APARATO DE TRATAMIENTO DE CALOR PARA CÉLULAS SOLARES.

Aparato de tratamiento de calor para células solares.

Un aparato de tratamiento de calor para un proceso de selenización o un proceso de sulfurización realizado al formar una capa de absorción de luz en una célula solar del tipo de calcopirita,

incluye un tubo de cuarzo en el que se disponen múltiples sustratos de célula solar en paralelo a intervalos predeterminados en una dirección del grosor, un mecanismo de calentamiento para calentar gas atmosférico, que está dispuesto fuera del tubo de cuarzo, y primeras placas deflectoras dispuestas hacia arriba de los sustratos, en el que el gas atmosférico calentado, que sube a lo largo de una superficie interior del tubo de cuarzo, es guiado desde arriba al centro de los sustratos.

APARATO DE TRATAMIENTO DE CALOR PARA CÉLULAS SOLARES

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un aparato de tratamiento de calor para células solares del tipo de calcopirita, usado en un método de producción de células solares de película fina, en particular, en un proceso de selenización durante la formación de una capa de absorción de luz.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La célula solar de película fina del tipo de calcopirita es del tipo de película fina, y tiene una capa CIGS incluyendo un compuesto de calcopirita, en el que un elemento del mismo es del grupo 1, 111 o VI, como una capa de absorción de luz de tipo p. La célula solar de película fina del tipo de calcopirita tiene una estructura multicapa en la que una capa de electrodo superficial trasera actúa como un cátodo que es una capa de metal Mo, una capa de absorción de luz CIGS, una capa intermedia de

tipo n, y una capa frontal como un ánodo que es una capa

de electrodo transparente están laminadas sobre un

sustrato de vidrio.

Entonces, cuando un receptor superficial de esta

estructura multicapa emite luz irradiada, tal como luz solar, un par de un electrón y un hueco positivo es excitado por la luz de irradiación que tiene energía en un intervalo de banda cerca de una unión p-n en la estructura multicapa. El electrón excitado y el hueco positivo llegan a la unión p-n por difusión, y el electrón y el hueco positivo son separados localmente en una región n y una región p, respectivamente, por el campo eléctrico interno de la unión. Como resultado, la región n se carga negativamente, y la región p se carga positivamente, y se genera una diferencia de potencial entre los electrodos dispuestos en cada región. Cuando estos electrodos están conectados por un alambre conductor, se obtiene una fotocorriente por fuerza electromotriz debido a esta diferencia de potencial, y éste es el principio de la célula solar.

Como un método de producción de una capa de absorción

de luz CIGS en dicha célula solar de película fina se

pueden mencionar un método incluyendo un proceso de

formación de precursor en el que se forma un precursor

incluyendo Cu, In y Ga en una capa de electrodo superficial trasera formada sobre un sustrato por deposición catódica, etc, y un proceso de selenización en el que se forma una capa de absorción de luz termotratando el sustrato de precursor formado bajo una atmósfera de gas de selenización (H2 Se, gas seleniuro de hidrógeno) (véase la publicación de patente 1) . En el caso en el que la selenización se lleva a cabo usando este método, se dispone una pluralidad de sustratos anteriores en el aparato y el interior del aparato es sustituido por un gas inerte tal como gas nitrógeno, y posteriormente se introduce y sella una fuente de selenio, y los sustratos se calientan en este estado a una temperatura predeterminada durante un tiempo predeterminado, y por ello se forma la capa de absorción de luz.

Sin embargo, en este método, dado que se disponen y calientan múltiples sustratos desde las superficies laterales o la circunferencia de los sustratos, existen los problemas de que (1) el calentamiento puede ser insuficiente dependiendo de la disposición del sustrato y

(2) su relación de constituyentes no es uniforme, y por lo tanto, no se forma una capa homogénea de absorción de luz CIGS (a) en cada sustrato o (b) en la superficie del sustrato, y por lo tanto, las características de las células solares no son uniformes.

Los problemas anteriores se explicarán con más detalle, y el problema (1) se describe a continuación. La circunferencia de una pluralidad de los sustratos llenos se calienta primariamente por radiación, y una superficie del sustrato, que es la exterior, tiene excelente distribución de temperatura dado que se recibe una radiación de calor uniforme de una fuente de calor. Sin embargo, la radiación de la fuente de calor es absorbida en su mayor parte por un precursor formado en el sustrato dispuesto en el lado exterior. Como resultado, los sustratos dispuestos desde el segundo exterior al centro se calientan primariamente por conducción de calor en el sustrato y convección del gas atmosférico que fluye en la superficie del sustrato. En este caso, la conducción de calor tiene una distribución de temperatura determinada por cada propiedad física peculiar del precursor y los sustratos, y el gas atmosférico tiene su propia distribución de temperatura en el aparato, y por lo tanto,

(a) la temperatura general del centro del sustrato es inferior a la de su exterior y, además, (b) la uniformidad de la temperatura en la superficie del sustrato es inferior.

Además, el problema (2) se describe a continuación. El gas seleniuro de hidrógeno introducido en el aparato se descompone en moléculas de hidrógeno y selenio cuando se calienta a aproximadamente 160°C, y esta molécula de selenio es tomada en una capa contactando una superficie caliente del precursor. En este proceso de reacción, en el caso en que la temperatura de todos los sustratos en el aparato sea uniforme, el gas de selenización en el aparato circula uniformemente en cada superficie de sustrato, y se forma una capa homogénea de absorción de luz contactando uniformemente el gas de selenización con la superficie de sustrato. Sin embargo, la diferencia de temperatura tiene lugar en cada sustrato como se ha explicado en (1) , y además, se genera un tiro ascendente entre el sustrato y el tubo de cuarzo por el gas de selenización calentado en el aparato; sin embargo, parte del gas de selenización calentado cae por los espacios libres entre cada sustrato durante la subida y otra parte permanece en una porción superior de los sustratos sin caer a través de los sustratos, después sube a la porción superior de los sustratos. Por lo tanto, la circulación del gas atmosférico en la superficie de los sustratos no es uniforme y como resultado, (b) los constituyentes en los sustratos no son uniformes.

Como una técnica para resolver dicho problema, se puede mencionar un método en el que se hace circular gas atmosférico disponiendo un ventilador electromotor en un reactor, (véase la publicación de patente 2) . Generalmente se requiere un proceso de selenización o un proceso de sulfurización a aproximadamente 650°C para producir los sustratos en la célula solar del tipo de calcopirita. Además, es necesario que el material del reactor usado en dicho proceso tenga resistencia al selenio a altas temperaturas.

Sin embargo, en el caso en el que se usa un ventilador electromotor, es necesario que el material del ventilador tenga resistencia a la corrosión por selenio, y también es necesario que tenga durabilidad de hermeticidad del eje de

giro, en particular, durabilidad en vista de la

temperatura de procesado, el calor de rozamiento, el gas

de corrosión, etc.

La publicación de patente 1 es la Publicación de la Solicitud de Patente japonesa no examinada número 2006196771. La publicación de patente 2 es la Publicación de la Solicitud de Patente japonesa no examinada número 2006186114.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN PROBLEMAS QUE RESUELVE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, la presente invención se completó en vista de las circunstancias antes descritas, y un obj eto de la presente invención es proporcionar un aparato de tratamiento de calor para células solares del tipo de calcopirita en el que se puede obtener una capa de absorción de luz CIGS que tiene alta calidad promoviendo la uniformidad de temperatura en el aparato y la uniformidad de la circulación atmosférica.

MEDIOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS

El aparato de tratamiento de calor de la presente invención es un aparato de tratamiento de calor para un proceso de selenización o un proceso de sulfurización realizado al formar una capa de absorción de luz en una célula solar del tipo de calcopirita, e incluye un tubo de cuarzo en el que se dispone una pluralidad de sustratos de célula solar en paralelo a intervalos predeterminados en una dirección del grosor, un mecanismo de calentamiento para calentar gas atmosférico, que está dispuesto fuera del tubo de cuarzo, y primeras placas deflectoras dispuestas hacia arriba de los sustratos, en las que el gas atmosférico calentado, que sube a lo largo de una superficie interior del tubo de cuarzo, es guiado desde arriba al centro de los sustratos.

Según la presente invención, la convección del gas atmosférico es promovida por una composición simple, y el gas calentado es guiado fiablemente uniformemente al centro de los sustratos, en el que es fácil que la temperatura del gas disminuya, y como resultado,...

1. Un aparato de tratamiento de calor para un proceso de selenización o un proceso de sulfurización realizado al formar una capa de absorción de luz en una célula solar del tipo de calcopirita, incluyendo:

un tubo de cuarzo en el que se disponen múltiples sustratos de célula solar en paralelo a intervalos predeterminados en una dirección del grosor,

un mecanismo de calentamiento para calentar gas atmosférico, que está dispuesto fuera del tubo de cuarzo, y

primeras placas deflectoras dispuestas hacia arriba de los sustratos, en las que el gas atmosférico calentado que sube a lo largo de una superficie interior del tubo de cuarzo es guiado desde arriba al centro de los sustratos.

2. El aparato de tratamiento de calor para células solares del tipo de calcopirita, según la reivindicación 1, incluyendo además segundas placas deflectoras dispuestas entre superficies laterales de los sustratos y el mecanismo de calentamiento de manera que estén separadas de los sustratos y el mecanismo de calentamiento, donde las segundas placas deflectoras

3. El aparato de tratamiento de calor para células solares del tipo de calcopirita, según la reivindicación 1, incluyendo además calefactores elevadores dispuestos en una porción inferior de una superficie interior del tubo de cuarzo, donde los calefactores elevadores promueven la subida de gas atmosférico calentado a lo largo de la superficie interior del tubo de cuarzo.

4. El aparato de tratamiento de calor para células solares del tipo de calcopirita, según la reivindicación 1, incluyendo además un mecanismo de calentamiento de gas para precalentar gas atmosférico introducido en el tubo de cuarzo.

promueven la subida del gas atmosférico calentado a lo

largo de la superficie interior del tubo de cuarzo, y

bloquean la radiación directa del mecanismo de

calentamiento en las superficies laterales de los

sustratos.