[发明专利]用于光伏电池的导电基材

说明书

本发明涉及光伏电池领域，特别涉及用于制造薄层(thin-layer)光伏电池的钼基导电基材领域。

实际上，已知地，一些薄层光伏电池，称作第二代光伏电池，采用涂覆有通常用铜Cu、铟In和硒Se和/或硫S的黄铜矿制成的吸收剂层(即，光活性材料)的钼基导电基材。例如，其可以是CuInSe₂类型材料。已知这类型材料缩写为CIS。其也可以是SIGS，即另外包含有镓的材料，或者使用锌和/或锡替代铟和/或镓的Cu₂(Zn，Sn)(S，Se)₄(即，CZTS)类型材料。

对于这类应用，由于钼材料存在某些优点，电极最通常基于钼(Mo)。这为一种优良电导体(约10μΩ.cm的相对低电阻率)。由于其具有高熔点(2610℃)，其可以经受必要的高温处理。其在一定范围内耐硒和硫。吸收剂层的沉积通常需要接触包含硒或硫的气氛，其趋于破坏多数金属。通常，钼与硒或硫起反应，特别，生成MoSe₂、MoS₂或Mo(S，Se)₂，但是保留了其大部分特性，特别是电特性，并且保存了与，例如，CIS、CIGS或CZTS层保持适当的电接触。最后，这是一种CIS、CIGS或CZTS层与其粘结良好的材料；钼甚至趋于促进该些层的晶体生长。

然而，当考虑工业生产时，钼存在一个重要缺点：它是一种昂贵的材料。这是因为钼层一般通过阴极溅射(磁场增强)沉积。然而，钼靶是昂贵的。更加不可忽略的是，为了达到预期的电导率水平(在包含S或Se的气氛中处理后，方电阻小于或等于2Ω/□并且优选小于或等于1甚至0.5Ω/□)需要相对厚的钼层，通常大约400nm到1μm。

来自Saint-Gobain Glass France的专利申请WO-A-02/065554教导了提出一种相对薄的钼层(小于500nm)以及提出一更或多个在基材和钼基层之间对碱性金属不能渗透的层，以在随后的热处理中保持薄钼基层的质量。

不过，这种类型导电基材依然相对昂贵。

本发明的一个目标是提供一种新型钼基导电基材，其具有相对低的制备成本。

为此，本发明的主题特别是一种用于光伏电池的导电基材，包括载体基材和在载体基材上形成的电极涂层，其中电极涂层包括：

-在载体基材上形成的主钼基层；

-在主钼基层上形成的硒化阻挡层，所述硒化阻挡层具有小于或等于50nm，优选小于或等于30nm，更优选小于或等于20nm的厚度；和

-在硒化阻挡层上，金属M基上层，其在硫化和/或硒化后适合形成与光活性半导体材料欧姆接触的层。

这样的导电基材具有优势：其允许，使用较小的钼厚度，获得与其电极涂层由仅仅钼层构成的导电基材的方电阻等价的方电阻。

由于该导电基材，用于制造光伏电池(或光伏模块)的工艺另外是特别可靠的。这是由于硒化阻挡层同时允许通过上层(例如，如果其厚度在20nm和50nm之间)整体的转化来保证Mo(S，Se)₂的存在及数量，和同时保证主钼基层的存在和均一厚度，主钼基层的电导特性已得到保留。主钼基层的质量的保持以及其厚度均一性允许材料的数量降低至最少。

硒化和/或硫化后由上层形成的欧姆接触层的均一性另外对太阳能电池的效率是有利的。

WO-A-2005/088731描述了具有TiN或ZrN层的导电基材的反射系数的改进。不过，用于本发明的所测试的吸收层是过厚的，使得这种效应不能够影响所述性能。而且，这里测试的TiON层也是太薄的使得不显著地增大反射系数。

依照特定的实施方式，导电基材包括一个或多个下述特征，单独地或依照所有可能的技术组合：

-硒化阻挡层基于金属氮化物或氧氮化物，其中金属M选自钛、钼、锆或钽，并且氧含量x＝O/(O+N)，且x＝0或0＜x＜1；

-硒化阻挡层为基于金属氧氮化物，其中金属M选自钛、钼、锆或钽，并且氧含量x＝O/(O+N)，且0＜x＜1，例如0.05＜x＜0.95，例如0.1＜x＜0.9；

-硒化阻挡层的电阻率在200μOhm.cm到500μOhm.cm之间；

-硒化阻挡层是具有高氧和/或氮含量的钼基化合物(composé)；

-硒化阻挡层的电阻率在20μOhm.cm到50μOhm.cm之间；

-所述金属M能够形成具有大于或等于10¹⁶/cm³的载流子浓度和大于或等于4.5eV的逸出功的p型的硫化物和/或硒化物类型半导体化合物；