[发明专利]带电极的玻璃基材

说明书

技术领域

本发明涉及用于电子器件如光伏电池的带有至少一个薄层形式的电极的玻璃基材，还涉及包括这种带有至少一个电极的电子器件。

背景技术

电子器件的电极用来分配或收集电流。为了使所述器件合适地运行，重要的是，在考虑该器件的运行或构成的其它要求的同时，所述电极具有尽可能低的电阻，以便最大限度地降低电损失。

使用带有至少一个电极的玻璃基材的电子器件是多种多样的。尤其可以列举智能玻璃如电致变色玻璃，使用基于LED(电致发光二极管)或OLED(有机电致发光二极管)的照明装置的器件，其中电流的供应通过沉积在玻璃等上的电极来进行。本发明将更特别地参照光伏电池进行描述，其也被称作太阳能电池，用于将太阳光转换为电。随着对化石来源能源的替代能源的寻求，这些电子器件尤其在最近这些年来得到了快速的发展。

已经开发出不同的技术来代替传统的基于结晶硅的光伏电池，特别是基于黄铜矿的电池，例如所谓CIS(基于铜和铟的硒化物和/或硫化物，如CuInSe₂、CuInS₂)或者CIGS(基于铜、铟和镓的硒化物和/或硫化物)的太阳能电池，或者基于铜、铟和铝的硒化物和/或硫化物的太阳能电池，或者所谓CZTS(基于铜、锌和锡的硒化物和/或硫化物，如Cu₂ZnSnS₄或Cu₂ZnSnSe₄)的太阳能电池。

当制造某些电子器件如太阳能电池并且尤其是CIS、CZTS或CIGS型太阳能电池(包括其中用铝替代镓的电池)时，该带有电极的基材可能经受高温热处理，例如在高于500℃，甚至高于550℃(例如550-600℃)的温度下，持续时间为5-30分钟，该高温热处理在一个或多个步骤中在通常基于硒或硫或者基于硒然后基于硫的气氛中进行，以使得在电极上沉积的In和Cu的层与Se和/或S反应。当玻璃基材特别是普通钠钙玻璃基材经受高温时，碱金属离子如钠离子会向基材的表面扩散。这些离子将会不可控地污染在该基材上沉积的电极。这种污染至少从某个水平开始会不希望地降低电极的电导率。它还通过降低层间的粘合，尤其是降低电极与功能层(例如基于黄铜矿)之间的粘合而对界面产生不利的影响。它还可对太阳能电池的功能元件如基于黄铜矿的层具有不利的影响。这是因为，在低浓度下钠对功能元件具有积极作用，但如果该浓度增大到超过某个水平，则该作用迅速变为不利的作用。

为了缓解这个问题，已经建议在沉积电极之前在基材上沉积阻挡层，以便减少钠离子的迁移。

由Saint-Gobain Glass France提交的国际专利申请WO 02/065554A1描述了在带有钼电极的玻璃板材上形成的CIS型太阳能电池。为了阻挡碱金属离子脱离玻璃基材的迁移并且避免钼电极的劣化，此文献建议在基材上设置由硅的氮化物、氧氮化物或氧化物或者铝的氮化物或氧氮化物形成的阻挡层。考虑到钼是昂贵的，此文献还建议通过添加另外的导电层来替代该电极的一部分Mo。

由Showa Shell Sekiyu Kabushiki Kaisha Minato-ku提交的欧洲专利申请EP1 833 096 A1描述了具有沉积在玻璃基材上的Mo电极的CIS或CIGS型太阳能电池。此文献建议在基材和电极之间沉积SiO₂或SiOx阻挡层，用以阻挡源于玻璃的碱金属离子的扩散。

Guardian Industries Corp提交的国际专利申请WO 2007/106250A2建议在CIS或CIGS型太阳能电池的玻璃基材和钼电极之间设置氮化硅阻挡层，以减少源于玻璃的钠的迁移。

这些建议可以缓解该问题，但并不非常令人满意，而且它们在实施时具有某些困难，特别是关于沉积比率和收率。另一方面，在界面处可能出现粘附不足的某些问题。任选地掺杂有铝的Si₃N₄或Si₃N_xO_y例如形成具有高残余内应力的层，这带来了粘附问题。有时还观察到在叠层(empilage)中形成被称作“针孔(pinholes)”的孔洞。

发明内容

本发明涉及用于电子器件的带有至少一个薄层形式的电极的玻璃基材，其特征在于，在该基材和该电极之间布置阻挡覆层(barrière)，所述阻挡覆层包括至少一个基于包含至少10％重量锌的锌与至少一种其它元素的混合氧化物的层。