DE19936081A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers, sowie ein unter Anwendung des Verfahrens hergestellter Mehrschichtkörper - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Temperieren großflächiger Mehrschichtkörper durch Zuführung einer Energiemenge mit einer Temperierrate von mindestens 1 C/s vorgestellt. Zur Unterbindung von Temperaturinhomogenitäten während des Temperierens werden den Schichten des Mehrschichtkörpers mit einer örtlichen und zeitlichen Auflösung unterschiedliche Teilmengen der Energiemenge zugeführt. Der Mehrschichtkörper wird in einem Behälter temperiert, der einen Boden und einen Deckel aus Glaskeramik aufweist. Das Verfahren wird zur Herstellung eines Dünnfilmsolarmoduls angewendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers, der eine erste und mindestens eine zweite Schicht aufweist, durch Aufnahme einer Energiemenge durch den Mehrschichtkörper mit einer Aufnahme einer ersten Teilmenge der Energiemenge durch die erste Schicht und einer Aufnahme einer zweiten Teilmenge der Energiemenge durch die zweite Schicht, aufweisend mindestens eine Energiequelle. Eine der­ artige Vorrichtung ist beispielsweise aus EP 0 662 247 B1 be­ kannt. Neben der Vorrichtung wird ein zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers und ein unter Anwendung des Verfahrens hergestellter Mehrschichtkörper vorgestellt.

Ein Mehrschichtkörper wird beispielsweise dadurch herge­ stellt, daß auf eine Trägerschicht (Substrat) eine funktio­ nelle Schicht aufgebracht wird. Damit die funktionelle Schicht und/oder die Trägerschicht eine gewünschte physikali­ sche (elektrisch, mechanisch, etc.) und/oder chemische Eigen­ schaft aufweist, muß unter Umständen eine Prozessierung des Mehrschichtkörpers bzw. der Schicht und/oder der Träger­ schicht durchgeführt werden. Die Prozessierung beinhaltet beispielsweise ein Temperieren des Mehrschichtkörpers in Ge­ genwart eines Gases (Prozeßgas).

Ein Mehrschichtkörper ist beispielsweise eine flächige Dünn­ filmsolarzelle, bei der eine Elektrodenschicht aus Molybdän und eine funktionelle Kupfer-Indium-Diselenid(CIS)-Halblei­ terschicht auf einer Trägerschicht aus Glas aufgebracht sind. Diese Dünnfilmsolarzelle wird gemäß EP 0 662 247 B1 in einem Zweistufenprozeß hergestellt. In einer ersten Stufe werden der Reihe nach folgende Elemente in Schichtform auf die Trä­ gerschicht aus Glas aufgebracht: Molybdän, Kupfer, Indium und Selen. Der so erhaltene Mehrschichtkörper wird in einer zwei­ ten Stufe temperiert, wobei sich die Kupfer-Indium-Diselenid -Halbleiterschicht ausbildet.

Zum Temperieren wird der Mehrschichtkörper in einem geschlos­ senen Behälter aus Graphit angeordnet. Während des Temperie­ rens bildet sich im Behälterinneren ein bestimmter Par­ tialdruck gasförmigen Selens aus, wobei die auf dem Glas auf­ gebrachten Schichten mit dem gasförmigen Selen in Kontakt stehen.

Beim Temperieren nimmt der Mehrschichtkörper eine Energiemen­ ge auf, wobei jeder Schicht eine Teilmenge der Energiemenge zugeführt wird. Das Temperieren erfolge beispielsweise mit einer Aufheizrate von 10°C/s. Als Energiequelle der Ener­ giemenge wird eine Halogenlampe benutzt. Mit der Halogenlampe wird der Behälter aus Graphit bestrahlt und somit der Behäl­ ter aufgeheizt. Ein derartiger Vorgang ist besonders effizi­ ent, da Graphit als quasi "Schwarzer Strahler" ein hohes Ab­ sorptionsvermögen für elektromagnetische Strahlung aufweist, insbesondere für Strahlung im Spektralbereich der Halogen­ lampe. Die durch das Graphit absorbierte Energiemenge wird durch Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung dem Mehrschicht­ körper zugeführt. Der Behälter fungiert somit als sekundäre Energiequelle bzw. als Energietransmitter.

Graphit weist ein hohes Emissionsvermögen und eine hohe Wär­ meleitfähigkeit auf. Bei Aufliegen des Mehrschichtkörpers auf einem Boden des Behälters erfolgt die Zufuhr der Energiemenge auf einer Unterseite des Mehrschichtkörpers im wesentlichen durch Wärmeleitung. Einer Oberseite des Mehrschichtkörpers her wird eine Energiemenge durch Wärmestrahlung zugeführt.

Aufgrund eines unsymmetrischen Schichtaufbaus des Mehr­ schichtkörpers und/oder einer unterschiedlichen Zuführung der Energiemenge auf die Ober- und Unterseite des Mehrschichtkör­ pers kann es bei einer hohen Aufheizrate zu einem inhomoge­ nen, d. h. ungleichmäßigen Temperieren der Schichten des Mehr­ schichtkörpers kommen. Es kann sich in Dickenrichtung des Mehrschichtkörpers eine Temperaturinhomogenität ausbilden, die bei einem Temperaturausdehnungskoeffizienten eines Mate­ rials einer Schicht, der von Null verschieden ist, innerhalb der Schicht und/oder des Mehrschichtkörpers zu einer mechani­ schen Spannung führen kann. Diese mechanische Spannung kann einen Riß oder einen Bruch der Schicht und/oder des Mehr­ schichtkörpers nachsichziehen. Die mechanische Spannung kann auch zu einer Verformung (Verwerfung) des Mehrschichtkörpers führen. Die Verformung ist bei einer Trägerschicht aus Glas im allgemeinen transient, d. h. nach dem Temperieren bildet sich die Verformung zurück. Die Verformung kann auch perma­ nent sein. Dabei bildet sich die Verformung nicht zurück. Dies ist dann der Fall, wenn ein Erweichungspunkt der Träger­ schicht (z. B. aus Glas) während des Temperierens überschrit­ ten wird und dabei eine (innere) mechanische Spannung und/oder eine äußere Kraft wirksam wird.

Je großflächiger der Mehrschichtkörper ist und je höher eine Temperierrate (Aufheizrate, Abkühlrate) ist, desto schwieri­ ger ist es, während des Temperierens des Mehrschichtkörpers Temperaturinhomogenitäten im Mehrschichtkörper gezielt zu be­ einflussen, und desto größer ist eine Wahrscheinlichkeit da­ für, daß eine unerwünschte mechanische Spannung auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, aufzuzeigen, wie während des Temperierens eines großflächigen Mehrschichtkörpers mit einer hohen Temperierrate eine Temperaturhomogenität bzw. Tempera­ turinhomogenität gezielt beeinflußt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers angegeben, der eine erste Schicht und mindestens eine zweite Schicht aufweist, durch Aufnahme einer Energiemenge durch den Mehrschichtkörper mit einer Auf­ nahme einer ersten Teilmenge der Energiemenge durch die erste Schicht und einer Aufnahme einer zweiten Teilmenge der Ener­ giemenge durch die zweite Schicht, aufweisend mindestens eine Energiequelle der Energiemenge. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht zwischen einer ersten Energiequelle und der zweiten Schicht und die zweite Schicht zwischen einer zweiten Energiequelle und der ersten Schicht angeordnet ist, mindestens eine der Energiequellen eine Emis­ sion einer bestimmten elektromagnetischen Strahlung mit einem Strahlungsfeld aufweist, mindestens eine der Schichten eine bestimmte Absorption für die elektromagnetische Strahlung aufweist und in dem Strahlungsfeld angeordnet ist, in dem Strahlungsfeld zwischen der Energiequelle mit dem Strahlungs­ feld und der Schicht, die die Absorption der elektromagneti­ schen Strahlung aufweist und die im Strahlungsfeld angeordnet ist, mindestens ein Transparenzkörper angeordnet ist, der ei­ ne bestimmte Transmission und eine bestimmte Absorption für die elektromagnetische Strahlung aufweist.

Die Idee der Erfindung besteht darin, die Schichten des Mehr­ schichtkörpers individuell aufzuheizen, d. h. die Teilmenge der Energiemenge, die eine Schicht aufnimmt, gezielt zu steu­ ern, zu regulieren und/oder voreinzustellen. Beispielsweise wird eine Energiemenge mit Hilfe eines Regelkreises während des Temperierens bestimmt (siehe unten). Denkbar ist auch, daß eine Voreinstellung der Energiequellen (z. B. Energiedich­ te, Art der Energie, etc.) ohne einen zusätzlichen Regelkreis ausreicht. Durch die Erfindung ist ein individuelles Aufheizen der Schichten des Mehrschichtkörpers auch bei sehr hohen Aufheizraten von 1°C/s bis beispielsweise 50°C und mehr möglich. Durch das individuelle Aufheizen gelingt es, während des Temperierens eine mechanische Spannungen und eine damit unter Umständen auftretende Verformung des Mehrschichtkörpers möglichst klein zu halten.

Basis dafür ist der Transparenzkörper, der optisch teildurch­ lässig (semitransparent) ist. Durch die Transmission, die beispielsweise bei einer bestimmten Wellenlänge zwischen 0,1 und 0,9 liegt, gelangt die oben beschriebene elektromagneti­ sche Strahlung durch den Transparenzkörper auf eine Schicht. Die Schicht kann eine entsprechende Energiemenge bzw. Teil­ menge der Energiemenge aufnehmen, die direkt von der Energie­ quelle ausgesendet wird.

Der Transparenzkörper weist aber auch eine gewisse Absorption für die elektromagnetische Strahlung auf. Die damit aufgenom­ menen Energie kann in Form von Wärmestrahlung und/oder Wärme­ leitung an eine Umgebung abgegeben werden. In einer besonde­ ren Ausgestaltung verfügt die Vorrichtung zum Temperieren ei­ nes Mehrschichtkörpers einen Transparenzkörper, der durch die Absorption der elektromagnetischen Strahlung eine Wärmestrah­ lung und/oder Wärmeleitung in Richtung des Mehrschichtkörpers aufweist. Somit gelingt es, eine Schicht durch Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung zu temperieren.

Denkbar ist auch, daß eine erste Schicht des Mehrschichtkör­ pers, die für die Wärmestrahlung eine Transmission zeigt, im wesentlichen nur durch Wärmeleitung temperiert wird, während eine zweite Schicht desselben Mehrschichtkörpers durch die Wärmestrahlung desselben Transparenzkörpers im wesentlichen temperiert wird. Eine erste Schicht mit einer entsprechenden Transmission ist beispielsweise eine Schicht aus Glas. Wenn eine elektromagnetisch Strahlung einer Energiequelle und/oder eines Transparenzkörpers auf den Glaskörper trifft, wird ein geringer Anteil der Strahlung (etwa 4%) reflektiert. Der größte Anteil (< 90%) gelangt mehr oder weniger ungehindert durch das Glas und trifft dann auf eine zweite Schicht des Mehrschichtkörpers. Dort kann diese Strahlung absorbiert wer­ den und zu einer Aufnahme einer Energiemenge durch diese zweite Schicht führen. Die Glasschicht kann durch Strahlung bzw. Wärmestrahlung bei einer sehr hohen Aufheizrate nicht ausreichend schnell temperiert werden. Dagegen ist ein rela­ tiv schnelles Temperieren durch Wärmeleitung möglich, wenn der Transparenzkörper eine Teilmenge der Energiemenge aufneh­ men und auf die Glasschicht übertragen kann.

Denkbar ist auch der Fall, daß der Transparenzkörper selbst eine Schicht des Mehrschichtkörpers ist. Der Transparenzkör­ per kann durch Absorption eines Teils der elektromagnetischen Strahlung eine Teilmenge der Energiemenge aufnehmen und durch die Transmission eine weitere Teilmenge der Energiemenge zur Aufnahme durch eine weitere Schicht durchlassen.

In einer besonderen Ausgestaltung wird bei dem Verfahren ein Mehrschichtkörper verwendet, bei dem eine Schicht als Träger­ schicht für zumindest eine weitere Schicht fungiert. Der Mehrschichtkörper weist insbesondere eine unsymmetrische Schichtfolge auf. Beispielsweise besteht der Mehrschichtkör­ per aus einer einseitig beschichteten Trägerschicht. Einzelne Schichten des Mehrschichtkörpers können auch nebeneinander angeordnet sein.

In einer besonderen Ausgestaltung weist eine Schicht des Mehrschichtkörpers ein Material auf, das aus der Gruppe Glas, Glaskeramik, Keramik, Metall und/oder Kunststoff ausgewählt ist. Als Kunststoff kommt insbesondere temperaturbeständiger Kunststoff wie Teflon in Frage. Eine Schicht ist beispiels­ weise eine Metallfolie. Die Metallfolie kann auch als Träger­ schicht fungieren.

Die Teilmenge der Energiemenge, die von einer Schicht aufge­ nommen wird, hängt beispielsweise von einer Absorptions-, Emissions- und/oder Reflexionseigenschaft der Schicht ab. Sie hängt aber auch von der Art der Energiequelle ab und von der Art und Weise, wie die Energiemenge auf den Mehrschichtkörper bzw. auf eine Schicht des Mehrschichtkörpers übertragen wird.

Das Temperieren des Mehrschichtkörpers bzw. einer Schicht er­ folgt beispielsweise mit Hilfe einer Energiequelle für ther­ mische Energie. Dabei kann der Schicht die thermische Energie direkt zugeführt werden. Hier kommt Wärmestrahlung, Wärmelei­ tung und/oder Konvektion in Frage. Im Fall der Wärmestrahlung kann die Energiequelle selbst eine Quelle für Wärmestrahlung sein. Die Wärmestrahlung ist beispielsweise elektromagneti­ sche Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 0,7 und 4,5 µm (Infrarotlicht). Die entsprechende Schicht ist im Strahlungs­ feld der Energiequelle angeordnet. Die Schicht wird von der elektromagnetischen Strahlung der Energiequelle getroffen und absorbiert zumindest teilweise die elektromagnetische Strah­ lung.

Möglich ist es aber auch, daß einer Schicht eine beliebige Energie zugeführt wird, die in der Schicht in thermische Energie umgewandelt wird. Beispielsweise wird eine Schicht mit hochenergetischem UV-Licht bestrahlt, das die Schicht ab­ sorbiert. Durch eine Absorption eines hochenergetischen Lichtquants gelangt ein Molekül der Schicht oder die ganze Schicht in einen elektronisch angeregten Zustand. Eine dabei aufgenommene Energie kann in thermische Energie umgewandelt werden.

Neben Wärmestrahlung und Wärmeleitung ist auch ein Temperie­ ren einer Schicht bzw. des ganzen Körpers durch Konvektion möglich. Dabei wird ein Gas mit einer bestimmten Energie an der Schicht vorbeigeleitet, wobei das Gas die Energie an die Schicht abgibt. Vorbeigeleitetes Gas kann gleichzeitig als Prozeßgas fungieren.

Durch Wärmeleitung und/oder Konvektion kann im übrigen eine Schicht auch gekühlt werden. Dabei wird der Schicht eine ne­ gative thermische Energie zugeführt. Auf diese Weise ist es auch möglich, die Energiemengen bzw. die Teilmengen der Ener­ giemengen zu steuern und z. B. die mechanischen Spannungen im Mehrschichtkörper zusätzlich zu beeinflussen.

In einer besonderen Ausgestaltung ist ein Energietransmitter zur Übertragung der Energiemenge auf den Mehrschichtkörper vorhanden. Der Energietransmitter fungiert als sekundäre Energiequelle. Der Energietransmitter absorbiert beispiels­ weise elektromagnetische Strahlung einer primären Energie­ quelle, z. B. einer Halogenlampe, aus einem höheren Energiebe­ reich und konvertiert diese elektromagnetische Strahlung in Wärmestrahlung, die von der Schicht absorbiert wird.

Als Energietransmitter kann die mittelbare und/oder unmittel­ bare Umgebung des Mehrschichtkörpers während des Temperierens fungieren. Denkbar ist, daß ein Energietransmitter mit dem Mehrschichtkörper zum Temperieren in einem Innenraum eines Behälters angeordnet ist. Der Energietransmitter kann auch außerhalb des Behälters, beispielsweise auf einer Wandung des Behälters oder in einem Abstand zum Behälter angeordnet sein. Denkbar ist, daß der Energietransmitter eine Beschichtung des Behälters ist. Der Energietransmitter ist beispielsweise eine Graphitfolie. Der Behälter selbst kann auch selbst die Funk­ tion eine Energietransmitters übernehmen. Eine derartige Funktion ist beispielsweise bei einem Behälter aus Graphit gegeben. Schließlich ist der Transparenzkörper nichts anderes als ein Energietransmitter. Ebenso fungiert ein Gas bei einer Energieübertragung durch Konvektion als Energietransmitter.

Eine Energiemenge, die der Mehrschichtkörper aufnimmt, kann nicht nur von Schicht zu Schicht, sondern auch innerhalb ei­ ner Schicht unterschiedlich sein. Beispielsweise tritt wäh­ rend des Temperierens ein Randeffekt im Mehrschichtkörper bzw. in einer Schicht eines Mehrschichtkörpers auf. Ein Rand­ bereich der Schicht weist eine andere Temperatur auf als ein innerer Bereich der Schicht. Es stellt sich während des Tem­ perierens ein lateraler Temperaturgradient ein. Dies ge­ schieht beispielsweise dann, wenn ein Strahlungsfeld der Energiequelle inhomogen ist. Dabei ist eine Energiedichte des Stahlungsfeldes auf einer Fläche, die von der Strahlung durchstrahlt wird, nicht überall gleich. Ein laterale Tempe­ raturinhomogenität kann sich auch bei einem homogenen Strah­ lungsfeld einstellen, wenn am Rand einer Schicht aufgrund der größeren absorbierenden Fläche pro Volumeneinheit eine grö­ ßere Energiemenge pro Volumeneinheit absorbiert wird. Um den Temperaturgradienten auszugleichen, kann beispielsweise eine Energiequelle verwendet werden, die aus einer Vielzahl von Untereinheiten besteht. Jede Untereinheit kann separat ange­ steuert werden und so jede von einer Untereinheit auf eine Schicht zugeführte Energiemenge separat eingestellt werden. Eine derartige Energiequelle ist beispielsweise ein Array oder eine Matrix aus einzelnen Heizelementen. Ein Heizelement ist beispielsweise eine Halogenlampe. Das Array oder die Ma­ trix kann auch dazu benutzt werden, einen lateralen Tempera­ turgradienten in der Schicht herzustellen. Dadurch könnte man beispielsweise eine permanente oder transiente Verformung des Schichtkörpers gezielt erzeugen. Insbesondere für die Tempe­ rierung eines Mehrschichtkörpers, bei dem Schichten nebenein­ ander liegen, ist ein Array oder eine Matrix von großem Vor­ teil.

Bezüglich der Energiequelle ist es vorteilhaft, wenn die Energiequelle bzw. die Energiequellen in einem kontinuierli­ chen Betrieb arbeiten. Denkbar ist aber auch, daß die Ener­ giequellen in einem Zyklus- und/oder Pulsbetrieb die Energie­ menge bzw. die Teilmengen der Energiemenge den Schichten zur Verfügung stellen. Eine derartige Energiequelle ist bei­ spielsweise eine Energiequelle mit gepulster elektromagneti­ scher Strahlung. Auf diese Weise kann den Schichten zur glei­ chen Zeit oder in einer zeitlichen Abfolge (z. B. alternie­ rend) eine Energiemenge zugeführt werden.

Folgende Eigenschaften der Energiequelle für elektromagneti­ sche Strahlung sind besonders vorteilhaft:

• - Die Energiequelle weist ein homogenes Strahlungsfeld auf.
• - Eine spektrale Intensitätsverteilung der Energiequelle überlappt teilweise mit einer spektralen Absorption der Schicht, des Transparenzkörpers und eines eventuell vor­ handenen Behälters (siehe unten).
• - In Gegenwart eines Prozeßgases ist die Energiequelle kor­ rosionsfest und/oder korrosionsgeschützt.
• - Die Energiequelle weist eine hohe Energiedichte auf, die ausreicht, um eine Masse des Mehrschichtkörpers (und eventuell die eines Behälters) mit einer Aufheizrate von über 1°C/s aufheizen zu können.

In einer besonderen Ausgestaltung weist der Transparenzkörper der Vorrichtung mindestens einen Abstandshalter auf, an dem der Mehrschichtkörper anliegt, zur Aufnahme einer lateral ho­ mogenen Energiemenge durch den Mehrschichtkörper. Beispiels­ weise wird der Schicht, über die der Mehrschichtkörper auf dem Transparenzkörper bzw. dem Abstandshalter aufliegt, in erster Linie durch eine homogene Wärmestrahlung temperiert. In dieser Form weist der Abstandshalter vorzugsweise ein Ma­ terial auf, das eine geringe Absorption für die elektromagne­ tische Strahlung aufweist. Ein Abstandshalter überragt bei­ spielsweise eine Oberfläche des Transparenzkörpers um einige µm bis mm.

Die auf den Abstandshaltern aufliegende Schicht kann auch in erster Linie durch Wärmeleitung temperiert werden. Dazu Ver­ fügen die Abstandshalter beispielsweise über eine für eine entsprechende Temperierrate notwendige thermische Leitfähig­ keit. Denkbar ist auch, daß der Abstandshalter für die Ener­ gieübertragung durch Wärmeleitung eine hohe Absorption für eine elektromagnetische Strahlung einer Energiequelle auf­ weist, wobei die elektromagnetische Strahlung effizient in thermische Energie umgewandelt wird.

Insbesondere weist der Transparenzkörper eine Vielzahl von Abstandshaltern auf. Bei einer Vielzahl von Abstandshaltern, die gleichmäßig zwischen der Schicht des Mehrschichtkörpers und dem Transparenzkörper berührend angeordnet sind, kann zu­ sätzlich eine Homogenisierung der lateralen Temperaturvertei­ lung erreicht werden.

In einer besonderen Ausgestaltung weist der Transparenzkörper und/oder der Abstandshalter ein Material auf, das aus der Gruppe Glas und/oder Glaskeramik ausgewählt ist. Glaskeramik weist verschiedene Vorteile auf:

• - Es kann zum Temperieren in einem weiten Temperaturbereich von beispielsweise 0°C bis z. B. 700°C eingesetzt werden. Glaskeramik weist beispielsweise einen Erweichungspunkt auf, der über dem Temperaturbereich liegt.
• - Es verfügt über einen sehr niedrigen thermischen Ausdeh­ nungskoeffizienten. Es ist temperaturschockbeständig und im oben erwähnten Temperaturbereich des Temperierens ver­ werfungsfrei.
• - Es ist gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien chemisch inert und weist eine geringe Durchlässigkeit für diese Chemikalien auf. Eine derartige Chemikalie ist beispiels­ weise das Prozeßgas, dem eine Schicht und/oder der ganze Mehrschichtkörper während des Temperierens ausgesetzt ist.
• - Es ist im Spektralbereich vieler Energiequellen für elek­ tromagnetische Strahlung optisch teildurchlässig, insbe­ sondere in einem Wellenlängenbereich, in dem eine Strah­ lungsdichte der Energiequellen hoch ist. Eine derartige Strahlungsquelle ist beispielsweise eine Halogenlampe mit einer hohen Strahlungsdichte zwischen 0,1 und 4,5 µm.

Glas, insbesondere Quarzglas sind als Material für den Trans­ parenzkörper ebenfalls denkbar. Vorteilhaft daran ist eine hohe Einsatztemperatur von bis zu 1200°C. Diese Materialien zeigen im Spektralbereich einer Energiequelle in Form einer Halogenlampe eine hohe Transmission und eine geringe Absorp­ tion. Das Licht tritt im wesentlichen ungehindert durch die­ sen Transparenzkörper hindurch und gelangt an eine Schicht mit einer entsprechenden Absorption für die elektromagneti­ sche Strahlung, wobei die Schicht eine Energiemenge aufnimmt und erwärmt wird. Der Transparenzkörper wird durch die Strah­ lung nahezu nicht erwärmt.

In einer Prozeßanwendung ist es möglich, daß Material der er­ wärmten Schicht verdampft und an einer relativ kalten Ober­ fläche des Transparenzkörper abgeschieden wird. Um dies zu verhindern, kann dafür gesorgt werden, daß der Transparenz­ körper während des Temperierens auf eine nötige Temperatur erwärmt wird. Dies gelingt durch eine Übertragung einer Ener­ giemenge auf den Transparenzkörper durch Wärmeleitung und/oder Konvektion. Denkbar ist auch eine elektromagnetische Strahlung, die der Transparenzkörper absorbiert. Denkbar ist, daß der Transparenzkörper eine Beschichtung aufweist, die ei­ nen bestimmten Teil der elektromagnetischen Strahlung absor­ biert. Die dadurch aufgenommene Energie kann an den Transpa­ renzkörper aus Glas oder Quarzglas weitergeleitet werden. In dieser Form ist der Transparenzkörper, bestehend aus dem Glaskörper mit der Beschichtung, optisch teildurchlässig und kann sowohl zur Energieübertragung durch Wärmestrahlung als auch durch Wärmeleitung auf den Mehrschichtkörper eingesetzt werden.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung steht minde­ stens eine Schicht mit einem Prozeßgas in Kontakt. Denkbar ist auch, daß der ganze Mehrschichtkörper dem Prozeßgas aus­ gesetzt ist. Das Prozeßgas wirkt während des Temperierens auf die Schicht bzw. auf einzelne Schichten oder den ganzen Mehr­ schichtkörper ein und ist an der Änderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Mehrschichtkörpers betei­ ligt. Als Prozeßgas kommt beispielsweise ein Inertgas (mole­ kularer Stickstoff oder Edelgas) in Frage. Das Prozeßgas rea­ giert nicht mit einem Material der Schicht. Denkbar ist aber auch ein Prozeßgas, das mit einem Material der Schicht rea­ giert. Unter Einwirken des Prozeßgases bildet sich die funk­ tionelle Schicht. Beispielsweise wirkt das Prozeßgas gegen­ über einem Material der Schicht oxidierend oder reduzierend. Mögliche Prozeßgase dafür sind Sauerstoff, Chlor, Wasser­ stoff, elementares Selen, Schwefel oder ein Hydrid. Es kann auch ein ätzendes Prozeßgase wie HCL oder ähnliches sein. Weitere Beispiele für das Prozeßgas sind H₂S und H₂Se, die bei der Herstellung einer Dünnfilmsolarzelle eingesetzt wer­ den (siehe unten). Schließlich sind alle Gase oder auch Gas­ gemische denkbar, die in einer entsprechenden Weise mit einem Material einer Schicht reagieren.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schicht einer definierten Pro­ zeßgasatmosphäre ausgesetzt ist. Die definierte Prozeßgasat­ mosphäre umfaßt beispielsweise einen Partialdruck des oder der Prozeßgase während des Temperierens. Denkbar ist bei­ spielsweise auch, daß eine Schicht oder der Mehrschichtkörper zum Temperieren mit Vakuum in Kontakt steht.

Eine definierte Prozeßgasatmosphäre läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß das Prozeßgas mit einer bestimmten Ge­ schwindigkeit an der Schicht vorbeigeleitet wird. Dabei kann ein Prozeßgas mit verschiedenen Partialdrücken im Verlauf des Temperierens auf die Schicht einwirken. Denkbar ist auch, daß nacheinander verschiedene Prozeßgase mit der Schicht des Schichtkörpers in Kontakt stehen.

Vorzugsweise ist zumindest die Schicht umschlossen, die mit dem Prozeßgas in Kontakt steht. Dies gelingt beispielsweise durch eine Umhüllung der Schicht, wobei die Umhüllung an der Trägerschicht befestigt sein kann. Die Umhüllung wird vor oder während des Temperierens mit dem Prozeßgas befüllt. Das Prozeßgas wird dabei auf einer Oberfläche der Schicht konzen­ triert, deren Eigenschaften durch das Prozeßgas beeinflußt werden soll. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß eine Umgebung durch das Prozeßgas kontaminiert wird. Dies ist ins­ besondere bei einem korrosiven und/oder giftigen Prozeßgas wichtig. Außerdem kann mit einer für eine Umsetzung der Schicht nötigen stöchiometrischen Menge an Prozeßgas gearbei­ tet werden. Es wird Prozeßgas nicht unnötig verbraucht.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Mehr­ schichtkörper in einem Behälter angeordnet. Dabei weist zu­ mindest eine Wandung des Behälters einen Transparenzkörper auf. Der Behälter hat den Vorteil, daß er automatisch die Um­ hüllung des Schicht bzw. den ganzen Mehrschichtkörpers dar­ stellt. Die Umhüllung braucht nicht am Mehrschichtkörper be­ festigt sein. Bei einem verschließbaren Behälter kann die Prozeßgasatmosphäre gezielt und leicht eingestellt werden. Beispielsweise bietet der Behälter ein genügen großes Volumen für das während des Temperierens benötigte Prozeßgas. Wenn das Temperieren eine homogene und reproduzierbare Verteilung des Prozeßgases über einer Schicht erfordert, kann auch ge­ zielt ein Gasaustritt aus dem Behälter eingestellt werden. Dies kann beispielsweise dann nötig, wenn mit einer sehr ho­ hen Aufheizrate temperiert wird. Dabei expandiert das Prozeß­ gas. Wenn der Behälter dem dabei auftretenden Gasdruck nicht standhält, kommt es zu einer Verformung des Behälters oder sogar zur Zerstörung des Behälters. Eine Verformung sollte aber beispielsweise dann verhindert werden, wenn der Mehr­ schichtkörper auf dem Boden des Behälters aufliegt. Ein Ver­ formung des Behälters führt wie oben beschrieben zu einer la­ teralen Temperaturinhomogenität im Mehrschichtkörper mit den entsprechenden Folgen.

Der Behälter kann zudem Transportmittel des Mehrschichtkör­ pers beim Temperieren sein. Der Behälter hat den Vorteil, daß während des Temperierens beispielsweise ein Bruch einer Schicht (Trägerschicht bzw. Substrat) aus Glas nicht ausge­ schlossen werden kann. Bei einem Bruch eines solchen Sub­ strats kann das zerbrochene Material leicht aus einer Anlage zum Temperieren des Mehrschichtkörpers entfernt werden. Dies trägt zu einer Prozeßstabilisierung der Anlage zum Temperie­ ren bei.

Mit dem Behälter eignet sich die Vorrichtung insbesondere zum Durchführen des Temperierens in einem Durchlaufverfahren mit verschiedenen Verfahrensstufen. Dabei wird der Mehrschicht­ körper beispielsweise in den Behälter gelegt. Mit dem Behäl­ ter wird der Mehrschichtkörper von Verfahrensstufe zu Verfah­ rensstufe transportiert. In einer ersten Verfahrensstufe wird der Behälter beispielsweise mit einem Prozeßgas befüllt. Da­ bei kann der Behälter in einer Kammer evakuiert, mit einem entsprechenden Prozeßgas befüllt und verschlossen werden. Denkbar ist dabei ein separater Ein- und Auslaß des Behälter zum Spülen oder Befüllen des Behälters mit dem Prozeßgas. In einer zweiten Verfahrensstufe findet das Temperieren statt. Dazu wird der Behälter aus der Kammer in eine Heizzone trans­ portiert. Nach Beendigung des Temperierens wird der Mehr­ schichtkörper aus der Heizzone in eine Kühlzone befördert.

In einer besonderen Ausgestaltung ist die Wandung des Behäl­ ters, die den Transparenzkörper aufweist, ein Deckel und/oder ein Boden des Behälters. Beipielsweise liegt der Mehrschicht­ körper mit eine Schicht direkt auf dem Transparenzkörper des Bodens auf. Der Transparenzkörper kann, wie oben beschrieben, Abstandshalter aufweisen. Der Deckel weist ebenfalls den Transparenzkörper auf, der beispielsweise nicht mit dem Mehr­ schichtkörper bzw. einer Schicht des Mehrschichtkörpers in Kontakt steht. Auf diese Weise kann die Schicht des Mehr­ schichtkörpers, die auf dem Boden aufliegt durch Wärmelei­ tung, die dem Deckel zugewandte Schicht durch Wärmestrahlung aufgeheizt werden. Die dem Deckel zugewandte Schicht kann leicht einem Prozeßgas ausgesetzt sein.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Boden und/oder der Deckel des Behälters von jeweils mindestens einem Mehr­ schichtkörper gebildet. Dabei ist die Schicht des Mehr­ schichtkörpers, die z. B. mit einem Prozeßgas in Berührung kommen sollen, in einen Innenraum des Behälters gerichtet. Diese Lösung ist möglich, wenn der Mehrschichtkörper bzw. die Schichten des Mehrschichtkörpers einen niedrigen Temperatur­ ausdehungskoeffizienten aufweisen und/oder die Temperierrate gering ist. Für eine hohe Temperierrate verfügt der Mehr­ schichtkörper vorteilhaft über eine Trägerschicht mit einem hohen thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten. Die Träger­ schicht ist nach außen gerichtet. Beispielsweise ist hier die Trägerschicht ein oben beschriebener Transparenzkörper.

In einer besonderen Ausgestaltung weist der Behälter, der Transparenzkörper und/oder der Energietransmitter ein Materi­ al auf, das gegenüber einem Prozeßgas inert ist. Vorteilhaft ist überdies, daß eine gesamte Prozeßumgebung des Tempe­ rierens inert gegenüber dem verwendeten Prozeßgas ist. Zur Prozeßumgebung zählt beispielsweise auch die Energiequelle (primäre Energiequelle).

Das Material wird in Abhängigkeit vom Prozeßgas gewählt. Denkbar ist beispielsweise Glas, Glaskeramik und Keramik. Ein faserverstärktes Material wie kohlefaserverstärkter Graphit kann ebenso verwendet werden. Denkbar ist auch ein Material wie SiC, das einen hohen thermischen Leitfähigkeitskoeffizi­ enten aufweist. Der Behälter kann aus einem Metall oder einer Legierung bestehen. Ebenso ist ein bis zu einer bestimmten Temperatur beständigen Kunststoff möglich.

Neben einer chemischen Inertheit gegenüber dem Prozeßgas sind folgende Eigenschaften für das Material des Behälters von Vorteil:

• - Das Material des Behälters ist unter den Bedingungen des Temperierens verwerfungsfrei. Es ist außerdem temperatur­ schockbeständig. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es einen geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist.
• - Der thermische Erweichungspunkt des Materials des Behäl­ ters liegt über einer maximalen Temperatur des Temperie­ rens.
• - Der Behälter zeigt eine geringe bzw. definierte Permeabi­ lität gegenüber einem Prozeßgas.

In einer besonderen Ausgestaltung ist eine Einrichtung zur Detektion eines Ausmaßes zumindest eines vom Temperieren ab­ hängigen physikalischen Parameters der Vorrichtung zur Rege­ lung der ersten und zweiten Teilmenge der Energiemenge vor­ handen.

Ein denkbarer Parameter ist eine Absorptions-, Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaft einer Schicht. Das Ausmaß des Parameters ist der Wert des Parameters. Beispielsweise kann eine Wellenlänge eines Absorptionsmaximums von der Temperatur abhängen. Das Ausmaß des Parameters wäre in diesem Fall die entsprechende Wellenlänge.

Insbesondere ist der Parameter eine Temperatur des Mehr­ schichtkörpers. Dabei ist das Ausmaß ein Wert der Temperatur. Denkbar ist auch die Detektion der Temperatur einer Schicht des Mehrschichtkörpers, des Transparenzkörpers und/oder des Behälters bzw. einer Wandung des Behälters. Es kann während des Temperierens ständig zumindest ein Parameter des Mehr­ schichtkörpers und/oder einer Schicht detektiert werden. Bei­ spielsweise wird aufgrund der detektierten Temperatur einer Schicht die Teilmenge der Energiemenge erhöht oder ernied­ rigt, die von der Schicht aufgenommen wird. Dadurch kann eine Temperaturinhomogenität bzw. ein Temperaturgradient in Dic­ kenrichtung des Mehrschichtkörpers vermieden werden. Diese Temperaturinhomogenität kann aber auch, falls dies nötig sein sollte, erhöht werden.

Beispielsweise ist die Einrichtung zur Detektion der Tempera­ tur ein Pyrometer sein, der auf die Schicht gerichtet ist. Das Pyrometer detektiert beispielsweise die Wärmestrahlung, die von der Schicht ausgesendet wird. Aufgrund der Wär­ mestrahlung kann auf die Temperatur der Schicht rückgeschlos­ sen werden. Denkbar ist auch ein Temperaturdetektor, der mit der Schicht verbunden ist und durch Wärmeleitung temperiert wird.

Vorstellbar ist auch, daß die Temperatur der Schicht oder des Mehrschichtkörpers nicht unmittelbar gemessen, sondern mit­ telbar gemessen wird. Beispielsweise wird ein Pyrometer auf den Behälter gerichtet, in dem der Mehrschichtkörper tempe­ riert wird. Die Temperatur des Behälters kann durch die Tem­ peratur des Mehrschichtkörpers beeinflußt sein. Aufgrund der Temperatur des Behälters wird auf die Temperatur der Schicht des Mehrschichtkörpers rückgeschlossen. Es wird die Energie­ menge bzw. die Teilmenge der Energiemenge aufgrund der gemes­ senen Temperatur des Behälters geregelt. Dazu ist beispiels­ weise vor dem Temperieren eine Art "Eichmessung" durchzufüh­ ren, die einen Zusammenhang zwischen gemessener Temperatur der Behälters und tatsächlicher Temperatur der Schicht bzw. des Schichtkörpers wiedergibt. Die "Eichmessung" gibt einen Soll-Wert der Temperatur an. Der Ist-Wert wird detektiert. Ein Vergleich zwischen Soll-Wert und Ist-Wert liefert eine Regelungsgröße zur Regelung der Energiemengen.

Die Detektion (und auch die Regelung der Teilmengen der Ener­ giemenge) erfolgt insbesondere mit einer örtlichen Auflösung in Dickenrichtung des Mehrschichtkörpers und mit einer zeit­ lichen Auflösung im zeitlichen Rahmen des Temperierens. Bei­ spielsweise wird der Mehrschichtkörper mit einer Temperier­ rate von 25°C/s aufgeheizt. Dann würden sowohl die Detektion als auch die Regelung der Teilmengen der Energiemenge so schnell stattfinden, daß ein Temperaturunterschied zwischen den Schichten des Mehrschichtkörpers während des Temperierens beispielsweise unter einen vorgeschriebenen Maximum bleibt.

Die Temperaturinhomogenität in Dickenrichtung kann in Verbin­ dung mit einer transienten Verformung des Mehrschichtkörpers auch zu einer lateralen Temperaturinhomogenität im Mehr­ schichtkörper führen. Lateral bedeutet beispielsweise inner­ halb einer Schicht des Mehrschichtkörpers senkrecht zur Dic­ kenrichtung. Wie eingangs beschrieben, liegt der Mehrschicht­ körper während des Temperierens beispielsweise auf einem Bo­ den aus Graphit auf. Die Zufuhr bzw. die Aufnahme der Ener­ giemenge durch die auf dem Boden aufliegenden Schicht des Mehrschichtkörpers erfolgt durch Wärmeleitung. Durch eine Temperaturinhomogenität in Dickenrichtung kann eine transien­ ente Verformung des Mehrschichtkörpers in Form einer Verbie­ gung des Mehrschichtkörpers auftreten. Dabei wird der für die Wärmeleitung notwendige Kontakt zwischen dem Mehrschichtkör­ per und dem Boden des Behälters teilweise gelöst. Infolge da­ von kommt es zu einer lateralen Temperaturinhomogenität der aufliegenden Schicht bzw. des Mehrschichtkörpers. Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn zur Detektion des Parameters (und Regelung der Energiemengen) nicht nur in Dickenrichtung, sondern auch lateral eine örtliche Auflösung vorliegt.

In einer besonderen Ausgestaltung ist der Parameter eine Ver­ formung des Mehrschichtkörpers. Aufgrund einer auftretenden Temperaturinhomogenität kann es zu einer Verformung kommen. Beispielsweise wird der Mehrschichtkörper konkav gekrümmt. Der Mehrschichtkörper liegt auf dem Boden beispielsweise ei­ nes Behälters auf. Durch eine konkave Verformung entsteht im Randbereich des Mehrschichtkörpers ein Abstand zwischen der Auflagefläche und dem Mehrschichtkörper. Ein Ausmaß einer derartigen Verformung kann beispielsweise mit einer Einrich­ tung zur Laserinterferometrie oder Laserlichtreflexion detek­ tiert werden. Aufgrund des Ausmaßes findet die Regelung der Energiemengen statt. Vorteilhaft ist es, wenn das Ausmaß in einem frühen Stadium der Verformung erkannt wird und schnell darauf regiert werden kann.

Für eine angesprochene Einrichtung zur Detektion eines Ausma­ ßes eine vom Temperieren abhängigen Parameters mit Hilfe ei­ ner optischen Einrichtung (z. B. Laser) ist es vorteilhaft, wenn die zu untersuchende Schicht für Licht der optischen Einrichtung zugänglich ist und ein Detektionssignal eindeutig dem zu detektierenden Parameter zuzuordnen ist. Die Wellen­ länge eines Lasers sollte sich beispielsweise hinreichend von der Wärmestrahlung des Mehrschichtkörpers unterscheiden. Wenn die Vorrichtung mit einem Behälter ausgestattet ist, wäre es vorteilhaft, wenn der Transparenzkörper für das Licht des La­ sers genügend durchlässig ist.

Mit Hilfe der Vorrichtung ist es auch möglich, eine ge­ wünschte Verformung des Mehrschichtkörpers zu erzielen. Dazu kann es auch sinnvoll sein, die Verformung während des Tempe­ rierens wie oben beschrieben zu verfolgen. Es kann zum Bei­ spiel eine gekrümmte Dünnfilmsolarzelle hergestellt werden. Zur gezielten Verformung wird beispielsweise der Mehrschicht­ körper auf eine entsprechende Form bzw. Maske gelegt. Die Form bzw. Maske kann direkt eine Energiequelle sein. Der Mehrschichtkörper wird über einen Erweichungspunkt der Trä­ gerschicht erwärmt. Als Folge davon nimmt der Mehrschichtkör­ per eine entsprechende Form der Maske bzw. der Form an. Die Maske ist beispielsweise in einem Boden des Behälters inte­ griert. Die Maske könnte z. B. der Transparenzkörper sein.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers angegeben, der eine erste und mindestens eine zweite Schicht aufweist, durch Auf­ nahme einer Energiemenge durch den Mehrschichtkörper mit ei­ ner Aufnahme einer ersten Teilmenge der Energiemenge durch die erste Schicht und einer Aufnahme einer zweiten Teilmenge der Energiemenge durch die zweite Schicht, wobei zumindest eine Energiequelle zum Zuführen der Energiemenge auf den Mehrschichtkörper verwendet wird. Dabei wird insbesondere ei­ ne zuvor beschriebene Vorrichtung Verwendet. Die Verfah­ rensschritte sind: Anordnen des Mehrschichtkörpers zwischen einer ersten und mindestens einer zweiten Energiequelle, so daß die erste Schicht zwischen der ersten Energiequelle und der zweiten Schicht und die zweite Schicht zwischen der zwei­ ten Energiequelle und der ersten Schicht angeordnet ist, wo­ bei als Energiequelle zumindest eine Energiequelle für eine bestimmte elektromagnetische Strahlung mit einem Strahlungs­ feld verwendet wird, und zumindest eine der Schichten die elektromagnetische Strahlung absorbiert und im Strahlungsfeld der Energiequelle angeordnet wird, und Anordnen eines Trans­ parenzkörpers im Strahlungsfeld der Energiequelle zwischen der Energiequelle und der Schicht, die im Strahlungsfeld der Energiequelle liegt und die die bestimmte elektromagnetische Strahlung absorbiert und Temperieren des Mehrschichtkörpers.

In einer besonderen Ausgestaltung absorbiert der Transparenz­ körper eine bestimmte Energiemenge und führt die Energiemenge der Schicht zu. In einer weiteren Ausgestaltung wird während des Temperierens ein Detektieren eines vom Temperieren abhän­ gigen Ausmaßes eines physikalischen Parameters des Mehr­ schichtkörpers zur Regelung der Aufnahme der Energiemenge während des Temperierens und Regelung der ersten und zweiten Teilmengen der Energiemenge durchgeführt. In einer besonderen Ausgestaltung führt der Transparenzkörper die Schicht die Energiemenge durch Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung zu.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Mehr­ schichtkörper vorgestellt, der nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wird. Der Mehrschichtkörper weist eine erste Schicht auf, die zumindest Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und Selen aufweist. Eine zweite Schicht weist Glas auf. Ein lateraler Durchmesser des Mehrschichtkörpers ist aus einem Bereich zwischen 0,3 m und 5 m ausgewählt.

Der angegebene Mehrschichtkörper ist beispielsweise ein Dünn­ filmsolarzelle bzw. ein Dünnfilmsolarmodul, das aus einer Vielzahl von seriell verschalteten einzelnen Dünnfilmsolar­ zellen besteht. Das Glas ist vorzugsweise Sodalime-Glas. Die entsprechende Schicht fungiert als Trägerschicht. Auf der Trägerschicht ist eine Molybdänschicht als Elektrode und über der Molybdänschicht eine funktionelle Schicht, nämlich eine Kupfer-Indium-Gallium-Sulfo-Selenid(CIGSSe)-Halbleiter­ schicht, aufgetragen. Eine Dicke des Schichtkörpers, beste­ hend Glaskörper und Halbleiterschicht beträgt typischerweise 2 bis 4 mm, mit einer Molybdänschicht von ca. 0,5 µm und ei­ ner Halbleiterschicht von ca. 3 µm. Der angegebene Bereich für die Dicke des Mehrschichtkörpers ist nicht ausschließend zu verwenden. Begrenzender Faktor ist eine Fähigkeit, ein großes Substrat herzustellen, das möglichst plan ist und da­ mit mit der beschriebenen Vorrichtung bzw. mit dem beschrie­ benen Verfahren zu einem Mehrschichtkörper verarbeitet werden kann.

Zusammengefaßt ergeben sich mit der Erfindung folgende Vor­ teile:

• - Es kann ein großflächiger Mehrschichtkörper mit einem un­ symmetrischen Schichtaufbau (z. B. Mehrschichtkörper mit einer einzigen Schicht auf einer Trägerschicht) mit einer hohen Temperierrate von über 1°C/s.
• - Die Schichten des Mehrschichtkörpers können dabei einen stark unterschiedlichen thermischen Leitfähigkeitskoeffi­ zienten aufweisen.
• - Durch eine zeitliche und örtliche Auflösung der Detektion und der Regelung eines Ausmaßes eines vom Temperieren ab­ hängigen Parameters können gelingt ein Temperieren beson­ ders sicher.
• - Das Temperieren bis nahe eines Erweichungspunkts einer Trägerschicht ist möglich.
• - Beim Temperieren über den Erweichungspunkt der Träger­ schicht ist eine permanente Verformung des Mehrschicht­ körpers möglich.
• - Durch die Verwendung eines Behälters kann eine definierte Temperierungsumgebung mit einer definierten Prozeßgasat­ mosphäre geschaffen werden. Insbesondere kann ein toxi­ sches und/oder korrosives Prozeßgas eingesetzt werden.
• - Das Verfahren kann in einer Durchlaufanlage mit einem ho­ hen Durchsatz durchgeführt werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figu­ ren wird eine Vorrichtung zum Temperieren eines Mehrschicht­ körpers und ein entsprechendes Verfahren dazu vorgestellt. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsge­ treuen Abbildungen dar.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung zum Tem­ perieren eines Mehrschichtkörpers von der Seite.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung zum Tem­ perieren mit einem Behälter, in dem der Mehr­ schichtkörper angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung zum Tem­ perieren mit einem Behälter, in dem der Mehr­ schichtkörper und ein Energietransmitter angeordnet sind.

Fig. 4 zeigt ein Ausschnitt eines Transparenzkörpers.

Fig. 5a und 5b zeigen eine Einrichtung zur Detektion des Ausmaßes einer Verformung des Mehrschichtkörpers.

Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers.

In den Ausführungsbeispielen wird ein Dünnfilmsolarmodul 1 hergestellt. Das Dünnfilmsolarmodul weist eine Grundfläche von 850 × 600 mm² auf. Die Dicke des Solarmoluls beträgt 3 mm, wobei auf einer Trägerschicht aus Sodalime-Glas 2 eine 0,5 µm dicke Schicht aus Molybdän 3 und eine 0,5 µm dicke Kupfer-Indium-Gallium-Sulfo-Selenid(CIGSSe)-Halbleiterschicht 4 hergestellt wird.

Vor dem Temperieren weist der Mehrschichtkörper 1 folgenden Schichtaufbau auf: Sodalime- Glas/Molybdän/Kupfer(Gallium)/Indium/Selen. Sodalime-Glas fungiert als Trägerschicht 2 der Molybdänschicht 3 und der mehrlagigen Schicht 4. In die Kupferschicht ist Gallium ein­ gelagert. Als Prozeßgas 16 wird ein Gasgemisch aus Schwefel­ wasserstoff, Helium und Wasserstoff verwendet. Gasförmiges Selen bzw. Selenwasserstoff wird im Verlauf des Temperieren gebildet.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird der Mehrschichtkörper auf einen Transparenzkörper 5 aus Glaskeramik gelegt (Fig. 1). Der Transparenzkörper weist eine Vielzahl von Abstands­ haltern 6 aus dem gleichen Material auf, aus dem der Transpa­ renzkörper 5 besteht (Fig. 4). Der Transparenzkörper 5 be­ findet sich zwischen der Trägerschicht 2 der Dünnfilmsolarmo­ dul bzw. dessen Ausgangsform 1 und eine Energiequelle 7. Die Energiequelle 7 besteht aus mehreren nebeneinander zu einer Matrix angeordneten Arrays aus Halogenlampen. Die Matrix lie­ fert ein homogenes Strahlungsfeld 8. Der Transparenzkörper 5 befindet sich im Strahlungsfeld 8 der Energiequelle 7. Er ab­ sorbiert einen Teil der elektromagnetischen Strahlung 9 der Energiequelle und gibt die absorbierte Energiemenge durch Wärmeleitung 10 an die Trägerschicht 2 weiter. Die Glas­ schicht 2 wird in erster Linie durch die Wärmeleitung 10 tem­ periert.

Zwischen einer zweiten Energiequelle 11 und der Selenschicht (äußerste Beschichtung der Schicht 4) ist eine zweiter Trans­ parenzkörper 12 aus Glaskeramik angeordnet. Die zweite Ener­ giequelle 11 ist genauso wie die erste Energiequelle 11 als Matrix gestaltet. Der zweite Transparenzkörper 12 absorbiert einen Teil der elektromagnetischen Strahlung 13 der zweiten Energiequelle 11. Ein Teil der dabei aufgenommenen Energie­ menge wird in Form von Wärmestrahlung 14 an die mehrlagige Schicht 4 abgegeben. Der Transparenzkörper 12 zeigt auch eine Transmission für die elektromagnetische Strahlung 13, so daß diese Strahlung auf die mehrlagige Schicht 4 auftrifft. Die mehrlagige Schicht 4 liegt im Strahlungsfeld 15 der Energie­ quelle 13. Die mehrlagige Schicht 4 wird in erster Linie durch Wärmestrahlung 14 temperiert.

Der Mehrschichtkörper 1 wird in einem Behälter 17 in oben be­ schriebener Weise angeordnet (Fig. 2). Der Deckel 18 und der Boden 19 werden von den Transparenzkörpern 5 und 12 gebildet. Eine seitliche Wandung 20 des Behälters 17 besteht aus Koh­ lenfaserverstärktem Kohlenstoff (CFC).

Nach dem Ablegen des Mehrschichtkörpers auf der Bodenplatte wird der Behälter mit dem Prozeßgas befüllt und verschlossen. Danach erfolgt das Temperieren mit einer Temperierrate von 5°C/s, wobei die Energiequelle 7 und 11 getrennt geregelt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß ein Energietransmitter 26 in der Box integriert ist ( Fig. 3).

Für die Energiequelle 7 kommt folgender Regelkreis zum Ein­ satz: Ein laterales Ist-Temperaturprofil des Transparenzkör­ pers 5 wird mit einem Pyrometer in Form eines Infrarotsensor geeigneter Wellenlänge gemessen. Durch die Auflage des Mehr­ schichtkörpers kann mittels einer Kalibrierung aus dem Tempe­ raturprofil des Transparenzkörpers das Temperaturprofil der Trägerschicht 2 bestimmt werden. Durch einen Regelalgorithmus über Ist- und Soll-Wert der Temperatur des Transparenzkörpers wird ein Regelsignal bestimmt, mit dem die Strahlungsleistung der Energiequelle 7 geregelt wird.

Eine Regelgröße für einen Regelkreis zur Steuerung des Ener­ giequelle 11 ist eine transiente Verbiegung 21 der Träger­ schicht 2. Die Verbiegung 21 wird durch Laserinterferometrie an der Substratseite 22 oder Schichtseite 23 gemessen. Meß­ punkte sind die Substratmitte 24 und eine Ecke 25 des Mehr­ schichtkörpers. Bei der Laserinterferometrie wird die durch eine Verbiegung hervorgerufene Abstandsänderung gemessen und daraus das Regelsignal für die zugehörige Energiequelle er­ mittelt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Regelgröße für die Energiequelle 11 die Temperatur des Transparenzkörpers 12.

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers (1), der eine erste Schicht (2, 3, 4) und mindestens eine zweite Schicht (2, 3, 4) aufweist, durch Aufnahme einer Energiemenge durch den Mehrschichtkörper (1) mit einer Aufnahme einer ersten Teilmenge der Energiemenge durch die erste Schicht (2, 3, 4) und einer Aufnahme einer zweiten Teilmenge der Energiemenge durch die zweite Schicht (2, 3, 4), aufweisend

• - mindestens eine Energiequelle (7, 11) der Energiemenge,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die erste Schicht (2) zwischen einer ersten Energiequelle (7) und der zweiten Schicht(4) und die zweite Schicht (4) zwischen einer zweiten Energiequelle (11) und der ersten Schicht (2) angeordnet ist,
• - mindestens eine der Energiequellen (7, 11) eine Emission einer bestimmten elektromagnetischen Strahlung (13) mit einem Strahlungsfeld (9, 15) aufweist,
• - mindestens eine der Schichten (2, 4) eine bestimmte Ab­ sorption für die elektromagnetische Strahlung (8, 13) aufweist und in dem Strahlungsfeld (9, 15) angeordnet ist,
• - in dem Strahlungsfeld (9, 15) zwischen der Energiequelle (7, 11) mit dem Strahlungsfeld und der Schicht (2, 4), die die Absorption der elektromagnetischen Strahlung aufweist und die im Strahlungsfeld angeordnet ist, mindestens ein Transparenzkörper (5, 12) angeordnet ist, der eine be­ stimmte Transmission und eine bestimmte Absorption für die elektromagnetische Strahlung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Schicht (2) eine Trägerschicht zumindest einer weiteren Schicht (4) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Schicht (2, 4) des Mehrschichtkörpers (1) ein Material aufweist, das aus der Gruppe Glas, Glaskeramik, Keramik, Kunststoff und/oder Metall ausgewählt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei min­ destens ein Energietransmitter (26) zur Übertragung der Energiemenge auf den Mehrschichtkörper (1) vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Transparenzkörper (5, 12) mindestens einen Abstandshalter (6) aufweist, an dem der Mehrschichtkörper (1) anliegt, zur Aufnahme einer lateral homogenen Energiemenge durch den Mehrschichtkörper (1).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Transparenzkörper (5, 12) eine Vielzahl von Abstandshal­ tern (6) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Transpa­ renzkörper (5, 12) und/oder der Abstandshalter (6) ein Material aufweist, das aus der Gruppe Glas und/oder Glas­ keramik ausgewählt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei min­ destens eine Schicht (2, 3, 4) mit einem Prozeßgas (16) in Kontakt steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei zumindest die Schicht, die mit dem Prozeßgas (16) in Kontakt steht, umschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei

• - der Mehrschichtkörper (1) in einem Behälter (17) angeord­ net ist und
• - zumindest eine Wandung (18, 19, 20) des Behälters (17) den Transparenzkörper (5, 12) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Wandung, die den Transparenzkörper (5, 12) aufweist, ein Deckel (18) und/oder ein Boden (19) des Behälters (17) ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Behälter (17), der Transparenzkörper (5, 12) und/oder der Energie­ transmitter (26) ein Material aufweist, das gegenüber dem Prozeßgas (16) inert ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei min­ destens eine Einrichtung (27) zur Detektion eines Ausma­ ßes (21) zumindest eines vom Temperieren abhängigen phy­ sikalischen Parameters der Vorrichtung zur Regelung der ersten und zweiten Teilmenge der Energiemenge vorhanden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Parameter eine Temperatur der Vorrichtung ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Temperatur eine Temperatur des Mehrschichtkörpers ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Parameter eine Verformung des Mehrschichtkörpers ist.

17. Verfahren zum Temperieren eines Mehrschichtkörpers, der eine erste und mindestens eine zweite Schicht aufweist, durch Aufnahme einer Energiemenge durch den Mehrschicht­ körper mit einer Aufnahme einer ersten Teilmenge der Energiemenge durch die erste Schicht und einer Aufnahme einer zweiten Teilmenge der Energiemenge durch die zweite Schicht, wobei zumindest eine Energiequelle zum Zuführen der Energiemenge auf den Mehrschichtkörper verwendet wird, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit den Verfahrens­ schritten:

• a) Anordnen des Mehrschichtkörpers zwischen einer ersten und mindestens einer zweiten Energiequelle,

• - so daß die erste Schicht zwischen der ersten Energie­ quelle und der zweiten Schicht und die zweite Schicht zwischen der zweiten Energiequelle und der ersten Schicht angeordnet ist,
• - wobei als Energiequelle zumindest eine Energiequelle für eine bestimmte elektromagnetische Strahlung mit einem Strahlungsfeld verwendet wird,
• - und zumindest eine der Schichten die elektromagneti­ sche Strahlung absorbiert und im Strahlungsfeld der Energiequelle angeordnet wird,und Anordnen eines Transparenzkörpers im Strahlungsfeld der Energiequelle zwischen der Energiequelle und der Schicht, die im Strahlungsfeld der Energiequelle liegt und die die bestimmte elektromagnetische Strahlung absor­ biert und
  • a) Temperieren des Mehrschichtkörpers.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei zum Temperieren der Transparenzkörper eine bestimmte Energiemenge absorbiert und der Schicht zuführt.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei während des Temperierens ein Detektieren eines vom Temperieren abhän­ gigen Ausmaßes eines physikalischen Parameters der Vor­ richtung zur Regelung der Aufnahme der Energiemenge wäh­ rend des Temperierens und eine Regelung der Energiemenge durchgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Transparenzkörper der Schicht die Energiemenge durch Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung zuführt.

21. Mehrschichtkörper, hergestellt nach Verfahren nach An­ spruch 15 oder 16, wobei eine erste Schicht zumindest Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und Selen und eine zweite Schicht Glas aufweist, wobei der Mehrschichtkörper einen lateralen Durchmesser aufweist, der aus dem Bereich zwischen 0,3 m und 5 m ausgewählt ist.