用于對(duì)基質(zhì)進(jìn)行均勻的濕化學(xué)處理的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)基質(zhì)、尤其對(duì)太陽(yáng)能電池的基質(zhì)進(jìn)行濕化學(xué)處理的設(shè)備，包括至少一個(gè)容納裝置，其中至少一個(gè)基質(zhì)和至少一個(gè)工藝介質(zhì)能夠置入或者被置入所述至少一個(gè)容納裝置內(nèi)，其中所述至少一個(gè)基質(zhì)具有至少一個(gè)處理側(cè)，所述處理側(cè)與所述工藝介質(zhì)能夠形成或者形成有效連接。
【背景技術(shù)】
[0002]為了制造太陽(yáng)能電池，通過氣相噴鍍、濺鍍、通過電流沉積或者通過化學(xué)浴沉積使基質(zhì)涂覆有不同的金屬及半導(dǎo)體層以及緩沖層。
[0003]尤其在Cu (In，Ga) (S，Se) 2太陽(yáng)能電池(CIGS太陽(yáng)能電池)中，為了沉積η-半導(dǎo)體、所謂的緩沖層采用濕化學(xué)法，英文也稱作Chemical Bath Deposit1n(CBD)(化學(xué)浴沉積)。在此，所述緩沖層例如包括硫化鎘(CdS)、未摻雜的氧化鋅(ZnO)、硫化銦(III)(In2S3)和 / 或(Zn，Mg) O。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，緩沖層的涂敷在沉積反應(yīng)中進(jìn)行，其中部分相互抑制的不同反應(yīng)機(jī)理同時(shí)進(jìn)行。為了獲得所期望的反應(yīng)，濃度、溫度和流速都必須維持在狹窄的界限內(nèi)。
[0005]在此制造緩沖層時(shí)的挑戰(zhàn)在于，尤其在CdS沉積時(shí)在副反應(yīng)中所產(chǎn)生的、不期望的膠狀體不到達(dá)有待涂敷的基質(zhì)的表面。
[0006]因此現(xiàn)有技術(shù)中已知，要使所使用的工藝介質(zhì)保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如公開文DE 102005 025 123 Al公開了，黃銅型-銅銦砸(CIS)薄膜太陽(yáng)能電池以平放或者懸掛在試樣夾具中的方式置入腐蝕性熔液中并且暴露在該腐蝕性熔液中一定時(shí)間。這里所述溶液應(yīng)能夠手動(dòng)地通過磁攪動(dòng)器或者借助超聲波來運(yùn)動(dòng)。
[0007]作為替代方案，現(xiàn)有技術(shù)中已知，所述基質(zhì)運(yùn)動(dòng)到工藝介質(zhì)上方，從而使得所產(chǎn)生的膠狀體和其他所不期望的顆粒向下沉降。但這里要注意的是，在涂敷緩沖層時(shí)，所述工藝介質(zhì)的流速必須保持在狹窄的界限內(nèi)。為了形成相對(duì)于基質(zhì)的流體運(yùn)動(dòng)，在此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所述基質(zhì)以特定的傾斜度穿過所述工藝介質(zhì)，并且由橫向于基質(zhì)布置的輥?zhàn)訕?gòu)成的系統(tǒng)幾乎布置在有待涂敷的基質(zhì)上方。所述工藝介質(zhì)借助所述輥?zhàn)訖M向散布在所述基質(zhì)上方并且開始運(yùn)動(dòng)并且在所述基質(zhì)的整個(gè)平面上方運(yùn)動(dòng)直到下一個(gè)輥?zhàn)?。在那里重新橫向散布并且充分混合。但這有不足之處，即盡管所述輥?zhàn)又g可能存在僅輕微變化的流速，但在輥?zhàn)訁^(qū)域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)流速的變化。此外，所述輥?zhàn)颖仨毞浅Ｃ芗夭贾迷谒龌|(zhì)上方，從而使得在所述基質(zhì)較薄的情況下通過其完全彎曲來改變流動(dòng)特性。
[0008]因而值得期望的是，能夠使用這樣一種設(shè)備，其沒有現(xiàn)有技術(shù)中的不足并且尤其能夠可靠地為基質(zhì)涂層、尤其涂覆有緩沖層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]該任務(wù)由下述方式實(shí)現(xiàn):所述設(shè)備包括至少一個(gè)容納裝置，所述至少一個(gè)容納裝置包括至少一個(gè)帶有規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流元件，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的至少一個(gè)規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)沿著所述規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)引導(dǎo)所述工藝介質(zhì)，并且所述至少一個(gè)規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)能夠布置或者布置成相對(duì)于至少一個(gè)基質(zhì)的至少一個(gè)處理側(cè)對(duì)置并且以預(yù)先確定的固定的留空與其隔開，并且其中所述工藝介質(zhì)借助流動(dòng)產(chǎn)生裝置在所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)與所述至少一個(gè)基質(zhì)的至少一個(gè)處理側(cè)之間的間隙內(nèi)能夠運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)，并且/或者所述至少一個(gè)基質(zhì)的至少一個(gè)處理側(cè)沿著所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)能夠運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)，并且/或者所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)沿著所述至少一個(gè)基質(zhì)的至少一個(gè)處理側(cè)能夠運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)。
[0010]借助所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的根據(jù)本發(fā)明所規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)能夠影響所述工藝介質(zhì)沿著基質(zhì)的處理側(cè)的流動(dòng)。通過適當(dāng)?shù)剡x擇所述規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)尤其能夠?qū)崿F(xiàn)所述工藝介質(zhì)的均勻流動(dòng)。
[0011]工藝介質(zhì)這個(gè)概念應(yīng)該理解為下文中所有這些專業(yè)人員所已知的沉積溶液，例如堿性的吸附水溶液，所述吸附水溶液包含至少一種濃度在I到500mmol/l的金屬鹽，其中金屬來自Cd、In,Mg,Sn和Zn構(gòu)成的集合，或者所述吸附溶液包含一種濃度在30到2500mmol/
1、尤其200到1500mmol/l的給硫物質(zhì)的水溶液。這里作為示范列出的溶液僅被理解為示例性說明。對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員而言所公知的是，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備并不局限于所提到的工藝介質(zhì)。
[0012]在此根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)布置成與所述基質(zhì)的處理側(cè)對(duì)置并且隔開，以便在所述處理側(cè)與所述規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)之間形成工藝介質(zhì)的規(guī)定的流動(dòng)通道。
[0013]為了產(chǎn)生期望的流動(dòng)，所述工藝介質(zhì)本身能夠借助流動(dòng)產(chǎn)生裝置、例如噴嘴運(yùn)動(dòng)。作為替代方案或者補(bǔ)充方案，所述基質(zhì)的處理側(cè)在所述工藝介質(zhì)內(nèi)沿著所述規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)經(jīng)過并且由此形成必要時(shí)額外的流動(dòng)。作為替代方案或者補(bǔ)充方案當(dāng)然也可規(guī)定，所述規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)在所述工藝介質(zhì)內(nèi)運(yùn)動(dòng)并且由此產(chǎn)生規(guī)定的、必要時(shí)也是額外的沿著所述基質(zhì)的有待處理側(cè)的流動(dòng)。
[0014]在此，對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員而言公知的是，所述規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)與所述處理側(cè)之間的規(guī)定的間距幾乎可自由選定，例如依據(jù)所述基質(zhì)的規(guī)格、工藝介質(zhì)的期望流速、所選擇的工藝介質(zhì)和/或所選出的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)。這里尤其合適的是，間距在I到50mm之間、尤其在I到1mm之間。
[0015]因此，使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠在所述基質(zhì)的處理側(cè)上均勻地形成在無電流的涂層方法中所需要的最小流動(dòng)。通過所述工藝介質(zhì)的均勻流動(dòng)尤其能夠避免，膠狀體或者其他不期望的顆粒沉降在流動(dòng)的局部死區(qū)內(nèi)。此外，與橫流過濾器的工作原理相當(dāng)，膠狀體和其他不期望的顆粒在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備內(nèi)承受遠(yuǎn)離所述處理側(cè)的浮力。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備同樣使得，所述工藝介質(zhì)直至所述設(shè)備或者說所述工藝介質(zhì)的下一次凈化和/或所述工藝介質(zhì)必需更換的使用壽命顯著延長(zhǎng)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還實(shí)現(xiàn)了，能夠選擇容積小的容納區(qū)域，并且/或者與由現(xiàn)有技術(shù)公開的設(shè)備相比僅需要少量的工藝溶液。由于流動(dòng)缺少死區(qū)以及所產(chǎn)生的浮力，相當(dāng)大份額的膠狀體或者說其他不期望的顆粒能夠存在于所述工藝介質(zhì)內(nèi)，而不會(huì)影響沉積的質(zhì)量和沉降到基質(zhì)的處理側(cè)上。
[0017]所述基質(zhì)本身幾乎能夠根據(jù)所期望的應(yīng)用情況自由選擇，除了剛性基質(zhì)例如玻璃或者鋁外例如還可考慮聚酰胺基質(zhì)。在這種情況下，對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員而言公知的是，所述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備并不局限于某種特定的基質(zhì)。在此對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員而言公知的是，物料可由軋輥涂覆例如金屬薄膜、玻璃薄膜和/或塑料薄膜。但本發(fā)明尤其能夠包含或者設(shè)置太陽(yáng)能電池中所使用的基質(zhì)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式能夠有利的是，所述至少一個(gè)容納裝置具有至少一個(gè)底部元件、至少兩個(gè)對(duì)置的側(cè)面元件以及與所述底部元件對(duì)置的開口側(cè)，其中尤其所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件布置在所述底部元件上并且所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)布置在與所述底部元件對(duì)置的側(cè)面上。
[0019]可被證明為有利的是，通過形成流動(dòng)通道來引導(dǎo)工藝介質(zhì)的流動(dòng)，其中所述流動(dòng)通道包括基質(zhì)的處理側(cè)和容納裝置的側(cè)面元件以及底部元件。在此，側(cè)面元件和底部元件的說法僅被理解為示例性說明，以便更易于理解根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。所述底部元件當(dāng)然也可構(gòu)成側(cè)面元件，同樣也可設(shè)想，所述基質(zhì)的處理側(cè)構(gòu)成側(cè)面元件，其中所述基質(zhì)例如垂直地、尤其懸掛式地被置入容納區(qū)域中。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式能夠優(yōu)選的是，包括至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)裝置，所述運(yùn)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)并設(shè)置用于，使所述至少一個(gè)基質(zhì)的至少一個(gè)處理側(cè)沿著所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，其中所述至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)裝置尤其以至少一個(gè)真空吸收器的形式構(gòu)造并且/或者所述至少一個(gè)流動(dòng)產(chǎn)生裝置以磁攪動(dòng)器、超聲波發(fā)生器、擺動(dòng)元件或者振動(dòng)元件、螺旋槳推進(jìn)器、噴嘴和/或泵的形式構(gòu)造。
[0021]尤其采用真空吸收器已被證明為非常利于所述基質(zhì)的停下和運(yùn)動(dòng)。同樣也可優(yōu)選根據(jù)所選擇的基質(zhì)和所選擇的工藝溶液將流動(dòng)產(chǎn)生裝置構(gòu)造為磁攪動(dòng)器、超聲波發(fā)生器、擺動(dòng)元件或者振動(dòng)元件、螺旋槳推進(jìn)器、噴嘴和/或泵的形式。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式還能夠非常有利的是，所述至少一個(gè)導(dǎo)流元件的規(guī)定的表面結(jié)構(gòu)以尤其規(guī)律地呈波狀、塊狀、打孔和/或加固的表面結(jié)構(gòu)、球床和/或金屬網(wǎng)板的形式構(gòu)造。
[0023]上述這些表面結(jié)構(gòu)均已被證明為利于形成所述工藝介質(zhì)的期望的流動(dòng)。
[0024]尤其能夠優(yōu)選的是，所述至少一個(gè)基質(zhì)的至少一個(gè)處理側(cè)能夠被置入或者被置入所述至少一種工藝介質(zhì)中，其中所述至少一個(gè)基質(zhì)的、與所述處理側(cè)對(duì)置的側(cè)面、尤其所述至少一個(gè)基質(zhì)的側(cè)面邊緣不可被置入或者沒有置入所述至少一種工藝介質(zhì)中。
[0025]在此能夠優(yōu)選的是，所述與至少一個(gè)基質(zhì)的處理側(cè)對(duì)置的側(cè)面以及尤其所述至少一個(gè)基質(zhì)的側(cè)面邊緣能夠借助密封裝置相對(duì)于至少一種工藝介質(zhì)密封，其中尤其所述密封裝置以流體機(jī)械、尤其形式為螺旋槳推進(jìn)器或鼓風(fēng)機(jī)的流體機(jī)械的形式構(gòu)造，其壓力側(cè)至少局部、尤其垂直地能夠布置或者布置在所述至少一個(gè)容納區(qū)域的開口側(cè)上方。
[0026]因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了，所述基質(zhì)的僅僅一側(cè)與所述工藝介質(zhì)可形成或者形成有效連接。在此，所述容納區(qū)域的上側(cè)通過所述基質(zhì)本身密封。因此，有效的涂層能夠由基質(zhì)的僅僅一側(cè)在密封所述容納區(qū)域的同時(shí)形成。
[0027]密封不僅可被理解為所述容納區(qū)域的完全密封，也可被理解為所述容納區(qū)域的部分密封。
[0028]會(huì)帶來問題的是，例如在用CdS給基質(zhì)涂層作為緩沖層時(shí)，該層是有毒性的。因此，所形成的密封就是非常有利的。此外，根據(jù)本發(fā)明的流體機(jī)械借助很簡(jiǎn)單的手段就能夠避免出現(xiàn)有毒的蒸汽并且同時(shí)防止所述基質(zhì)的側(cè)面邊緣以及與所述處理側(cè)對(duì)置的側(cè)面與所述工藝介質(zhì)發(fā)生接觸。
[0029]根據(jù)本發(fā)明還可規(guī)定，所述至少一個(gè)容納區(qū)域的至少其中一個(gè)側(cè)面元件構(gòu)造為U型，其中U型的側(cè)面元件局部布置在所述至少一個(gè)基質(zhì)上方，并且在所述U型的側(cè)面元件內(nèi)可布置或者布置有吸出裝置(Absaugeinrichtung)。
[0030]尤其在工藝介質(zhì)有毒性的情況下其優(yōu)點(diǎn)在于，能夠避免出現(xiàn)有毒蒸汽。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式尤其可規(guī)定，包括至少兩個(gè)容納區(qū)域，其中