這些原料具有不同于孔板原料的排放度。在朝向坩堝的方向，涂覆部可以實施為黑化部(SiC，石墨)。在朝向基底的方向，涂覆部可以實施為亮化部(Al₂O₃)或者鏡面部。適用于涂覆的原料不對工藝進行污染。這些原料常常是具有天然粗糙度的氧化的或陶瓷的原料。此類原料優(yōu)選是：Al₂O₃、SiC或高溫石墨。

在另一優(yōu)選實施方式中實施由上面提到的原料厚度的石墨制成的孔板，并且在朝向基底的方向上配設(shè)有面式放置的且具有與孔板相對應(yīng)的開口的板。該板優(yōu)選由鉬制成，并且在此優(yōu)選具有0.05mm至1.5mm的厚度，特別優(yōu)選0.075mm至1.25mm的厚度，并且十分特別優(yōu)選0.1mm至1mm的厚度。在優(yōu)選的實施方式中，該板的開口大于孔板的開口。因此，有利地防止了由于凝聚在板上的涂覆原料遮蓋住開口。此外，優(yōu)選的是，為此加熱該板(直接或間接)。在其它有利實施方式中，在孔板與板之間存在有自由空間(1mm至3mm)，其中，孔板和/或板具有局部的間隔保持器，該間隔保持器負責(zé)孔板和板保持恒定的間距。優(yōu)選使用的實施方式將間隔保持器設(shè)置為圍繞開口的圍邊。在此特別有利的是，圍繞開口確保有導(dǎo)熱的接觸部，該導(dǎo)熱的接觸部使板的溫度，尤其是在開口的區(qū)域內(nèi)與孔板的溫度相符。這有利于，避免涂覆原料淤積在板的開口區(qū)域內(nèi)。該實施方式的進一步改進方案在自由空間中具有熱抑制原料。例如碳纖維或玻璃纖維可以用作熱抑制原料。如此構(gòu)造的多層式的孔板具有有利減少了的熱傳導(dǎo)。

附圖說明

圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的在具有呈顆粒狀的待蒸發(fā)的材料(31)的坩堝(3)上方的孔板的實施方式的系統(tǒng)。在此，孔板(2)由本來的孔板(2)和布置在該孔板上的板(21)構(gòu)成，該板通過間距(22)與本來的孔板(2)隔開。在孔板(2)上部示出了在其空間分布中均勻化的已蒸發(fā)的材料(33)。隨后，該材料凝聚在以速度(11)連續(xù)運動的基底下側(cè)上；

圖2a示意性示出根據(jù)本發(fā)明的具有在朝向基底的側(cè)上的涂覆部(24)的孔板(2)，該側(cè)相較于孔板(2)的朝向坩堝的未涂覆的側(cè)具有更低的熱排放度；

圖2b示意性示出根據(jù)本發(fā)明的具有在朝向坩堝的側(cè)上的涂覆部(25)的孔板(2)，該側(cè)相較于孔板(2)的朝向基底的未涂覆的側(cè)具有更高的熱排放度；

圖2c示意性示出根據(jù)本發(fā)明的具有在朝向基底的側(cè)上的涂覆部(24)和在朝向坩堝的側(cè)上的涂覆部(25)的孔板(2)。在朝向基底的側(cè)上的涂覆部(24)相較于孔板(2)的未經(jīng)涂覆的原料具有更低的熱排放度，而在朝向坩堝的側(cè)上的涂覆部(25)相較于孔板(2)的未經(jīng)涂覆的原料具有更高的熱排放度。

具體實施方式

具有外廓尺寸(1600mm×1200mm×3.2mm)的基底(1)涂覆以作為透明的前接觸層的厚度為250nm的由氧化銦錫(ITO)構(gòu)成的層。

然后，將具有向下取向的前接觸層的基底(1)引入到一系列的真空室中或引入到具有不同區(qū)段但連續(xù)的真空室中?；自诘谝徽婵帐?第一區(qū)段)中被加熱到500℃的溫度。這借助合適的加熱裝置來實現(xiàn)，而靜止在傳送裝置(未示出)上的基底(1)由該傳送裝置運動穿過第一真空室(或者真空室的第一區(qū)段)?；椎竭_緊接著的真空室(或者緊接著的區(qū)段)并且繼續(xù)由傳送裝置(運動速度1.5m/min)以0.5cm的間距在具有呈顆粒狀的CdS(31)的坩堝(3)上方運動。坩堝(3)達到基底(1)的整個寬度(垂直于傳送方向(11))，并且沿著傳送方向(11)延伸了17cm的長度。坩堝(3)中的CdS(31)被加熱到620℃并且升華。上升的氣體(32)突破過6mm厚度的孔板(22)并且凝聚在基底(1)的前接觸層上。在上升的氣態(tài)的CdS(32)突破過孔板(2)的開口(23)時，該上升的氣態(tài)的CdS在空間分布中在孔板(2)上部均勻化。孔板(2)由5mm原料厚度的石墨構(gòu)成，并且具有直徑3mm的圓形的開口(23)。在朝向坩堝的側(cè)上，孔板(2)被粗糙化。朝向基底的側(cè)具有1mm的鉬板(21)，該鉬板具有與孔板(2)相對應(yīng)的開口。由于有鉬板(21)，所以被加熱的孔板(2)沒 有直接輻射到基底(1)上。位于孔板(2)與基底(1)之間的鉬板(21)屏蔽住基底。因為孔板(2)的下側(cè)被粗糙化，所以實現(xiàn)了孔板(2)的高熱優(yōu)選的輻射朝向坩堝(3)返回?？装?2)的石墨部分的上側(cè)是光滑的，并且將已經(jīng)非常少的熱量傳遞到布置在該孔板上方的鉬板(21)上。

在坩堝中有規(guī)律地填滿CdS顆粒的框架內(nèi)，也對以能摘除的方式放置在坩堝上的孔板(2)進行清洗，并且清除掉沉積物。

當(dāng)基底(1)經(jīng)過坩堝(3)時，前接觸層具有完全的(除了在置放部位上)、均勻的由具有65nm厚度的CdS構(gòu)成的層(未示出)。在施布該CdS層之后，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)對基底(1)的進一步加工。為此，基底(1)在500℃的情況下被運送到緊接著的處理室中。因此從現(xiàn)在起，同樣以CSS法并且在使用根據(jù)本發(fā)明的孔板(2)的情況下，施布具有5000nm厚度的CdTe層。然后，利用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法實現(xiàn)施布一個后接觸層或若干個后接觸層。在此，后接觸層由匹配層和本來的接觸層組成的層序列構(gòu)成。在此，匹配層由通過NP腐蝕CdTe層形成的Te(50nm)構(gòu)成，然后，將作為本來的接觸層的Mo層(250nm)沉積到匹配層上。

然后，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)另外的加工步驟。

引用的非專利文獻

Mathias博士論文“對CeTe-CdS異質(zhì)太陽能電池的材料學(xué)研究”，耶拿大學(xué)，2009年，

http://www.db-thueringen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-18406/H％C3％A4drich/Dissertation.pdf(鏈接狀態(tài)2013年11月26日)

附圖標記列表

1 基底

11 基底的運動方向

2 孔板

21 板

22 在孔板與板之間的間距

23 孔板中的開口

24 孔板基底側(cè)的涂覆部

25 孔板坩堝側(cè)的涂覆部

3 坩堝

31 待氣相噴鍍的材料的顆粒

32 升華的待氣相噴鍍的材料從顆粒中上升

33 突破過孔板后的升華的待氣相噴鍍的材料