本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于對物體（２、１５）進(jìn)行退火的一種裝置（１）和一種方法。在此按本發(fā)明專利技術(shù)使用暫時的過程盒（１１），由此在投資成本低的同時克服了以往已知的退火的缺點，尤其實現(xiàn)了退火的高的可再現(xiàn)性和高的產(chǎn)量，從而在總體上以非常有利的成本實現(xiàn)退火過程。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的用于對物體進(jìn)行退火的裝置和一種按權(quán)利要求13前序部分所述的用于對物體進(jìn)行退火的方法。
技術(shù)介紹
退火方法以多種多樣的方式用在物體上，用于比如在薄膜太陽能電池上調(diào)節(jié)特定的化學(xué)的和/或物理的特性。因此基于黃銅礦半導(dǎo)體(比如Cdr^e2，簡稱“CIS”)的太陽能模塊屬于用于成本顯著更加有利的太陽能發(fā)電設(shè)備的前景極為廣闊的競爭產(chǎn)品。這樣的薄膜太陽能模塊作為主要的組成部分至少具有基片(比如玻璃、陶瓷、金屬薄膜或塑料薄膜)、第一電極(比如 Mo或者金屬氮化物)、吸收層(比如Cuhk2或者更為一般的(Ag、Cu) (In.Ga.Al) (Se、S)2)、 正面電極(比如ZnO或者SnO2)以及封裝和覆蓋材料(比如EVA/玻璃或者PVB/玻璃，其中 EVA代表乙烯-醋酸乙烯共聚物并且PVB代表聚乙烯醇縮丁醛)，其中下面相應(yīng)地注明用于特定的元素的化學(xué)符號，比如“Mo”代表鉬或者“Se”代表硒。其它的層比如處于玻璃與鉬之間的堿阻擋層或者吸收器與窗層之間的緩沖層可以用于提高效率和/或長期穩(wěn)定性。典型的薄膜太陽能模塊的另一個重要的組成部分是集成的串聯(lián)線路，所述串聯(lián)線路由單個太陽能電池構(gòu)成串聯(lián)連接的鏈并且由此能夠?qū)崿F(xiàn)更高的工作電壓。半導(dǎo)體吸收層(比如CIS)的制造需要最高的過程溫度，要求過程氣氛和溫度的最為精確的控制并且因此被看作是整個用于制造CIS太陽能模塊的過程順序的要求最高的和最昂貴的部分。為此以往使用不同的方法，所述方法主要可以劃分為兩類a)單階段方法(比如共汽化)和b)雙階段方法。單階段方法的典型特征是在高溫下同時對所有單個元件進(jìn)行涂覆并且形成晶體。 這不僅對過程控制比如層成分的同時控制、摻雜(通過鈉)、晶體生長、玻璃彎曲、大面積的均勻性的保持來說而且對于設(shè)備技術(shù)比如用于具有高熔點的銅和用于腐蝕性的硒的汽化工藝、在高真空中的過程處理、玻璃加熱的均勻性、高產(chǎn)量以及設(shè)備可用性也就是說顆粒產(chǎn)生的控制等等來說都導(dǎo)致很大的部分對立的挑戰(zhàn)。由此使成本足夠有利的且足夠可靠的制造過程的實現(xiàn)變得困難。對于所述雙階段方法來說，將涂覆和形成晶體分開。在先前幾乎以室溫對金屬成分(所謂的先驅(qū)層比如Cu和h)以及必要時對義進(jìn)行涂覆之后，以高達(dá)600°C的溫度在一個或者多個與涂覆分開的過程腔中形成涂層。涂覆部分能夠近似以室溫用傳統(tǒng)的和經(jīng)過驗證的PVD過程快速地并且以有利的成本來實現(xiàn)，而用于熱處理的第二過程部分則通常要求專用設(shè)備。為制造高質(zhì)量的黃銅礦半導(dǎo)體，這些專用設(shè)備必須設(shè)計用于對巨大的經(jīng)過涂覆的基片進(jìn)行均勻而快速的加熱或者冷卻、保證硫族元素( 和/或幻的足夠高的能夠控制的且能夠再現(xiàn)的分壓、確保無氧氣且無水蒸汽的并且顆粒少的過程氣氛。此外，在此應(yīng)該產(chǎn)生微小的保養(yǎng)開銷和很高的設(shè)備可用性，并且應(yīng)該保證揮發(fā)性的成分的盡可能少的冷凝或者因％或S化合物引起的腐蝕，并且防止環(huán)境受到有毒的過程成分和過程材料的影響。最后，投資成本應(yīng)該很少。歷史上第一種用來構(gòu)建太陽能模塊制造的雙階段過程比如按照US 4，798，660用經(jīng)過濺射的處于玻璃基片上的由Cu、( 和h構(gòu)成的先驅(qū)層(VorlSuferschicht)來開始。隨后在管式爐中，使這些基片的包(“批次”)在由在過程的第一階段中)和 H2S(在第二階段中)構(gòu)成的氣氛中經(jīng)受起反應(yīng)的退火及晶體形成過程(這種過程的第一種形式首次在 D. Tarrent、J. Ermer,Proc. 23rd IEEE PVSC(1993)第 372-378 頁中得到說明)。 盡管由此制造了商業(yè)上第一批黃銅礦太陽能模塊，但是對于將來的要求來說由此制造的半導(dǎo)體層的均勻性必須得到改進(jìn)并且由此太陽能模塊的效率必須得到提高。此外，這種方案很難在批量生產(chǎn)上實現(xiàn)。在大的太陽能模塊表面上的在世界范圍內(nèi)最高的效率同樣用雙階段過程來實現(xiàn)， 不過在該雙階段過程中作為先驅(qū)層不僅將Ciufe1和h而且也將％以元素的形式用PVD方法沉積在基片上并且隨后使其在快速的退火過程中(部分地在添加含S的過程氣體的情況下)進(jìn)行反應(yīng)。基礎(chǔ)的方法組成部分比如在EP 0 662 基礎(chǔ)的關(guān)于RTP (“快速熱處理 (rapid thermal processing"))硒化的專利)中得到說明。在這方面重要的是a)基片的快速加熱和b)降低到最低限度的過程室，所述過程室防止揮發(fā)性的硫族元素成分( 和/ 或S)及其與金屬成分的揮發(fā)性的反應(yīng)產(chǎn)物的損失。容積最小化的反應(yīng)容器的方案的實用的設(shè)計方案和改進(jìn)方案以及基于此的制造設(shè)備的構(gòu)造比如在EP 1 258 043(硒化盒)和WO 01/29901 A2(硒化設(shè)備的腔構(gòu)造)中得到說明。盡管用兩種最后提到的已知的方案能夠進(jìn)行太陽能模塊制造，但是這種方案很難套用到具有更高的產(chǎn)量的更大的腔上并且由此使必要地進(jìn)一步降低這些制造設(shè)備的成本變得困難。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的任務(wù)是，提供用于對物體進(jìn)行退火的一種裝置和一種方法，所述裝置和方法克服已知的爐子方案的上面提到的缺點，其中尤其應(yīng)該在投資成本盡可能少的同時實現(xiàn)退火的高的可再現(xiàn)性和高的產(chǎn)量，從而在總體上可以以更有利的成本實現(xiàn)退火過程。該任務(wù)按本專利技術(shù)用按權(quán)利要求1的裝置和按權(quán)利要求13的方法得到解決。有利的改進(jìn)方案相應(yīng)地在從屬權(quán)利要求中得到說明。事實令人驚訝地表明，上面所說明的任務(wù)可以通過以下方式來解決，即僅僅在退火腔本身內(nèi)部建立相對于處理腔的腔室降低到最低限度的過程室而不是比如象在EP 1 258 043中所說明的一樣在將物體放入退火腔中之前就已經(jīng)建立所述過程室。因而在此涉及物體的至少有待退火的部分的僅僅暫時的圈圍(Einhausimg)。這個在退火過程中的暫時的圈圍不僅對所定義的過程控制(比如硫族元素成分的分壓的獲得)來說很重要，而且也降低了反應(yīng)腔在腐蝕性的過程氣體或者氣態(tài)的腐蝕性的反應(yīng)產(chǎn)物下面的曝露程度。通過所述暫時的圈圍，一方面避免封閉的過程盒的使用，對于每個單個的物體或者說一系列物體來說應(yīng)該在將物體導(dǎo)入退火腔中之前設(shè)置所述過程盒。由此一方面降低成本并且另一方面提高可再現(xiàn)性，因為甚至在最為精確地制造過程盒時也存在常見的制造公差并且過程盒在很長時間里由于過程影響也會稍許發(fā)生不同的變化，由此在總體上無法保證精確地相一致的過程室。另一方面暫時的圈圍的使用允許比在過程盒中更為有效地對基片進(jìn)行冷卻，因為在使用永久的過程盒時由于對流降低而無法實現(xiàn)物體的快速冷卻。為避免物體的彎曲，尤其必須對物體的兩側(cè)進(jìn)行均勻的冷卻。這對于永久的過程盒來說在冷卻范圍內(nèi)只能以很小的機(jī)率來做到。對于暫時的過程盒來說，在冷卻范圍內(nèi)直接對物體上側(cè)面和物體的支座或者說物體下側(cè)面進(jìn)行冷卻，從而能夠獲得明顯更高的冷卻率。按本專利技術(shù)的裝置和按本專利技術(shù)的方法完全可以普遍地并且原則上為了對物體尤其大面積的經(jīng)過涂覆的基片進(jìn)行熱處理而在惰性氣體或反應(yīng)氣體氣氛中在近似正常壓力條件下使用。所述裝置和方法能夠在氣態(tài)的成分的所定義的分壓下實現(xiàn)快速的退火并且即使在長時間使用時也避免處理腔材料的腐蝕。按本專利技術(shù)的用于對至少一個物體尤其對具有至少兩個層的多層體進(jìn)行退火的裝置具有帶有腔室的處理腔、至少一個能源和過程罩，所述過程罩定義了過程室，所述物體能夠至少部分地布置在所述過程室中，其中所述過程罩相對于腔室的容積降低了過本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
１．用于對至少一個物體尤其對具有至少兩個層（２、１５）的多層體進(jìn)行退火的裝置（１），具有帶有腔室（１７）的處理腔（３）、至少一個能源（１０）和過程罩（１１），所述過程罩（１１）定義了過程室（１６），所述物體（２、１５）能夠至少部分地布置在該過程室（１６）中，其中，所述過程罩（１１）相對于所述腔室（１７）的容積減少了所述過程室（１６）的容積，在所述過程室（１６）中對所述物體（２、１５）的至少一部分進(jìn)行退火，其特征在于，所述過程罩（１１）至少構(gòu)造為靜止地布置在所述處理腔（３）中的蓋板（１２）。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·帕爾姆，
申請(專利權(quán))人：法國圣戈班玻璃廠有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：FR
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