热处理系统和实施热处理的方法以及使用相同方法制备cigs太阳能电池的方法
热处理系统和实施热处理的方法以及使用相同方法制备cigs太阳能电池的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种CIGS太阳能电池，并且更具体地涉及一种用于形成光吸收层的热处理系统，以及实施热处理的方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池通过使用半导体的特性将光能转换为电能。
[0003]如果简略地说明太阳能电池的结构和原理，太阳能电池包括由P型半导体和N型半导体相结合的PN节结构。当太阳光入射入太阳能电池，由于入射太阳光的能量，太阳能电池的内部产生空穴和电子。由于形成在PN节内的电场，空穴漂移至P型半导体，并且电子漂移至N型半导体，由此产生电动势。
[0004]太阳能电池可以分为块状太阳能电池和薄膜太阳能电池。
[0005]所述块状太阳能电池可以通过使用例如硅的半导体材料的基片来制造，并且薄膜太阳能电池可以通过在玻璃基片上形成薄膜半导体层来制造。
[0006]所述薄膜太阳能电池以用于光吸收层的材料为基础可以分为硅薄膜太阳能电池和混合物薄膜太阳能电池。并且，所述混合物薄膜太阳能电池可以被分为II1-V太阳能电池和CIGS太阳能电池。
[0007]所述CIGS太阳能电池使用了由铜、铟、镓和砸的混合物而形成的光吸收层。
[0008]以下，参考附图描述了相关文献的CIGS太阳能电池。
[0009]图1是说明相关文献的CIGS太阳能电池的横截面图。
[0010]如图1所示，相关文献的CIGS太阳能电池可以包括基片1、后电极(rearelectrode) 2、光吸收层3、缓冲层4和前电极5。
[0011]所述后电极2形成于所述基片I上。通常后电极2由钼制造。所述光吸收层3形成于所述后电极2上，并且光吸收层3由铜、铟、镓和砸的混合物制造。所述缓冲层4形成于所述光吸收层3上，通常缓冲层4由硫化镉(Cds)制造。所述前电极5形成于所述缓冲层4上，并且所述前电极5由透明导电氧化物(TCO)制造。
[0012]相关文献的CIGS太阳能电池可以通过在所述基片I上形成钼的后电极2，在所述后电极2上形成多层的前导层，所述多层的前导层包括铜-镓的第一前导层和铟的第二前导层；通过砸气氛下的热处理形成CIGS的光吸收层3 ;在所述光吸收层3上形成硫化镉的缓冲层4，并且在缓冲层4上形成透明导电氧化物的前电极5来制备。
[0013]所述CIGS太阳能电池的一个要点是CIGS的光吸收层。为了改进太阳能电池的效率和产量，必须找到用于形成光吸收层3的最佳方法。尤其是，如上文所提及的，所述光吸收层3通过沉积前导层，并且对其实施高温热处理形成。因此，改进热处理的效率是非常重要的。
[0014]然而，相关文献的用于热处理的系统在对前导层的热处理上具有缺陷。
[0015]尤其是，已经提出的韩国申请，公开号P2011-0121443，涉及一种用于大尺寸基片的热处理系统。然而，在整个反应空间，用于热处理步骤的温度分布是不均匀的，并且反应气体的浓度分布也是不均匀的。
【发明内容】
[0016](要解决的技术问题)
[0017]因此，考虑到上述问题，本发明已经完成，并且本发明的目的是提供一种热处理系统，其使得在整个用于热处理步骤的反应空间的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度分布成为可能，并且提供了使用相同方法制造CIGS太阳能电池的方法。
[0018](解决问题的技术方案)
[0019]为实现这些目的和其他优点，以及根据本发明的目的，如在此具体化和概括地描述的，提供了一种热处理系统，其可以包括具有反应空间的反应室；围绕所述反应室的外部室；所述外部室从所述反应室以预定的间隔设置；设置为用于打开或者关闭反应室的反应空间的门室；以及用于循环反应室的反应空间内部的气流的气流调节装置；其中，所述气流调节装置包括驱动轴，与所述驱动轴连接的气流抽吸单元，以及与所述气流抽吸单元连接的气流排出单元，其中，在反应空间内部的气流通过操作所述驱动轴被吸入气流抽吸单元，然后通过气流排出单元排出，以循环反应空间内的气流。
[0020]在本发明的实施例的另一方面中，提供一种实施热处理的方法，其可以包括将反应室内的气体更换为惰性气体；逐步提高反应室内的温度；并且供应反应气体至反应室内部；保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；以及冷却反应室的内部，其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置；其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。
[0021 ] 在本发明的实施例的另一方面中，提供一种制备CIGS太阳能电池的方法，其可以包括:在基片上形成后电极；在后电极上形成前导层；通过对所述前导层实施热处理形成光吸收层；在光吸收层上形成缓冲层，以及在所述缓冲层上形成前电极；其中，用于前导层的热处理包括:将反应室内的气体更换为惰性气体；逐步提高反应室内的温度；并且供应反应气体至反应室内部；保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；并且冷却反应室的内部，其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置；其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。
[0022](有利效果)
[0023]根据本发明，气流通过操作气流调节装置，在反应室的反应空间内循环，从而可能实现整个反应空间内的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度分布。
【附图说明】
[0024]图1是说明相关文献的CIGS太阳能电池的横截面图。
[0025]图2是说明根据本发明的一个实施例的热处理系统的横截面图。
[0026]图3(a)是根据本发明的一个实施例的气流调节装置的前视图；
[0027]图3 (b)是沿图3 (a)的A-A线的横截面图；以及
[0028]图3 (C)是沿图3 (a)的B-B线的横截面图
[0029]图4(a)和4(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置的侧视图。
[0030]图5(a)和5(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置的相对应的前视和侧视图。
[0031]图6(a)和图6(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置的侧视图。
[0032]图7说明了依照操作根据本发明的一个实施例的气流调节装置的气流的循环。
[0033]图8是根据本发明的一个实施例的热处理的进度表。
[0034]图9(a)至9(e)是说明根据本发明的一个实施例的制备CIGS太阳能电池的方法的横截面图。
【具体实施方式】
[0035](形成发明基础的发现)
[0036]现在本发明的优选实施例将被详细说明，其中的例子在附图中说明。
[0037]图2是说明根据本发明的一个实施例的热处理系统的横截面图。
[0038]如图2所示，根据本发明的一个实施例的所述热处理系统可以包括外部室100，加热器模块200，隔热构件250，反应室300，门室400，气流调节装置450，密封构件500，内部冷却系统600，外部冷却系统700，气体排放单元800，以及气体供应单元900。
[0039]所述外部室100，其形成了所述热处理系统的外部结构，围绕反应室300。更详细地，外部室100在其从所述反应室以预定的间隔设置的情况下，围绕反应室300，由此在外部室100和反应室300之间预备了预定的缓冲空间150。
[0040]所述加热器模块200供应热量至反应室300。所述加热器模块200可以包括第一加热器模块200a和第二加热器模块200b。
[0041]所述第一加热器模块200a形成于在外部室100和反应室300之间预备的缓冲空间150内。所述第二加热器模块200b形成于所述门室400的前部，所述门室400面向反应室300的反应空间。
[0042]形成于相对大的区域的所述第一加热器模块200a可以包括多个设置在反应室的外围内的不同位置的加热器，在此情况下，可以通过独立地控制多个加热器中的每一个加热器的温度，保持反应室300内部的整个区域内的均匀的温度。
[0043]所述隔热构件250将所述加热器模块200所产生的热量传递至反应室300， 而不排放至外部。所述隔热构件250可以包括第一隔热构件250a和第二隔热构件250b。
[0044]所述第一隔热构件250a防止所述第一加热器模块200a所产生的热量被传输至外部室100 ;其中，所述第一隔热构件250a设置在第一加热器模块200a和外部室100之间。所述第一隔热构件250a可以与第一加热器模块200a形成为一体。
[0045]所述第二隔热构件250b防止第二加热器模块200b所产生的热量被传输至门室400，其中，第二隔热构件250b设置在第二加热器模块200b和门室400之间。所述第二隔热构件250b可以与所述第二加热器模块200b形成为一体。
[0046]所述反应室300具有用于对放置于船形物(B)上的多个基片实施热处理的反应空间。所述反应室300可以由良好的耐腐蚀性能的材料形成，即忍耐高腐蚀性的反应气体的材料，例如石英、耐腐蚀的金属或非金属材料。
[0047]所述门室400设置为用于打开或者关闭反应室300的反应空间。所述门室400与传送装置连接，因此，反应室300的反应空间可以通过操作传送装置来打开或关闭。更详细地，传送装置可以包括前-后侧传送装置，其使得所述门室400临近或远离所述反应室300，以及左-右侧传送装置，其将门室400从面对反应室300的反应空间的位置传送至不面对反应室300的反应空间的位置，但是不限于这个结构。所述传送装置可以包括本领域技术人员一般所知的各种各样的传送装置。
[0048]所述气流调节装置450设置为面对所述反应室300的反应空间，其中，所述气流调节装置450调节反应空间的气流。更详细地，所述气流调节装置450设置在门室400的前部。尤其是，所述气流调节装置450可以设置于所述第二加热器模块200b的前部，并且被固定于所述门室的前部，但不是必须的。所述气流调节装置450可以设置于所述门室400的相对侧，即处于反应室300的后部。
[0049]所述气流调节装置450循环在所述反应室300的反应空间内的气流，由此实现在整个反应空间内的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度。所述气流调节装置450可以形成为空气流量循环风扇。所述气流调节装置450可以由良好的耐腐蚀性能的材料形成，即忍耐高腐蚀性的反应气体的材料，例如石英、耐腐蚀的金属或非金属材料。
[0050]所述密封构件500防止反应室300的反应气体排出至外部。在所述反应室300内部，提供了高毒性和高可燃性的反应气体。如果排出至外部的反应气体与氧气发生反应，很可能发生爆炸。因此，所述密封构件500是用于防止反应室300的反应气体排出至外部。
[0051]所述密封构件500可以密封外部室100和反应室300之间，以及反应室300和周围空气之间的空间。所述密封构件500可以包括法兰510、轴环(collar) 520和O形环530。
[0052]所述法兰510与O形环530 —起可以密封外部室100和所述反应室300之间的空间。更详细地，所述法兰510的一端与从外部室100的一端突出的凸起101相连，并且法兰510的另一端连接到反应室300的外壁。尤其是，第一 O形环530a形成在法兰510的一端和从外部室100的一端突出的凸起101之间，并且第二 O形环530b形成在法兰510的另一端和所述反应室300的外壁之间。因此，所述外部室100和反应室300之间的空间可以通过法兰510，第一 O形环530a和第二 O形环530b的结合而被密封。
[0053]所述轴环520与O形环530 —起可以密封反应室300和周围大气之间的空间。更详细地，所述轴环520的一端与法兰510连接，并且轴环520的另一端与所述门室400连接。尤其是，第三O形环530c形成在轴环520的一端和法兰510之间，并且第四O形环530d形成在轴环520的另一端和门室400之间。因此，所述法兰510和门室400之间的空间可以通过轴环520、第三O形环和第四O形环的结合而被密封，由此密封反应室300和周围大气之间的空间。
[0054]如上文所提及的，O形环530可以包括第一 O形环530a，第二 O形环530b，第三O形环530c和第四O形环530d。每一个O形环530a，530b，530c和530d都可以通过多个O形环的结合来形成。
[0055]所述内部冷却系统600能短时间内冷却所述反应室300的内部，由此缩短总加工时间。如果反应在反应室300的内部完成，必须将具有放置于其上的多个基片的船形物从反应室300卸载，在此情况下，由于多个基片(S)和船形物(B)已经被加热到高的温度，因此，首先冷却反应室300的内部，然后将船形物⑶从所述反应室300卸载。如果自然冷却反应室300的内部，冷却具有高热容量的所述船形物(B)和多个基片(S)需要5至10小时。即，如果使用自然冷却方法，总加工时间增加，从而使得产量下降。为了使反应室300的内部在短时间内冷却，需采用所述内部冷却系统600。
[0056]所述内部冷却系统600可以包括第一循环管610，第一热交换装置620，第一循环装置630以及截流阀640a和640b。
[0057]所述第一循环管610的一端连接密封构件500，更具体地，连接轴环520的一侧；并且所述第一循环管610的另一端连接轴环的另一侧。尤其是，通孔形成在连接至第一循环管610的轴环的一侧和另一侧中的每一个上，由此所述反应室300的内部与第一循环管610通过所述通孔连通。因此，所述反应室内的气体，更特别地，所述反应室内的惰性气体可以通过所述第一循环管610循环。
[0058]所述第一热交换装置620连接第一循环管610。因此，在通过第一循环管610循环的惰性气体通过第一热交换装置620冷却的情况下，冷却后的惰性气体传输到反应室300内。
[0059]所述第一循环装置630连接第一循环管610，由此根据操作第一循环装置630，所述惰性气体在所述反应室300的内部和所述第一循环管610之间循环。所述第一循环装置630可以是泵或鼓风机。
[0060]所述截流阀640a和640b连接第一循环管610，由此阻止所述反应室300内的反应气体的循环。在排出继续保持所述反应室300内部的完全反应的反应气体后，操作所述内部冷却系统600，并且供应所述惰性气体至所述反应室300内。因此，需要在惰性气体供应至所述反应室300内部之前阻止反应气体的循环，由此采用了截流阀640a和640b。所述截流阀640a和640b可以包括形成于所述轴环520和第一热交换装置620之间的第一截流阀640a，和形成于所述轴环520和第一循环装置630之间的第二截流阀640b。
[0061]所述外部冷却系统700和内部冷却系统600 —起可以在短时间内冷却所述反应室300的内部，由此缩短总加工时间。
[0062]如果冷却反应室300的内部和所述反应室300的外壁，可能实现所述反应室300内部的冷却速度的增加。因此，采用所述外部冷却系统700来冷却所述反应室300和所述外部室100之间的缓冲空间150。
[0063]所述外部冷却系统700可以包括第二循环管710，第二热交换装置720，和第二循环装置730。
[0064]所述第二循环管710的一端与所述外部室100的一侧相连，并且所述第二循环管710的另一端与所述外部室100的另一端相连。通孔形成在外部室100的一侧和另一侧中的每一个上，并且与所述第二循环管连接。由此，缓冲空间和第二循环管710之间通过通孔连通。因此，所述缓冲空间的惰性气体可以通过所述第二循环管710循环。
[0065]尤其是，所述第二循环管710的一端和另一端可以通过形成于所述外部室100内的通孔穿透所述第一绝热构件250a和第一加热器模块200a，因此，通过所述第二循环管710循环的所述惰性气体被传输至所述反应室300和所述第一加热器模块200a之间的空间，这能够有效地冷却所述反应室300的外壁。
[0066]所述第二热交换装置720连接第二循环管710。因此，在通过所述第二循环管710循环的所述惰性气体通过所述第二热交换装置720被冷却的情况下，所述冷却后的惰性气体被传输至所述缓冲空间的内部。
[0067]所述第二循环装置730连接第二循环管710，由此，根据操作所述第二循环装置730，所述惰性气体在所述缓冲空间150和所述第二循环管170之间循环。所述第二循环装置730可以是泵或鼓风机。
[0068]所述气体排放单元800排放所述反应室300内部的气体，或者排放继续保持所述反应室300内部的完全反应的反应气体。所述气体排放单元800与所述密封构件500连接，更具体地，与所述轴环520连接。尤其是，通孔形成于轴环520内，并与所述气体排放单元800连接，由此所述反应室300的内部和所述气体排放单元800之间通过通孔连通。
[0069]所述气体供应单元900供应惰 性气体或反应气体至所述反应室300的内部。所述气体供应单元900与所述密封构件500连接，更具体地，与所述轴环520连接。尤其是，通孔形成于轴环520内，并与所述气体供应单元900连接，由此所述反应室300的内部和所述气体供应单元900之间通过通孔连通。
[0070]所述气体排放单元800和气体供应单元900中的每一个可以设置有与所述轴环520连接的额外的管。然而，所述气体排放单元800和所述气体供应单元900可以被设置为从与轴环520连接的一个管分叉的结构。
[0071]图3(a)是根据本发明的一个实施例的气流调节装置的前视图；图3(b)是沿图3(a)的A-A线的横截面图；以及图3(c)是沿图3(a)的B-B线的横截面图。
[0072]如图3(a)至3(c)所示，根据本发明的一个实施例的所述气流调节装置450可以包括驱动轴451，气流抽吸单元453，以及气流排出单元455。
[0073]所述驱动轴451形成于所述气流调节装置450的中心，由此用于转动所述气流调节装置450。所述驱动轴451与驱动装置(未示出)连接，并且所述驱动轴451通过操作所述驱动装置转动。
[0074]所述气流抽吸单元453设置为用于抽吸所述反应室300内的气流，并且所述气流抽吸单元453与所述驱动轴451连接。所述气流抽吸单元453具有倾斜的表面453a。沿着所述倾斜的表面453a被抽吸的气流移动，并被输送至所述气流排出单元。所述倾斜的表面453a可以从所述驱动轴451的一端至所述气流排出单元455形成为直线。所述驱动轴451与所述气流抽吸单元453的中心连接，由此所述气流抽吸单元453形成为锥形的形状。
[0075]所述气流排出单元455排出从所述气流抽吸单元453，向所述反应室300的内壁被传输的气流。所述气流排出单元455与所述气流抽吸单元453连接。所述气流排出单元455可以包括气流路径部456和气流导向部457。
[0076]所述气流路径部456与所述气流抽吸单元453的一端连接，即，所述气流路径部456对气流起路径作用。所述气流路径部456可以包括与气流抽吸单元453连接的第一气流路径部456a和从所述第一气流路径部456a以预定的间隔设置的第二气流路径部456b。
[0077]所述第一气流路径部456a与所述气流导向部457的下侧面连接；并且所述第二气流路径部456b与所述气流导向部457的上侧面连接。因此，所述气流在所述第一气流路径部456a和第二气流路径部456b之间的空间内移动。从前视图中，所述第一气流路径部456a和第二气流路径部456b中的每一个都形成为甜甜圈形平面板的结构。
[0078]所述气流导向部457设置为用于将朝向所述反应室300的内壁，移动到所述气流路径部456的气流均匀地排出。所述多个气流导向部457与所述气流路径部456连接。所述气流导向部457形成为在所述第一气流路径部456a和第二气流路径部456b之间的薄的分隔结构，以使得气流的路径被分为多个子路径，由此均匀地排出气流。图3(a)示出了直线形的气流导向部457，但不是必须。例如，从前视图，所述气流导向部457可以形成为曲线形结构。
[0079]下面将描述所述空气流动调节装置450的操作
[0080]当所述驱动轴451转动时，所述反应室300内的气流被吸入所述气流抽吸单元453。被吸入的气流沿着所述气流抽吸单元453的倾斜的表面运动之后，所述气流被传输至所述气流排出单元455。然后，当传输至所述气流排出单元455的气流在由所述第一气流路径部456a、第二气流路径部456b和气流导向部457所定义的空间内移动时，所述气流朝向所述反应室的内壁被均匀地排出，并且朝向所述反应室的内壁被排出的气流朝着所述门室的相对方向移动(参见图2的“400”)。因此，所述反应室300内部的气流通过所述气流调节装置450循环。对气流的循环的详细描述将在后面描述。
[0081]图4(a)和4(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置450的侧视图。其示出了当所述气流在其被抽吸期间可能停滞在中心时，能够最小化发生问题的结构。即，如本发明上文所描述的实施例中，形成在所述气流抽吸单元453的中心的所述驱动轴451具有一个平坦的端部，以使得在所述端部，直的气流发生反射，并且因此抽吸的气流与反射的气流相碰撞，由此产生静止的气流的问题。为了克服这个问题，可以优选图4(a)中的结构。
[0082]除了与所述驱动轴451所连接的所述气流抽吸单元453具有尖锐端453b之外，图4(a)的所述气流调节装置450与图3(a)到3 (c)的气流调节装置450相同。如图4(a)所示，所述气流调节装置450的尖锐端453b附加地设置于所述驱动轴451上，由此，通过所述气流抽吸单元抽吸的气流沿着所述倾斜的表面453a移动，而不在所述尖锐端453b上静止。所述尖锐端453b可以包括与所述倾斜表面453a相同的倾角。
[0083]除了所述驱动轴451具有尖锐端之外，图4(b)中的所述气流调节装置450与图3(a)到3(c)的气流调节装置450相同。如图4(b)所示，由于所述驱动轴451的尖锐端露出在外部，通过所述气流抽吸单元抽吸的气流沿着倾斜的表面453a移动，而不在所述驱动轴451的尖锐端上静止。所述驱动轴的尖锐端可以包括与所述倾斜表面453a相同的倾角。
[0084]图5(a)和5(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置450的相对应的前视和侧视图，其示出了当所述气流朝向所述反应室300的内壁被排出时，能够易于将所述气流移动到门室的相对方向的结构(参见图2的“400”)。
[0085]除了附加设置的气流改变单元459之外，所述气流调节装置450与图3 (a)到3 (c)的气流调节装置450相同。
[0086]如图5(a)和(b)所示，所述气流改变单元459与所述气流排出单元455连接。更详细地，所述气流改变单元459与所述气流路径部456连接，而且更具体地，与所述第一气流路径部456a的端部连接。所述气流改变单元与所述形成为甜甜圈形板的平面结构的第一气流路径456a的整个端部连接，由此，所述气流改变单元459可以相似地形成为甜甜圈形板的平面结构，但不是必须。所述气流改变单元459可以仅仅形成为所述第一气流路径部456a的端部的预定部分。
[0087]所述气流改变单元459能够使得从所述气流排出单元455排出的气流移动到所述门室的相对的方向。换句话说，所述气流改变单元459引导朝向所述反应室的内壁面被排出的所述气流的移动方向朝向所述门室(参见图2的“400”)的相对的方向。而且，所述气流改变单元459提高了朝向所述气流调节装置450的前部移动的气流的速度。
[0088]为此，所述气流改变单元459从所述气流排出单元455延伸，并且更地体地，以预定的角度θ (0< Θ <90)从所述第一气流路径部455的端部延伸，其中所述预定的角度Θ与与平行于所述反应室内壁的平面关联的角度一致。所述气流改变单元459以预定的角度Θ朝向所述气流调节装置450的前部延伸，S卩，朝着所述门室(参见图2的“400”)的相对的方向延伸，由此，从所述气流排出单元455排出的所述气流朝着所述气流调节装置450的前部移动。
[0089]图6(a)和图6(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置450的侧视图。除了所述气流改变单元459的结构之外，图6 (a)和图6(b)的气流调节装置与图5 (a)和图5(b)中的气流调节装置相同。
[0090]如图6(a)和图6(b)所述，所述气流改变单元459a可以包括第一气流改变单元459a和第二气流改变单元459b。所述第一气流改变单元459a从所述气流排出单元455延伸，而且更具体地，从所述第一气流路径部456a的端部以预定的角度θ (0< Θ <90)延伸。而且，所述第二气流改变单元从所述第一气流改变单元459a的端部延伸。所述第二气流改变单元459b的延伸角度可以变化。S卩，如图6(a)所示，所述第二气流改变单元459b可以相对于所述反应室300的壁水平地延伸，或者如图6(b)所示，所示第二气体流动改变单元45%可以以关于平行于所述反应室300的内壁的平面的预定的角度延伸。其中，所述第二气流改变单元459b的预定的角度可以与所述第一气流改变单元459a的延伸角度Θ不相同。
[0091]图7说明了依照操作根据本发明的一个实施例的气流调节装置450的气流的循环。
[0092]如图7所示，所述反应室300内的气流根据操作所述气流调节装置450，以漩涡结构循环。更详细地，当所述气流调节装置450顺时针方向或逆时针方向转动时，从所述气流调节装置的气流排出单元455排出的所述气流以具有顺时针方向或逆时针方向的漩涡状结构，沿着具有放置于其上的基片(S)的所述船形物(B)的外围，朝向所 述反应室300的后部移动。然后，被移动至所述反应室300的后部的所述气流通过所述气流调节装置450的气流抽吸单元453的吸力，朝向所述气流调节装置450，沿着具有放置于其上的基片(S)的所述船形物的内部移动。
[0093]由于气流在所述反应室300内循环，可能保持均匀的温度分布和均匀的反应气体浓度，由此，实现对整个基片(S)的均匀的热处理。
[0094]参考图2，将描述根据本发明的一个实施例的使用所述热处理系统实施热处理的方法。
[0095]首先，所述反应室300的反应空间通过使用预定的转移装置转移所述门室400而打开。在具有放置于其上的多个基片(S)的所述船形物(B)被装载入所述反应室的反应空间之后，所述反应室300的反应空间通过使用预定的转移装置转移所述门室400而关闭，由此完成热处理的准备。
[0096]然后，所述反应室300内的气体通过所述气体排放单元800排出，然后，例如氮气(N2)的惰性气体通过所述气体供应单元900被供应至所述反应室300的内部(第一步骤)。
[0097]通过分别排出气体和供应惰性气体，反应室300内的氧浓度不超过I %。
[0098]然后，在所述反应室300内的温度通过操作所述加热器模块200逐渐升高的同时，通过所述气体供应单元900向所述反应室300的内部供应所述惰性气体和例如砸化氢(H2Se)第一反应气体，并且，所述反应室300内维持在均匀的压力下，例如500-750乇(Torr)(第二步骤)
[0099]当供应所述第一反应气体和惰性气体时，操作所述图3至7的气流调节装置以循环所述反应室的反应空间内的气流，由此在整个反应空间保持均匀的温度分布和均匀的反应气体浓度。所述气流调节装置450的操作可以连续地实施，直到下面的第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九步骤完成。
[0100]接下来，在所述反应室300内升高到第一温度之后，例如400-500°C，保持所述第一温度，并且对所述基片(S)上前导层实施第一反应。(第三步骤)
[0101]在在第一反应之后剩余的第一反应气体通过气体排放单元800排出后，通过所述气体供应单元900供应例如硫化氢气体的第二反应气体至所述反应室300的内部。(第四步骤)
[0102]然后，在反应室300内升高到第二温度之后，例如500-600°C，保持所述第二温度，并且对所述基片(S)上前导层实施第二反应。(第五步骤)
[0103]执行第一冷却步骤以降低所述反应室内的温度一段预定的时间。(第六步骤)
[0104]通过操作前文提及的外部冷却系统700执行第一冷却步骤。即，操作包括于所述外部冷却系统700的所述第二热交换装置720和第二循环装置730，以使得冷却后的惰性气体循环，并被供应至缓冲空间150，由此冷却所述反应室300的外壁。
[0105]然而，不限于上述方法。可以使用自然冷却方法，而不是所述第一冷却步骤。
[0106]在通过所述气体排放单元800排出剩余在所述反应室的所述第二反应气体之后，通过气体供应单元900供应惰性气体至反应室300的内部。
[0107]在上面的排出剩余的反应气体和供应惰性气体的步骤各自执行的同时，所述冷却步骤通过使用外部冷却系统700被连续地实施。
[0108]然后，用于反应室300内部的第二冷却步骤通过操作内部冷却系统以及外部冷却系统被执行。(第八步骤)
[0109]根据本发明的一个实施例，在完成基片(S)上的反应后，所述内部冷却系统600和外部冷却系统700并未被同时操作。反而，在完成基片(S)上的反应后，所述第一冷却系统以相对低的速度执行，然后剩余在反应室300内的高温的第二反应气体被排出。此后，通过使用内部冷却系统600和外部冷却系统700执行快速冷却的第二冷却步骤。
[0110]如上所示，第一冷却步骤以相对低的速度被首先执行，S卩，第一冷却速度，然后第二冷却步骤以相对高的速度被接下来执行，即第二冷却速度，以能够防止基片(S)通过快速的温度变化而被损坏。
[0111]将详细描述用于快速冷却的第二冷却步骤的内部冷却系统600的操作。首先，在内部冷却系统的截流阀640a和640b打开之后，操作所述第一热交换装置620和第一循环装置630，以使得所述冷却后的的惰性气体循环，并被供应至所述反应室300的内部，由此冷却所述反应室300的内部。
[0112]对于快速冷却的第二冷却步骤，并不必须同时操作所述内部冷却系统600和外部冷却系统700。例如，仅仅操作内部冷却系统600，并且不操作外部冷却系统700。
[0113]然后，所述反应室300内部的气体通过所述气体排放单元800被排出，并且惰性气体通过所述气体供应单元900供应至所述反应室300的内部。这些步骤被分别执行。(第九步骤)
[0114]完成上述热处理之后，所述门室400通过使用预定的转移装置被转移，由此，所述反应室300的反应空间打开，并且所述具有放置于其上的多个基片(S)的船形物(B)从所述反应室300的反应空间被卸载。
[0115]对于上述的说明，使用第一反应气体砸化氢在所述基片(S)上的第一反应被执行，并且使用第二反应气体硫化氢的第二反应被执行。然而并不限于上述的方法。使用一个反应气体执行一个反应是可能的。
[0116]图8是根据本发明的一个实施例的热处理的进度表。其根据使用上述的热处理系统实施热处理的方法，显示在所述反应室300内的压力、温度、惰性气体(N2)的流动、第一反应气体(H2Se)的流动、以及第二反应气体(H2S)的流动。
[0117]以下，参考附图2，将描述图8所示的用于热处理的进度表。
[0118]所述第一步骤(Pl)是通过使用惰性气体更换所述反应室300的内部，用于最小化所述反应室300内的氧浓度。对于第一步骤(P1)，用于排出所述反应室内部的气体的步骤和用于供应惰性气体(N2)至所述反应室300内的步骤被分别执行，以使得所述反应室300内的温度保持在室温，并且改变了所述反应室300内部的压力。
[0119]所述第二步骤(P2)是通过升高所述反应室300内的温度和供应第一反应气体至所述反应室300的内部，在所述基片(S)上开始第一反应。对于所述第二步骤(P2)，所述反应室300内的温度逐渐升高，并且第一反应气体(H2Se)和惰性气体供应至所述反应室300的内部。完成气体供应之后，所述反应室300的内部保持在均匀的压力下，例如，500-700乇。
[0120]所述第三步骤(P3)是当所述反应室内部的温度被维持在第一温度时，在所述基片(S)上完成第一反应。对于所述第三步骤(P3)，所述反应室300内的温度升高至第一温度，例如400-500°C，然后维持。在此情况下，所述反应室的内部被维持在均匀的压力下。
[0121]所述第四步骤(P4)是通过使用第二反应气体更换所述反应室的内部，在所述基片(S)上开始第二反应。对于第四步骤(P4)，在排出第一反应之后剩余的反应气体之后，所述第二反应气体(H2S)被提供至所述反应室300的内部。完成气体供应之后，所述反应室300内部的温度被维持在第一温度，但是不是必须。当提供所述第二气体的同时，所述反应室300内的温度可以被升高。
[0122]所述第五步骤(P5)是通过升高所述反应室300内的温度至第二温度，在所述基片(S)上完成第二反应。对于第五步骤(P5)，所述反应室300内的温度升高至第二温度，例如500-600 V，并且维持所述第二温度。在此情况下，所述反应室的内部维持在均匀的压力下。
[0123]所述第六步骤(P6)是在所述基片(S)上完成反应之后，用于所述反应室的第一冷却步骤。对于第六步骤(P6)，操作所述外部冷却系统700以使得所述反应室300内的温度逐渐地下降。因此，所述反应室300内维持在均匀的压力下。
[0124]对于所述第七步骤(P7)，排出反应室300内的反应气体的步骤和供应惰性气体(N2)至所述反应室内部的步骤被分别执行。因此，改变了所述反应室内部的压力。对于所述第七步骤(P7)，所述外部冷却系统也被操作。
[0125]所述第八步骤(P8)用于所述反应室的快速冷却的第二冷却步骤。即，所述第八步骤(P8)的第二冷却速度比第六步骤(P6)的第一冷却速度更快。对于所述第八步骤(P8)，一起操作所述内部冷却系统和外部冷却系统两者，以快速冷却所述反应室300。在此情况下，所述反应室300内部保持在均匀的压力下。
[0126]所述第九步骤(P9)是用于完成热处理的步骤，即，准备卸载所述基片(S)。对于所述第九步骤0^9)，排出反应室300内部的反应气体的步骤和供应惰性气体(N2)至所述反应室内部的步骤被分别执行。因此，改变了反应室300内的压力。
[0127]对于上述的说明，所述热处理系统和用于形成CIGS 太阳能电池的光吸收层的实施热处理的方法已经被说明。然而，根据本发明的热处理系统和实施热处理的方法并不限于用于形成CIGS太阳能电池的光吸收层的方法。
[0128]图9(a)至9(e)是说明根据本发明的一个实施例的制备CIGS太阳能电池的方法的横截面图。
[0129]首先，如图9a所示，后电极20形成于所述基片10上。
[0130]所述基片10可以由玻璃或者透明塑料形成。
[0131 ] 所述后电极20可以由例如钼(Mo)的导电材料通过溅射，MOCVD (金属有机化学气相沉积)或印刷形成。
[0132]然后，如图9b所示，前导层30a和30b形成于所述后电极20上。
[0133]形成前导层30a和30b的步骤可以包括用于在所述后电极20上形成第一前导层30a的步骤，以及用于在所述第一前导层30a上形成第二前导层30b的步骤。
[0134]所述第一前导层30a可以由包括铜-镓(CuGa)的导电材料通过溅射，MOCVD或者蒸发形成。
[0135]所述第二前导层30b可以由包括铟(In)的导电材料通过溅射，MOCVD或者蒸发形成。
[0136]如图9c所示，对所述前导层30a和30b实施热处理以形成光吸收层30。
[0137]形成光吸收层30的步骤可以为用于通过在H2Se气体的氛围下或者H2Se和H2S混合气体的氛围下的热处理，在元素之间加速化学反应的步骤。可以通过上文提及的热处理系统执行所述热处理，并且对于热处理系统的详细说明将被省略。
[0138]如图9d所示，缓冲层40形成于所述光吸收层30上。
[0139]所述缓冲层40可以由例如Cds、InS或者ZnS的材料通过CBD(化学浴沉积)，MOCVD，溅射或ALD (原子层沉积)形成。
[0140]如图9e所示，前电极50形成于所述缓冲层40上。
[0141]所述前电极50可以由例如ZnO, ZnO:B, ZnO:A1，SnO2, SnO2:F或ITO等透明导电材料通过溅射或者MOCVD形成。
【主权项】
1.一种热处理系统，包括， 具有反应空间的反应室； 围绕所述反应室的外部室；所述外部室从所述反应室以预定的间隔设置； 设置为用于打开或者关闭反应室的反应空间的门室；以及 用于循环反应室的反应空间内部的气流的气流调节装置； 其中，所述气流调节装置包括驱动轴，与所述驱动轴连接的气流抽吸单元，以及与所述气流抽吸单元连接的气流排出单元，其中，在反应空间内部的气流通过操作所述驱动轴被吸入气流抽吸单元，然后通过气流排出单元排出，以循环反应空间内的气流。2.根据权利要求1所述的热处理系统，其中所述气流抽吸单元具有从所述驱动轴的一端向气流排出单元延伸的倾斜的表面，以及，其中所述气流排出单元包括与所述气流抽吸单元连接的第一气流路径部，从所述第一气流路径部以预定的间隔设置的第二气流路径部，以及形成为分割结构并且设置于所述第一气流路径部和第二气流路径部之间的多个气流导向部。3.根据权利要求1所述的热处理系统，其中所述气流导向部还包括位于驱动轴端部上的尖锐端。4.根据权利要求1所述的热处理系统，其中所述驱动轴具有尖锐端，并且所述驱动轴的尖锐端露出在外部。5.根据权利要求1所述的热处理系统，其中还在气流排出单元内设置气流改变单元，以将气流导向至所述气流调节装置的前部。6.根据权利要求5所述的热处理系统，其中所述气流改变单元以预定的角度Θ(O<Θ <90)延伸至所述气流调节装置的前部，其中所述预定的角度Θ与与平行于所述反应室内壁的平面关联的角度一致。7.根据权利要求5所述的热处理系统，其中所述气流改变单元包括以预定的角度Θ(O<Θ <90)延伸至所述气流调节装置的前部的第一气流改变单元，所述预定的角度与平行于所述反应室的壁的平面关联，以及从所述第一气流改变单元延伸的第二气流改变单元，其中，所述第二气流改变单元的延伸角度与所述第一气流改变单元的延伸角度不相同。8.根据权利要求1所述的热处理系统，还包括加热器模块，所述加热器模块包括形成于所述反应室和外部室之间的第一加热器模块，以及形成于所述门室的前部的第二加热器模块， 其中所述气流调节装置形成于所述第二加热器模块的前部。9.根据权利要求1所述的热处理系统，还包括: 用于密封所述反应室和所述周围空气之间的空间的密封构件； 用于冷却所述反应室内部的内部冷却系统，所述内部冷却系统与所述反应空间相连通；以及 用于冷却所述反应室的外壁的外部冷却系统，所述外部冷却系统与所述反应室和外部室之间的缓冲空间连通， 其中，所述内部冷却系统通过设置于密封构件上的通孔与所述反应室的反应空间连通。10.一种实施热处理的方法，包括: 将反应室内的气体更换为惰性气体； 逐步提高反应室内的温度；并且供应反应气体至反应室内部； 保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；以及 冷却反应室的内部； 其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置；其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。11.根据权利要求10所述的方法，其中通过所述气流排出装置移动空气流量的步骤为通过与所述气流排出单元连接的气流改变单元将气流导向至所述气流调节装置的前部。12.根据权利要求10所述的方法，其中在设置于所述基片上的所述前导层上实施反应的步骤期间，执行循环所述反应空间内的气流的步骤，以及冷却所述反应室的内部。13.根据权利要求10所述的方法，其中冷却所述反应室内部的步骤包括: 以第一冷却速度冷却所述反应室内部的第一冷却步骤， 将所述反应室内部的气体更换为惰性气体的步骤； 以及以第二冷却速度冷却反应室内部的第二冷却步骤； 其中，所述第二冷却速度比第一冷却速度更快。14.根据权利要求10所述的方法，其中供应反应气体至所述反应室内部的步骤和在设置于所述基片上的前导层上实施反应的步骤包括: 在所述反应室内部的升高到第一温度的条件下，通过供应第一反应气体至所述反应室的内部的用于前导层的第一反应步骤； 在排出第一反应气体之后，供应第二反应气体至所述反应室的内部； 以及，在所述反应室的内部升高到第二温度的条件下，用于前导层的第二反应步骤。15.一种制备CIGS太阳能电池的方法，包括: 在基片上形成后电极； 在后电极上形成前导层； 通过对所述前导层实施热处理形成光吸收层； 在光吸收层上形成缓冲层； 以及在所述缓冲层上形成前电极； 其中，用于前导层的热处理包括: 将反应室内的气体更换为惰性气体； 逐步提高反应室内的温度，并且供应反应气体至反应室内部； 保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；以及 冷却反应室的内部； 其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置； 其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。16.根据权利要求15所述的方法，其中形成前导层的步骤包括使用包括铜-镓(CuGa)的导电材料形成第一前导层的步骤，使用包括铟(In)的导电材料形成第二前导层的步骤，所述其中反应气体包括H2Se气体。
【专利摘要】本发明公开了一种热处理系统，其使得在整个用于热处理步骤的反应空间的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度分布成为可能，也公开了一种实施热处理的方法，以及一种使用相同方法制造CIGS太阳能电池的方法，其中，所述热处理系统可以包括具有反应空间的反应室；围绕所述反应室的外部室；设置为用于打开或者关闭反应室的反应空间的门室；用于循环反应室的反应空间内部的气流的气流调节装置；其中，所述气流调节装置包括驱动轴，与所述驱动轴连接的气流抽吸单元，以及与所述气流抽吸单元连接的气流排出单元。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/032
【公开号】CN104885233
【申请号】CN201480003860
【发明人】都鎭永, 梁熙哲, 金石珍, 郑钟晔, 金奉哲, 李锡鎭, 郑玘英, 徐振祐, 彭盛焕, 韩悳宇, 黄在君, 康旻焕, 李仁河
【申请人】亚威科股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年4月1日
【公告号】US20150340256, WO2014163366A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种CIGS太阳能电池，并且更具体地涉及一种用于形成光吸收层的热处理系统，以及实施热处理的方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池通过使用半导体的特性将光能转换为电能。
[0003]如果简略地说明太阳能电池的结构和原理，太阳能电池包括由P型半导体和N型半导体相结合的PN节结构。当太阳光入射入太阳能电池，由于入射太阳光的能量，太阳能电池的内部产生空穴和电子。由于形成在PN节内的电场，空穴漂移至P型半导体，并且电子漂移至N型半导体，由此产生电动势。
[0004]太阳能电池可以分为块状太阳能电池和薄膜太阳能电池。
[0005]所述块状太阳能电池可以通过使用例如硅的半导体材料的基片来制造，并且薄膜太阳能电池可以通过在玻璃基片上形成薄膜半导体层来制造。
[0006]所述薄膜太阳能电池以用于光吸收层的材料为基础可以分为硅薄膜太阳能电池和混合物薄膜太阳能电池。并且，所述混合物薄膜太阳能电池可以被分为II1-V太阳能电池和CIGS太阳能电池。
[0007]所述CIGS太阳能电池使用了由铜、铟、镓和砸的混合物而形成的光吸收层。
[0008]以下，参考附图描述了相关文献的CIGS太阳能电池。
[0009]图1是说明相关文献的CIGS太阳能电池的横截面图。
[0010]如图1所示，相关文献的CIGS太阳能电池可以包括基片1、后电极(rearelectrode) 2、光吸收层3、缓冲层4和前电极5。
[0011]所述后电极2形成于所述基片I上。通常后电极2由钼制造。所述光吸收层3形成于所述后电极2上，并且光吸收层3由铜、铟、镓和砸的混合物制造。所述缓冲层4形成于所述光吸收层3上，通常缓冲层4由硫化镉(Cds)制造。所述前电极5形成于所述缓冲层4上，并且所述前电极5由透明导电氧化物(TCO)制造。
[0012]相关文献的CIGS太阳能电池可以通过在所述基片I上形成钼的后电极2，在所述后电极2上形成多层的前导层，所述多层的前导层包括铜-镓的第一前导层和铟的第二前导层；通过砸气氛下的热处理形成CIGS的光吸收层3 ;在所述光吸收层3上形成硫化镉的缓冲层4，并且在缓冲层4上形成透明导电氧化物的前电极5来制备。
[0013]所述CIGS太阳能电池的一个要点是CIGS的光吸收层。为了改进太阳能电池的效率和产量，必须找到用于形成光吸收层3的最佳方法。尤其是，如上文所提及的，所述光吸收层3通过沉积前导层，并且对其实施高温热处理形成。因此，改进热处理的效率是非常重要的。
[0014]然而，相关文献的用于热处理的系统在对前导层的热处理上具有缺陷。
[0015]尤其是，已经提出的韩国申请，公开号P2011-0121443，涉及一种用于大尺寸基片的热处理系统。然而，在整个反应空间，用于热处理步骤的温度分布是不均匀的，并且反应气体的浓度分布也是不均匀的。
【发明内容】
[0016](要解决的技术问题)
[0017]因此，考虑到上述问题，本发明已经完成，并且本发明的目的是提供一种热处理系统，其使得在整个用于热处理步骤的反应空间的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度分布成为可能，并且提供了使用相同方法制造CIGS太阳能电池的方法。
[0018](解决问题的技术方案)
[0019]为实现这些目的和其他优点，以及根据本发明的目的，如在此具体化和概括地描述的，提供了一种热处理系统，其可以包括具有反应空间的反应室；围绕所述反应室的外部室；所述外部室从所述反应室以预定的间隔设置；设置为用于打开或者关闭反应室的反应空间的门室；以及用于循环反应室的反应空间内部的气流的气流调节装置；其中，所述气流调节装置包括驱动轴，与所述驱动轴连接的气流抽吸单元，以及与所述气流抽吸单元连接的气流排出单元，其中，在反应空间内部的气流通过操作所述驱动轴被吸入气流抽吸单元，然后通过气流排出单元排出，以循环反应空间内的气流。
[0020]在本发明的实施例的另一方面中，提供一种实施热处理的方法，其可以包括将反应室内的气体更换为惰性气体；逐步提高反应室内的温度；并且供应反应气体至反应室内部；保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；以及冷却反应室的内部，其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置；其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。
[0021 ] 在本发明的实施例的另一方面中，提供一种制备CIGS太阳能电池的方法，其可以包括:在基片上形成后电极；在后电极上形成前导层；通过对所述前导层实施热处理形成光吸收层；在光吸收层上形成缓冲层，以及在所述缓冲层上形成前电极；其中，用于前导层的热处理包括:将反应室内的气体更换为惰性气体；逐步提高反应室内的温度；并且供应反应气体至反应室内部；保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；并且冷却反应室的内部，其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置；其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。
[0022](有利效果)
[0023]根据本发明，气流通过操作气流调节装置，在反应室的反应空间内循环，从而可能实现整个反应空间内的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度分布。
【附图说明】
[0024]图1是说明相关文献的CIGS太阳能电池的横截面图。
[0025]图2是说明根据本发明的一个实施例的热处理系统的横截面图。
[0026]图3(a)是根据本发明的一个实施例的气流调节装置的前视图；
[0027]图3 (b)是沿图3 (a)的A-A线的横截面图；以及
[0028]图3 (C)是沿图3 (a)的B-B线的横截面图
[0029]图4(a)和4(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置的侧视图。
[0030]图5(a)和5(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置的相对应的前视和侧视图。
[0031]图6(a)和图6(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置的侧视图。
[0032]图7说明了依照操作根据本发明的一个实施例的气流调节装置的气流的循环。
[0033]图8是根据本发明的一个实施例的热处理的进度表。
[0034]图9(a)至9(e)是说明根据本发明的一个实施例的制备CIGS太阳能电池的方法的横截面图。
【具体实施方式】
[0035](形成发明基础的发现)
[0036]现在本发明的优选实施例将被详细说明，其中的例子在附图中说明。
[0037]图2是说明根据本发明的一个实施例的热处理系统的横截面图。
[0038]如图2所示，根据本发明的一个实施例的所述热处理系统可以包括外部室100，加热器模块200，隔热构件250，反应室300，门室400，气流调节装置450，密封构件500，内部冷却系统600，外部冷却系统700，气体排放单元800，以及气体供应单元900。
[0039]所述外部室100，其形成了所述热处理系统的外部结构，围绕反应室300。更详细地，外部室100在其从所述反应室以预定的间隔设置的情况下，围绕反应室300，由此在外部室100和反应室300之间预备了预定的缓冲空间150。
[0040]所述加热器模块200供应热量至反应室300。所述加热器模块200可以包括第一加热器模块200a和第二加热器模块200b。
[0041]所述第一加热器模块200a形成于在外部室100和反应室300之间预备的缓冲空间150内。所述第二加热器模块200b形成于所述门室400的前部，所述门室400面向反应室300的反应空间。
[0042]形成于相对大的区域的所述第一加热器模块200a可以包括多个设置在反应室的外围内的不同位置的加热器，在此情况下，可以通过独立地控制多个加热器中的每一个加热器的温度，保持反应室300内部的整个区域内的均匀的温度。
[0043]所述隔热构件250将所述加热器模块200所产生的热量传递至反应室300， 而不排放至外部。所述隔热构件250可以包括第一隔热构件250a和第二隔热构件250b。
[0044]所述第一隔热构件250a防止所述第一加热器模块200a所产生的热量被传输至外部室100 ;其中，所述第一隔热构件250a设置在第一加热器模块200a和外部室100之间。所述第一隔热构件250a可以与第一加热器模块200a形成为一体。
[0045]所述第二隔热构件250b防止第二加热器模块200b所产生的热量被传输至门室400，其中，第二隔热构件250b设置在第二加热器模块200b和门室400之间。所述第二隔热构件250b可以与所述第二加热器模块200b形成为一体。
[0046]所述反应室300具有用于对放置于船形物(B)上的多个基片实施热处理的反应空间。所述反应室300可以由良好的耐腐蚀性能的材料形成，即忍耐高腐蚀性的反应气体的材料，例如石英、耐腐蚀的金属或非金属材料。
[0047]所述门室400设置为用于打开或者关闭反应室300的反应空间。所述门室400与传送装置连接，因此，反应室300的反应空间可以通过操作传送装置来打开或关闭。更详细地，传送装置可以包括前-后侧传送装置，其使得所述门室400临近或远离所述反应室300，以及左-右侧传送装置，其将门室400从面对反应室300的反应空间的位置传送至不面对反应室300的反应空间的位置，但是不限于这个结构。所述传送装置可以包括本领域技术人员一般所知的各种各样的传送装置。
[0048]所述气流调节装置450设置为面对所述反应室300的反应空间，其中，所述气流调节装置450调节反应空间的气流。更详细地，所述气流调节装置450设置在门室400的前部。尤其是，所述气流调节装置450可以设置于所述第二加热器模块200b的前部，并且被固定于所述门室的前部，但不是必须的。所述气流调节装置450可以设置于所述门室400的相对侧，即处于反应室300的后部。
[0049]所述气流调节装置450循环在所述反应室300的反应空间内的气流，由此实现在整个反应空间内的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度。所述气流调节装置450可以形成为空气流量循环风扇。所述气流调节装置450可以由良好的耐腐蚀性能的材料形成，即忍耐高腐蚀性的反应气体的材料，例如石英、耐腐蚀的金属或非金属材料。
[0050]所述密封构件500防止反应室300的反应气体排出至外部。在所述反应室300内部，提供了高毒性和高可燃性的反应气体。如果排出至外部的反应气体与氧气发生反应，很可能发生爆炸。因此，所述密封构件500是用于防止反应室300的反应气体排出至外部。
[0051]所述密封构件500可以密封外部室100和反应室300之间，以及反应室300和周围空气之间的空间。所述密封构件500可以包括法兰510、轴环(collar) 520和O形环530。
[0052]所述法兰510与O形环530 —起可以密封外部室100和所述反应室300之间的空间。更详细地，所述法兰510的一端与从外部室100的一端突出的凸起101相连，并且法兰510的另一端连接到反应室300的外壁。尤其是，第一 O形环530a形成在法兰510的一端和从外部室100的一端突出的凸起101之间，并且第二 O形环530b形成在法兰510的另一端和所述反应室300的外壁之间。因此，所述外部室100和反应室300之间的空间可以通过法兰510，第一 O形环530a和第二 O形环530b的结合而被密封。
[0053]所述轴环520与O形环530 —起可以密封反应室300和周围大气之间的空间。更详细地，所述轴环520的一端与法兰510连接，并且轴环520的另一端与所述门室400连接。尤其是，第三O形环530c形成在轴环520的一端和法兰510之间，并且第四O形环530d形成在轴环520的另一端和门室400之间。因此，所述法兰510和门室400之间的空间可以通过轴环520、第三O形环和第四O形环的结合而被密封，由此密封反应室300和周围大气之间的空间。
[0054]如上文所提及的，O形环530可以包括第一 O形环530a，第二 O形环530b，第三O形环530c和第四O形环530d。每一个O形环530a，530b，530c和530d都可以通过多个O形环的结合来形成。
[0055]所述内部冷却系统600能短时间内冷却所述反应室300的内部，由此缩短总加工时间。如果反应在反应室300的内部完成，必须将具有放置于其上的多个基片的船形物从反应室300卸载，在此情况下，由于多个基片(S)和船形物(B)已经被加热到高的温度，因此，首先冷却反应室300的内部，然后将船形物⑶从所述反应室300卸载。如果自然冷却反应室300的内部，冷却具有高热容量的所述船形物(B)和多个基片(S)需要5至10小时。即，如果使用自然冷却方法，总加工时间增加，从而使得产量下降。为了使反应室300的内部在短时间内冷却，需采用所述内部冷却系统600。
[0056]所述内部冷却系统600可以包括第一循环管610，第一热交换装置620，第一循环装置630以及截流阀640a和640b。
[0057]所述第一循环管610的一端连接密封构件500，更具体地，连接轴环520的一侧；并且所述第一循环管610的另一端连接轴环的另一侧。尤其是，通孔形成在连接至第一循环管610的轴环的一侧和另一侧中的每一个上，由此所述反应室300的内部与第一循环管610通过所述通孔连通。因此，所述反应室内的气体，更特别地，所述反应室内的惰性气体可以通过所述第一循环管610循环。
[0058]所述第一热交换装置620连接第一循环管610。因此，在通过第一循环管610循环的惰性气体通过第一热交换装置620冷却的情况下，冷却后的惰性气体传输到反应室300内。
[0059]所述第一循环装置630连接第一循环管610，由此根据操作第一循环装置630，所述惰性气体在所述反应室300的内部和所述第一循环管610之间循环。所述第一循环装置630可以是泵或鼓风机。
[0060]所述截流阀640a和640b连接第一循环管610，由此阻止所述反应室300内的反应气体的循环。在排出继续保持所述反应室300内部的完全反应的反应气体后，操作所述内部冷却系统600，并且供应所述惰性气体至所述反应室300内。因此，需要在惰性气体供应至所述反应室300内部之前阻止反应气体的循环，由此采用了截流阀640a和640b。所述截流阀640a和640b可以包括形成于所述轴环520和第一热交换装置620之间的第一截流阀640a，和形成于所述轴环520和第一循环装置630之间的第二截流阀640b。
[0061]所述外部冷却系统700和内部冷却系统600 —起可以在短时间内冷却所述反应室300的内部，由此缩短总加工时间。
[0062]如果冷却反应室300的内部和所述反应室300的外壁，可能实现所述反应室300内部的冷却速度的增加。因此，采用所述外部冷却系统700来冷却所述反应室300和所述外部室100之间的缓冲空间150。
[0063]所述外部冷却系统700可以包括第二循环管710，第二热交换装置720，和第二循环装置730。
[0064]所述第二循环管710的一端与所述外部室100的一侧相连，并且所述第二循环管710的另一端与所述外部室100的另一端相连。通孔形成在外部室100的一侧和另一侧中的每一个上，并且与所述第二循环管连接。由此，缓冲空间和第二循环管710之间通过通孔连通。因此，所述缓冲空间的惰性气体可以通过所述第二循环管710循环。
[0065]尤其是，所述第二循环管710的一端和另一端可以通过形成于所述外部室100内的通孔穿透所述第一绝热构件250a和第一加热器模块200a，因此，通过所述第二循环管710循环的所述惰性气体被传输至所述反应室300和所述第一加热器模块200a之间的空间，这能够有效地冷却所述反应室300的外壁。
[0066]所述第二热交换装置720连接第二循环管710。因此，在通过所述第二循环管710循环的所述惰性气体通过所述第二热交换装置720被冷却的情况下，所述冷却后的惰性气体被传输至所述缓冲空间的内部。
[0067]所述第二循环装置730连接第二循环管710，由此，根据操作所述第二循环装置730，所述惰性气体在所述缓冲空间150和所述第二循环管170之间循环。所述第二循环装置730可以是泵或鼓风机。
[0068]所述气体排放单元800排放所述反应室300内部的气体，或者排放继续保持所述反应室300内部的完全反应的反应气体。所述气体排放单元800与所述密封构件500连接，更具体地，与所述轴环520连接。尤其是，通孔形成于轴环520内，并与所述气体排放单元800连接，由此所述反应室300的内部和所述气体排放单元800之间通过通孔连通。
[0069]所述气体供应单元900供应惰 性气体或反应气体至所述反应室300的内部。所述气体供应单元900与所述密封构件500连接，更具体地，与所述轴环520连接。尤其是，通孔形成于轴环520内，并与所述气体供应单元900连接，由此所述反应室300的内部和所述气体供应单元900之间通过通孔连通。
[0070]所述气体排放单元800和气体供应单元900中的每一个可以设置有与所述轴环520连接的额外的管。然而，所述气体排放单元800和所述气体供应单元900可以被设置为从与轴环520连接的一个管分叉的结构。
[0071]图3(a)是根据本发明的一个实施例的气流调节装置的前视图；图3(b)是沿图3(a)的A-A线的横截面图；以及图3(c)是沿图3(a)的B-B线的横截面图。
[0072]如图3(a)至3(c)所示，根据本发明的一个实施例的所述气流调节装置450可以包括驱动轴451，气流抽吸单元453，以及气流排出单元455。
[0073]所述驱动轴451形成于所述气流调节装置450的中心，由此用于转动所述气流调节装置450。所述驱动轴451与驱动装置(未示出)连接，并且所述驱动轴451通过操作所述驱动装置转动。
[0074]所述气流抽吸单元453设置为用于抽吸所述反应室300内的气流，并且所述气流抽吸单元453与所述驱动轴451连接。所述气流抽吸单元453具有倾斜的表面453a。沿着所述倾斜的表面453a被抽吸的气流移动，并被输送至所述气流排出单元。所述倾斜的表面453a可以从所述驱动轴451的一端至所述气流排出单元455形成为直线。所述驱动轴451与所述气流抽吸单元453的中心连接，由此所述气流抽吸单元453形成为锥形的形状。
[0075]所述气流排出单元455排出从所述气流抽吸单元453，向所述反应室300的内壁被传输的气流。所述气流排出单元455与所述气流抽吸单元453连接。所述气流排出单元455可以包括气流路径部456和气流导向部457。
[0076]所述气流路径部456与所述气流抽吸单元453的一端连接，即，所述气流路径部456对气流起路径作用。所述气流路径部456可以包括与气流抽吸单元453连接的第一气流路径部456a和从所述第一气流路径部456a以预定的间隔设置的第二气流路径部456b。
[0077]所述第一气流路径部456a与所述气流导向部457的下侧面连接；并且所述第二气流路径部456b与所述气流导向部457的上侧面连接。因此，所述气流在所述第一气流路径部456a和第二气流路径部456b之间的空间内移动。从前视图中，所述第一气流路径部456a和第二气流路径部456b中的每一个都形成为甜甜圈形平面板的结构。
[0078]所述气流导向部457设置为用于将朝向所述反应室300的内壁，移动到所述气流路径部456的气流均匀地排出。所述多个气流导向部457与所述气流路径部456连接。所述气流导向部457形成为在所述第一气流路径部456a和第二气流路径部456b之间的薄的分隔结构，以使得气流的路径被分为多个子路径，由此均匀地排出气流。图3(a)示出了直线形的气流导向部457，但不是必须。例如，从前视图，所述气流导向部457可以形成为曲线形结构。
[0079]下面将描述所述空气流动调节装置450的操作
[0080]当所述驱动轴451转动时，所述反应室300内的气流被吸入所述气流抽吸单元453。被吸入的气流沿着所述气流抽吸单元453的倾斜的表面运动之后，所述气流被传输至所述气流排出单元455。然后，当传输至所述气流排出单元455的气流在由所述第一气流路径部456a、第二气流路径部456b和气流导向部457所定义的空间内移动时，所述气流朝向所述反应室的内壁被均匀地排出，并且朝向所述反应室的内壁被排出的气流朝着所述门室的相对方向移动(参见图2的“400”)。因此，所述反应室300内部的气流通过所述气流调节装置450循环。对气流的循环的详细描述将在后面描述。
[0081]图4(a)和4(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置450的侧视图。其示出了当所述气流在其被抽吸期间可能停滞在中心时，能够最小化发生问题的结构。即，如本发明上文所描述的实施例中，形成在所述气流抽吸单元453的中心的所述驱动轴451具有一个平坦的端部，以使得在所述端部，直的气流发生反射，并且因此抽吸的气流与反射的气流相碰撞，由此产生静止的气流的问题。为了克服这个问题，可以优选图4(a)中的结构。
[0082]除了与所述驱动轴451所连接的所述气流抽吸单元453具有尖锐端453b之外，图4(a)的所述气流调节装置450与图3(a)到3 (c)的气流调节装置450相同。如图4(a)所示，所述气流调节装置450的尖锐端453b附加地设置于所述驱动轴451上，由此，通过所述气流抽吸单元抽吸的气流沿着所述倾斜的表面453a移动，而不在所述尖锐端453b上静止。所述尖锐端453b可以包括与所述倾斜表面453a相同的倾角。
[0083]除了所述驱动轴451具有尖锐端之外，图4(b)中的所述气流调节装置450与图3(a)到3(c)的气流调节装置450相同。如图4(b)所示，由于所述驱动轴451的尖锐端露出在外部，通过所述气流抽吸单元抽吸的气流沿着倾斜的表面453a移动，而不在所述驱动轴451的尖锐端上静止。所述驱动轴的尖锐端可以包括与所述倾斜表面453a相同的倾角。
[0084]图5(a)和5(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置450的相对应的前视和侧视图，其示出了当所述气流朝向所述反应室300的内壁被排出时，能够易于将所述气流移动到门室的相对方向的结构(参见图2的“400”)。
[0085]除了附加设置的气流改变单元459之外，所述气流调节装置450与图3 (a)到3 (c)的气流调节装置450相同。
[0086]如图5(a)和(b)所示，所述气流改变单元459与所述气流排出单元455连接。更详细地，所述气流改变单元459与所述气流路径部456连接，而且更具体地，与所述第一气流路径部456a的端部连接。所述气流改变单元与所述形成为甜甜圈形板的平面结构的第一气流路径456a的整个端部连接，由此，所述气流改变单元459可以相似地形成为甜甜圈形板的平面结构，但不是必须。所述气流改变单元459可以仅仅形成为所述第一气流路径部456a的端部的预定部分。
[0087]所述气流改变单元459能够使得从所述气流排出单元455排出的气流移动到所述门室的相对的方向。换句话说，所述气流改变单元459引导朝向所述反应室的内壁面被排出的所述气流的移动方向朝向所述门室(参见图2的“400”)的相对的方向。而且，所述气流改变单元459提高了朝向所述气流调节装置450的前部移动的气流的速度。
[0088]为此，所述气流改变单元459从所述气流排出单元455延伸，并且更地体地，以预定的角度θ (0< Θ <90)从所述第一气流路径部455的端部延伸，其中所述预定的角度Θ与与平行于所述反应室内壁的平面关联的角度一致。所述气流改变单元459以预定的角度Θ朝向所述气流调节装置450的前部延伸，S卩，朝着所述门室(参见图2的“400”)的相对的方向延伸，由此，从所述气流排出单元455排出的所述气流朝着所述气流调节装置450的前部移动。
[0089]图6(a)和图6(b)是说明根据本发明的另一实施例的气流调节装置450的侧视图。除了所述气流改变单元459的结构之外，图6 (a)和图6(b)的气流调节装置与图5 (a)和图5(b)中的气流调节装置相同。
[0090]如图6(a)和图6(b)所述，所述气流改变单元459a可以包括第一气流改变单元459a和第二气流改变单元459b。所述第一气流改变单元459a从所述气流排出单元455延伸，而且更具体地，从所述第一气流路径部456a的端部以预定的角度θ (0< Θ <90)延伸。而且，所述第二气流改变单元从所述第一气流改变单元459a的端部延伸。所述第二气流改变单元459b的延伸角度可以变化。S卩，如图6(a)所示，所述第二气流改变单元459b可以相对于所述反应室300的壁水平地延伸，或者如图6(b)所示，所示第二气体流动改变单元45%可以以关于平行于所述反应室300的内壁的平面的预定的角度延伸。其中，所述第二气流改变单元459b的预定的角度可以与所述第一气流改变单元459a的延伸角度Θ不相同。
[0091]图7说明了依照操作根据本发明的一个实施例的气流调节装置450的气流的循环。
[0092]如图7所示，所述反应室300内的气流根据操作所述气流调节装置450，以漩涡结构循环。更详细地，当所述气流调节装置450顺时针方向或逆时针方向转动时，从所述气流调节装置的气流排出单元455排出的所述气流以具有顺时针方向或逆时针方向的漩涡状结构，沿着具有放置于其上的基片(S)的所述船形物(B)的外围，朝向所 述反应室300的后部移动。然后，被移动至所述反应室300的后部的所述气流通过所述气流调节装置450的气流抽吸单元453的吸力，朝向所述气流调节装置450，沿着具有放置于其上的基片(S)的所述船形物的内部移动。
[0093]由于气流在所述反应室300内循环，可能保持均匀的温度分布和均匀的反应气体浓度，由此，实现对整个基片(S)的均匀的热处理。
[0094]参考图2，将描述根据本发明的一个实施例的使用所述热处理系统实施热处理的方法。
[0095]首先，所述反应室300的反应空间通过使用预定的转移装置转移所述门室400而打开。在具有放置于其上的多个基片(S)的所述船形物(B)被装载入所述反应室的反应空间之后，所述反应室300的反应空间通过使用预定的转移装置转移所述门室400而关闭，由此完成热处理的准备。
[0096]然后，所述反应室300内的气体通过所述气体排放单元800排出，然后，例如氮气(N2)的惰性气体通过所述气体供应单元900被供应至所述反应室300的内部(第一步骤)。
[0097]通过分别排出气体和供应惰性气体，反应室300内的氧浓度不超过I %。
[0098]然后，在所述反应室300内的温度通过操作所述加热器模块200逐渐升高的同时，通过所述气体供应单元900向所述反应室300的内部供应所述惰性气体和例如砸化氢(H2Se)第一反应气体，并且，所述反应室300内维持在均匀的压力下，例如500-750乇(Torr)(第二步骤)
[0099]当供应所述第一反应气体和惰性气体时，操作所述图3至7的气流调节装置以循环所述反应室的反应空间内的气流，由此在整个反应空间保持均匀的温度分布和均匀的反应气体浓度。所述气流调节装置450的操作可以连续地实施，直到下面的第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九步骤完成。
[0100]接下来，在所述反应室300内升高到第一温度之后，例如400-500°C，保持所述第一温度，并且对所述基片(S)上前导层实施第一反应。(第三步骤)
[0101]在在第一反应之后剩余的第一反应气体通过气体排放单元800排出后，通过所述气体供应单元900供应例如硫化氢气体的第二反应气体至所述反应室300的内部。(第四步骤)
[0102]然后，在反应室300内升高到第二温度之后，例如500-600°C，保持所述第二温度，并且对所述基片(S)上前导层实施第二反应。(第五步骤)
[0103]执行第一冷却步骤以降低所述反应室内的温度一段预定的时间。(第六步骤)
[0104]通过操作前文提及的外部冷却系统700执行第一冷却步骤。即，操作包括于所述外部冷却系统700的所述第二热交换装置720和第二循环装置730，以使得冷却后的惰性气体循环，并被供应至缓冲空间150，由此冷却所述反应室300的外壁。
[0105]然而，不限于上述方法。可以使用自然冷却方法，而不是所述第一冷却步骤。
[0106]在通过所述气体排放单元800排出剩余在所述反应室的所述第二反应气体之后，通过气体供应单元900供应惰性气体至反应室300的内部。
[0107]在上面的排出剩余的反应气体和供应惰性气体的步骤各自执行的同时，所述冷却步骤通过使用外部冷却系统700被连续地实施。
[0108]然后，用于反应室300内部的第二冷却步骤通过操作内部冷却系统以及外部冷却系统被执行。(第八步骤)
[0109]根据本发明的一个实施例，在完成基片(S)上的反应后，所述内部冷却系统600和外部冷却系统700并未被同时操作。反而，在完成基片(S)上的反应后，所述第一冷却系统以相对低的速度执行，然后剩余在反应室300内的高温的第二反应气体被排出。此后，通过使用内部冷却系统600和外部冷却系统700执行快速冷却的第二冷却步骤。
[0110]如上所示，第一冷却步骤以相对低的速度被首先执行，S卩，第一冷却速度，然后第二冷却步骤以相对高的速度被接下来执行，即第二冷却速度，以能够防止基片(S)通过快速的温度变化而被损坏。
[0111]将详细描述用于快速冷却的第二冷却步骤的内部冷却系统600的操作。首先，在内部冷却系统的截流阀640a和640b打开之后，操作所述第一热交换装置620和第一循环装置630，以使得所述冷却后的的惰性气体循环，并被供应至所述反应室300的内部，由此冷却所述反应室300的内部。
[0112]对于快速冷却的第二冷却步骤，并不必须同时操作所述内部冷却系统600和外部冷却系统700。例如，仅仅操作内部冷却系统600，并且不操作外部冷却系统700。
[0113]然后，所述反应室300内部的气体通过所述气体排放单元800被排出，并且惰性气体通过所述气体供应单元900供应至所述反应室300的内部。这些步骤被分别执行。(第九步骤)
[0114]完成上述热处理之后，所述门室400通过使用预定的转移装置被转移，由此，所述反应室300的反应空间打开，并且所述具有放置于其上的多个基片(S)的船形物(B)从所述反应室300的反应空间被卸载。
[0115]对于上述的说明，使用第一反应气体砸化氢在所述基片(S)上的第一反应被执行，并且使用第二反应气体硫化氢的第二反应被执行。然而并不限于上述的方法。使用一个反应气体执行一个反应是可能的。
[0116]图8是根据本发明的一个实施例的热处理的进度表。其根据使用上述的热处理系统实施热处理的方法，显示在所述反应室300内的压力、温度、惰性气体(N2)的流动、第一反应气体(H2Se)的流动、以及第二反应气体(H2S)的流动。
[0117]以下，参考附图2，将描述图8所示的用于热处理的进度表。
[0118]所述第一步骤(Pl)是通过使用惰性气体更换所述反应室300的内部，用于最小化所述反应室300内的氧浓度。对于第一步骤(P1)，用于排出所述反应室内部的气体的步骤和用于供应惰性气体(N2)至所述反应室300内的步骤被分别执行，以使得所述反应室300内的温度保持在室温，并且改变了所述反应室300内部的压力。
[0119]所述第二步骤(P2)是通过升高所述反应室300内的温度和供应第一反应气体至所述反应室300的内部，在所述基片(S)上开始第一反应。对于所述第二步骤(P2)，所述反应室300内的温度逐渐升高，并且第一反应气体(H2Se)和惰性气体供应至所述反应室300的内部。完成气体供应之后，所述反应室300的内部保持在均匀的压力下，例如，500-700乇。
[0120]所述第三步骤(P3)是当所述反应室内部的温度被维持在第一温度时，在所述基片(S)上完成第一反应。对于所述第三步骤(P3)，所述反应室300内的温度升高至第一温度，例如400-500°C，然后维持。在此情况下，所述反应室的内部被维持在均匀的压力下。
[0121]所述第四步骤(P4)是通过使用第二反应气体更换所述反应室的内部，在所述基片(S)上开始第二反应。对于第四步骤(P4)，在排出第一反应之后剩余的反应气体之后，所述第二反应气体(H2S)被提供至所述反应室300的内部。完成气体供应之后，所述反应室300内部的温度被维持在第一温度，但是不是必须。当提供所述第二气体的同时，所述反应室300内的温度可以被升高。
[0122]所述第五步骤(P5)是通过升高所述反应室300内的温度至第二温度，在所述基片(S)上完成第二反应。对于第五步骤(P5)，所述反应室300内的温度升高至第二温度，例如500-600 V，并且维持所述第二温度。在此情况下，所述反应室的内部维持在均匀的压力下。
[0123]所述第六步骤(P6)是在所述基片(S)上完成反应之后，用于所述反应室的第一冷却步骤。对于第六步骤(P6)，操作所述外部冷却系统700以使得所述反应室300内的温度逐渐地下降。因此，所述反应室300内维持在均匀的压力下。
[0124]对于所述第七步骤(P7)，排出反应室300内的反应气体的步骤和供应惰性气体(N2)至所述反应室内部的步骤被分别执行。因此，改变了所述反应室内部的压力。对于所述第七步骤(P7)，所述外部冷却系统也被操作。
[0125]所述第八步骤(P8)用于所述反应室的快速冷却的第二冷却步骤。即，所述第八步骤(P8)的第二冷却速度比第六步骤(P6)的第一冷却速度更快。对于所述第八步骤(P8)，一起操作所述内部冷却系统和外部冷却系统两者，以快速冷却所述反应室300。在此情况下，所述反应室300内部保持在均匀的压力下。
[0126]所述第九步骤(P9)是用于完成热处理的步骤，即，准备卸载所述基片(S)。对于所述第九步骤0^9)，排出反应室300内部的反应气体的步骤和供应惰性气体(N2)至所述反应室内部的步骤被分别执行。因此，改变了反应室300内的压力。
[0127]对于上述的说明，所述热处理系统和用于形成CIGS 太阳能电池的光吸收层的实施热处理的方法已经被说明。然而，根据本发明的热处理系统和实施热处理的方法并不限于用于形成CIGS太阳能电池的光吸收层的方法。
[0128]图9(a)至9(e)是说明根据本发明的一个实施例的制备CIGS太阳能电池的方法的横截面图。
[0129]首先，如图9a所示，后电极20形成于所述基片10上。
[0130]所述基片10可以由玻璃或者透明塑料形成。
[0131 ] 所述后电极20可以由例如钼(Mo)的导电材料通过溅射，MOCVD (金属有机化学气相沉积)或印刷形成。
[0132]然后，如图9b所示，前导层30a和30b形成于所述后电极20上。
[0133]形成前导层30a和30b的步骤可以包括用于在所述后电极20上形成第一前导层30a的步骤，以及用于在所述第一前导层30a上形成第二前导层30b的步骤。
[0134]所述第一前导层30a可以由包括铜-镓(CuGa)的导电材料通过溅射，MOCVD或者蒸发形成。
[0135]所述第二前导层30b可以由包括铟(In)的导电材料通过溅射，MOCVD或者蒸发形成。
[0136]如图9c所示，对所述前导层30a和30b实施热处理以形成光吸收层30。
[0137]形成光吸收层30的步骤可以为用于通过在H2Se气体的氛围下或者H2Se和H2S混合气体的氛围下的热处理，在元素之间加速化学反应的步骤。可以通过上文提及的热处理系统执行所述热处理，并且对于热处理系统的详细说明将被省略。
[0138]如图9d所示，缓冲层40形成于所述光吸收层30上。
[0139]所述缓冲层40可以由例如Cds、InS或者ZnS的材料通过CBD(化学浴沉积)，MOCVD，溅射或ALD (原子层沉积)形成。
[0140]如图9e所示，前电极50形成于所述缓冲层40上。
[0141]所述前电极50可以由例如ZnO, ZnO:B, ZnO:A1，SnO2, SnO2:F或ITO等透明导电材料通过溅射或者MOCVD形成。
【主权项】
1.一种热处理系统，包括， 具有反应空间的反应室； 围绕所述反应室的外部室；所述外部室从所述反应室以预定的间隔设置； 设置为用于打开或者关闭反应室的反应空间的门室；以及 用于循环反应室的反应空间内部的气流的气流调节装置； 其中，所述气流调节装置包括驱动轴，与所述驱动轴连接的气流抽吸单元，以及与所述气流抽吸单元连接的气流排出单元，其中，在反应空间内部的气流通过操作所述驱动轴被吸入气流抽吸单元，然后通过气流排出单元排出，以循环反应空间内的气流。2.根据权利要求1所述的热处理系统，其中所述气流抽吸单元具有从所述驱动轴的一端向气流排出单元延伸的倾斜的表面，以及，其中所述气流排出单元包括与所述气流抽吸单元连接的第一气流路径部，从所述第一气流路径部以预定的间隔设置的第二气流路径部，以及形成为分割结构并且设置于所述第一气流路径部和第二气流路径部之间的多个气流导向部。3.根据权利要求1所述的热处理系统，其中所述气流导向部还包括位于驱动轴端部上的尖锐端。4.根据权利要求1所述的热处理系统，其中所述驱动轴具有尖锐端，并且所述驱动轴的尖锐端露出在外部。5.根据权利要求1所述的热处理系统，其中还在气流排出单元内设置气流改变单元，以将气流导向至所述气流调节装置的前部。6.根据权利要求5所述的热处理系统，其中所述气流改变单元以预定的角度Θ(O<Θ <90)延伸至所述气流调节装置的前部，其中所述预定的角度Θ与与平行于所述反应室内壁的平面关联的角度一致。7.根据权利要求5所述的热处理系统，其中所述气流改变单元包括以预定的角度Θ(O<Θ <90)延伸至所述气流调节装置的前部的第一气流改变单元，所述预定的角度与平行于所述反应室的壁的平面关联，以及从所述第一气流改变单元延伸的第二气流改变单元，其中，所述第二气流改变单元的延伸角度与所述第一气流改变单元的延伸角度不相同。8.根据权利要求1所述的热处理系统，还包括加热器模块，所述加热器模块包括形成于所述反应室和外部室之间的第一加热器模块，以及形成于所述门室的前部的第二加热器模块， 其中所述气流调节装置形成于所述第二加热器模块的前部。9.根据权利要求1所述的热处理系统，还包括: 用于密封所述反应室和所述周围空气之间的空间的密封构件； 用于冷却所述反应室内部的内部冷却系统，所述内部冷却系统与所述反应空间相连通；以及 用于冷却所述反应室的外壁的外部冷却系统，所述外部冷却系统与所述反应室和外部室之间的缓冲空间连通， 其中，所述内部冷却系统通过设置于密封构件上的通孔与所述反应室的反应空间连通。10.一种实施热处理的方法，包括: 将反应室内的气体更换为惰性气体； 逐步提高反应室内的温度；并且供应反应气体至反应室内部； 保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；以及 冷却反应室的内部； 其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置；其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。11.根据权利要求10所述的方法，其中通过所述气流排出装置移动空气流量的步骤为通过与所述气流排出单元连接的气流改变单元将气流导向至所述气流调节装置的前部。12.根据权利要求10所述的方法，其中在设置于所述基片上的所述前导层上实施反应的步骤期间，执行循环所述反应空间内的气流的步骤，以及冷却所述反应室的内部。13.根据权利要求10所述的方法，其中冷却所述反应室内部的步骤包括: 以第一冷却速度冷却所述反应室内部的第一冷却步骤， 将所述反应室内部的气体更换为惰性气体的步骤； 以及以第二冷却速度冷却反应室内部的第二冷却步骤； 其中，所述第二冷却速度比第一冷却速度更快。14.根据权利要求10所述的方法，其中供应反应气体至所述反应室内部的步骤和在设置于所述基片上的前导层上实施反应的步骤包括: 在所述反应室内部的升高到第一温度的条件下，通过供应第一反应气体至所述反应室的内部的用于前导层的第一反应步骤； 在排出第一反应气体之后，供应第二反应气体至所述反应室的内部； 以及，在所述反应室的内部升高到第二温度的条件下，用于前导层的第二反应步骤。15.一种制备CIGS太阳能电池的方法，包括: 在基片上形成后电极； 在后电极上形成前导层； 通过对所述前导层实施热处理形成光吸收层； 在光吸收层上形成缓冲层； 以及在所述缓冲层上形成前电极； 其中，用于前导层的热处理包括: 将反应室内的气体更换为惰性气体； 逐步提高反应室内的温度，并且供应反应气体至反应室内部； 保持反应室内的温度，以及在放置于位于反应室内的船形物上的基片的前导层上实施反应；以及 冷却反应室的内部； 其中，在供应反应气体至反应室内部的步骤期间，在反应空间内的气流通过气流调节装置循环；所述气流调节装置包括设置于反应室内部的气流抽吸单元和气流排出装置； 其中，循环反应空间内的气流的步骤包括:通过气流排出装置以漩涡结构，沿船形物的外围向反应室的后部移动气流的步骤，以及通过气流抽吸单元移动气体的步骤，使气体向着反应室的后部，沿着船形物的内侧，朝着气流调节装置移动。16.根据权利要求15所述的方法，其中形成前导层的步骤包括使用包括铜-镓(CuGa)的导电材料形成第一前导层的步骤，使用包括铟(In)的导电材料形成第二前导层的步骤，所述其中反应气体包括H2Se气体。
【专利摘要】本发明公开了一种热处理系统，其使得在整个用于热处理步骤的反应空间的均匀的温度分布和反应气体的均匀的浓度分布成为可能，也公开了一种实施热处理的方法，以及一种使用相同方法制造CIGS太阳能电池的方法，其中，所述热处理系统可以包括具有反应空间的反应室；围绕所述反应室的外部室；设置为用于打开或者关闭反应室的反应空间的门室；用于循环反应室的反应空间内部的气流的气流调节装置；其中，所述气流调节装置包括驱动轴，与所述驱动轴连接的气流抽吸单元，以及与所述气流抽吸单元连接的气流排出单元。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/032
【公开号】CN104885233
【申请号】CN201480003860
【发明人】都鎭永, 梁熙哲, 金石珍, 郑钟晔, 金奉哲, 李锡鎭, 郑玘英, 徐振祐, 彭盛焕, 韩悳宇, 黄在君, 康旻焕, 李仁河
【申请人】亚威科股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年4月1日
【公告号】US20150340256, WO2014163366A1
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