[发明专利]用于光伏电池的导电衬底

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池领域、更具体地涉及基于钼的导电衬底领域，所述导电衬底被用于制造薄层光伏电池。

背景技术

事实上，已知地，某些被称为第二代的薄层光伏电池使用基于钼的导电衬底，所述基于钼的导电衬底上加有吸收剂层，所述吸收剂层通常由铜Cu、铟In和硒Se和/或硫S黄铜矿制成。它可以是例如CuInSe₂类型的材料。该类型的材料作为缩写词CIS是已知的。它也可以是CIGS，也就是说此外结合了镓的材料。

对于该类型的应用，电极最常是基于钼（Mo）的，因为该材料呈现一定数目的优点。其是良好电导体（10μΩ.cm的数量级的相对低的比电阻）。其可以经受必要的高热处理，因为其具有高熔点（2610℃）。在某种程度上，其很好地耐硒和耐硫。吸收剂层的沉积最常需要与包含硒或硫的气氛接触，其倾向于损坏大部分金属。钼在表面上与特别是硒起反应，形成MoSe₂，但是保留其特性的主要部分、尤其是电特性并且维持与CIS或CIGS层的适当电接触。最后，这是一种CIS或CIGS类型的层在其上黏附得很好的材料，钼甚至倾向于由此促进晶体生长。

然而，当设想工业生产时，钼呈现重大缺点：其是昂贵的材料。事实上，钼层通常通过（由磁场辅助的）阴极溅射所沉积。然而，钼目标是耗费巨大的。对于获得所期望的导电率水平（在包含S或Se的气氛中处理之后小于或等于2Ω/□、并且优选地小于或等于1或0.5Ω/□的每平方电阻），这是更不可忽略的，其需要通常为700nm至1微米数量级的相对厚的钼层。

SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE的专利申请WO-A-02/065554教导提供相对薄（小于500nm）的钼层并且在衬底和基于钼的层之间提供一个或多个不透碱层，以便在随后的热处理时保留基于钼的薄层的质量。

然而，该类型的导电衬底仍然是相对昂贵的。

发明内容

本发明的一个目的是提供基于钼的新导电衬底，其制造成本是相对低的。

为此，本发明的目的在于用于光伏电池的导电衬底，其包括：

-包含碱离子的介电衬底；

-在衬底上所形成的电极覆盖层，所述电极覆盖层包括基于钼的层，所述导电衬底包括在衬底上所形成的并且被插入在所述衬底和所述电极覆盖层之间的多个层的堆叠，其中

·在衬底上所形成的第一不透碱（即不透碱离子）层；

·碱保持层，所述碱（即碱离子）保持层是在第一不透碱层上所形成并且由不同于第一不透碱层的材料所形成，在碱保持层和第一不透碱层的厚度之间的比等于2或更多；

·第二不透碱（即不透碱离子）层，所述第二不透碱层是在碱保持层上所形成的并且由不同于碱保持层的材料所形成。

这种堆叠使得能够在由导电衬底所经受的热处理时、尤其是在沉积基于黄铜矿的吸收剂时确保对于碱（即对于碱离子）的有效屏障。

因为已经证实，由于两种不同原因，某些材料阻止碱向上层迁移。

已经发现，将被命名为“不透碱”的某些材料是难于被碱离子渗透的并且因此阻止碱向上层的迁移。此处被命名为“碱保持”的其它材料就其本身而言发挥存储碱离子的作用并且也阻止碱向上层的迁移。

所述堆叠通过在两个不可渗透的层之间安置保持层来巧妙地组合不可渗透的层和保持层。因此，如果第一不可渗透的层被穿透，则碱离子将大部分在保持层中被捕获，尤其是因为第二不可渗透的层强烈地限制碱离子从保持层离开的可能性。

与为了光学目的优化的堆叠（如在为了该目的而使用Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄堆叠的WO-A-02/065554中那样）相反地，所述层此处不被选择为具有相同厚度。

堆叠的保持层具有为所述保持层被沉积在其上的不可渗透的层的厚度的至少两倍的厚度。因为已经被证实，基本上只有保持层的厚度对于堆叠对碱的屏障特性具有显著积极影响。因而，所述堆叠特别好地适合于阻止碱离子向上层迁移，并且这对于相对低的成本实现。

由于所述堆叠的作用，碱自衬底的迁移被强烈地限制并且基于钼的层的质量被保留。

由于基于钼的层没有被碱离子作用毁坏的风险，因而提供低厚度、例如大约30nm的基于钼的层是可能的。电极覆盖层的成本因而可以是相对低的。