[发明专利]用于制造透明的电极的方法，用于制造光伏电池的方法以及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在衬底上制造尤其用于光伏电池的透明的电极的方法。此外，本发明涉及用于制造光伏电池的方法。本发明还涉及一种用于光伏电池的装置以及带有光伏电池的装置。

背景技术

此外，为了利用包含在阳光中的能量，使用其他的光伏模块，所述光伏模块也称作太阳能模块。光伏模块通常包括多个彼此电耦合的光伏电池，所述光伏电池在工作时通过光电效应将包含在光中的辐射能至少部分地转化成电能。

光伏电池具有一个或多个pn结。所述pn结分别由p型层和n型层构成。在p层和n层之间能够设置有i层，也就是没有被掺杂或者与p层和n层相比仅被非常少量地掺杂的基本上本征的层。p层是正掺杂的层，n层是负掺杂的层。

光伏电池例如包括微晶硅层、无定形硅层、多晶硅层和/或其他半导体。为了将半导体层电接触，在光伏电池中使用透明的能导电的层（TCO，透明的能导电的氧化物）。

由于所述接触层的结构化的和粗糙的表面，入射的阳光能够散射在该层上，并且因此辐射能的较大部分转化成电能。因此，提升了光伏电池的效率。

发明内容

期望的是，提出一种用于在透明衬底上制造透明电极的方法，所述透明电极能够实现光伏电池的良好的效率。此外期望的是，提出用于制造光伏电池的方法，通过所述方法能够实现具有良好的效率的光伏电池。此外期望的是，提出一种用于光伏电池的装置，所述装置可实现光伏电池的良好的效率。此外，期望的是，提出具有良好的效率的带有光伏电池的装置。

根据本发明的一个实施形式，用于在衬底上制造透明的电极的方法包括提供衬底。将第一透明的能导电的层沉积到衬底上。将金属氧化物层沉积到能导电的层的背离衬底的表面上。通过热分解将金属氧化物层分裂成多个金属颗粒。将第二透明的能导电的层沉积到金属颗粒上。

这种带有具有金属颗粒的透明的电极的衬底尤其作为具有前电极的载体衬底用于薄层光伏电池或薄膜光伏电池。那么，随后将光伏电池的光敏层堆叠的p层、i层和n层沉积到第二能导电的层上。根据多个方面，衬底是透明的，例如由玻璃制成。根据其他方面，衬底是不透明的，例如由金属片制成。

尤其地，用于在衬底上制造透明电极的方法能够用在大于1.4m²、尤其大于5.5m²、例如为5.72m²的大面积的衬底中，使得能够实现金属颗粒在衬底的整个面积上的均匀分布。此外，通过所述方法，可在衬底的整个面积上制造大小几乎相等的金属颗粒。金属颗粒的平均大小仅具有轻微波动。此外，通过所述方法可制造相对小的金属颗粒，尤其地，多个金属颗粒具有小于150nm的平均直径，尤其具有小于100nm、例如小于70nm的平均直径。

根据其他方面，通过溅射来沉积金属氧化物层。因此，通过阴极溅射（溅射沉积）来沉积金属氧化物层，其中将金属用作靶，使得金属氧化物层例如包含银、金和/或铂。

根据其他方面，在用于将金属氧化物层分裂成多个金属颗粒的热分解期间的温度为小于或等于500℃。尤其地，用于热分解的温度大于200℃，尤其大于250℃。根据其他实施形式，用于热分解的温度大于300℃并且小于或等于400℃。根据其他方面，用于热分解的温度小于或等于450℃，例如小于或等于380℃，尤其小于或等于350℃。

根据其他方面，在沉积金属氧化物层期间输入氧气。通过氧气的关于金属的比例来控制金属氧化物层的密度。根据多个方面，通过氧气关于金属的比例能够控制金属颗粒的大小。因此，能够制造平均直径小于或等于100nm的金属颗粒。金属颗粒的大小尤其与氧气与金属的比例相关。此外，金属颗粒的大小与热分解中的温度相关，由此金属氧化物层离解成金属颗粒。

根据其他方面，在热分解之后，在沉积第二透明的能导电的层之前进行退火工艺（英语：退火（annealing）），通过所述退火工艺能够继续对金属颗粒的大小进行调节。金属颗粒被加温，并且被维持在恒定的温度中，随后被冷却。因此，实现金属颗粒的限定的预设特性。改变金属氧化物层的材料特性，使得金属颗粒具有不同于最初的金属氧化物层的材料特性。

由于在电极中的金属颗粒，在工作时在电极中吸收落到衬底上并且通过衬底到达电极的光。尤其地，所述吸收发生在金属颗粒上。通过吸收，在光击中金属颗粒时形成等离子体振子。到达的光激发金属颗粒上的等离子体振子。

半导体、金属和绝缘体中载流子的量化的密度起伏被称作等离子体振子。等离子体振子也能够被看作是相对于正离子振荡的电子。电子例如以等离子体频率振荡。等离子体振子是该固有频率的量化。