[发明专利]银基透明电极

说明书

本发明涉及适合应用于(例如)器件例如光伏电池中的透明电极。

使用光伏电池用于产生电能是众所周知的。这些电池包含表现出光生伏打效应的半导体材料并且它们通常在包含电池阵列的太阳能板中实现。太阳能代表清洁、环境友好的电来源。在这个时间的大规模生产中的薄膜光生伏打技术当中CuIn_1-xGa_xSe_2-yS_y(CIGS)和CuInS₂(CIS)显示出最高的效率。

通常通过在透明衬底(通常为玻璃)上沉积连续的材料层来制造光伏电池。这些包括上面提及的半导体，以及被布置来捕获由半导体产生的电流的一组电极。由于半导体层位于电极之间，至少一个电极必须为透明的从而光可穿过其中并且到达组件的半导体区域。这种结构通常通过首先在玻璃衬底上沉积透明电极接着另外的层以提供缓冲层、界面层等和半导体区域来得到。通常将透明电极作为沉积层的“堆叠体”而实现。

在工作期间，玻璃基材提供器件的最外部的表面，即面向光源的表面。因此，光可以穿过玻璃和透明电极以到达半导体区域。

溅射沉积是在光伏器件的制造中经常采用的物理气相沉积(PVD)技术。通过非反应性溅射，包含待沉积的材料的“靶材”和衬底(例如玻璃)位于溅射室中并且使用惰性气体例如氩轰击该靶材。这种作用导致靶材材料的原子和、或离子被释放，它们随后沉积在该衬底上。

在反应性溅射中，通过靶材材料与作为气体引入溅射室的一种或多种额外的反应物之间的化学反应来形成沉积材料。经常通过反应性溅射来沉积氧化物膜和氮化物膜。

根据目前的意见，多个品质在透明电极中是需要的。除了必需的低薄层电阻和高透明性以外，还应该提供合适的“生长”层，这适宜于在其上沉积随后的层。

特别是对于CdTe器件，具有光滑形态的生长层提供随后CdS层的改进生长和器件中减少的由“针孔”所致的电短路。(“针孔”是与粗糙下层中的高点结合的CdS层中的小孔)。

此外，制造方法涉及在沉积透明导电电极之后使器件经受高温，所以能够承受这样的温度的电极设计是需要的。

申请人的共同未决申请GB1102724.0描述了可热处理的银基涂层堆叠体，其设计用于低发射率(低E)或太阳控制窗玻璃。这些堆叠体包含下减反射层；银基功能层；阻挡层和上减反射层。该下减反射层包含基于硅的(氧)氮化物((oxi)ni tride)和/或铝的(氧)氮化物的基底层；基于Zn和Sn的氧化物的层；基于金属氧化物和/或硅的(氧)氮化物的分隔层和基于Zn的氧化物的顶层。

由GB1102724.0公开的经涂覆的玻璃板提供了良好的可热处理性，而不需要银基功能层上的NiCrO_x牺牲阻挡层。

下介电(下减反射层和分隔层)提供了在提高温度下的良好稳定性、保护银层，并且还提供了良好(即低)的薄层电阻。阻挡层提供了物理稳健性和良好的薄层电阻。然而，下介电层提供了对于电器件为不合适的电性质，因此GB1102724.0中公开的涂层堆叠体不适合用作透明导电电极。

FR2919114公开了一种铬基光伏电池，其中透明电极具有以特定布置与各种减反射层组合的金属性功能层。该出版物包括具有铝掺杂的氧化锌作为上介电层的顶部涂层的透明电极堆叠体并且教导了这种涂层应具有0.35-2.5×10-3Ω.cm的电阻率。

在本发明中起重要作用的涂层堆叠体包含层的组合，其提供了必需的光学透明性、低薄层电阻、在提高温度下的稳定性和物理稳健性。

根据本发明，用于光伏电池的透明电极包含于此所附的权利要求1所述的特征。

优选地，该电极包含第二阻挡层，其进而包含额外的ZnO：Al层。更优选地，ZnO：Al层与阻挡层直接接触，但是可包括另外的ZnSnO_x层并且该层可位于ZnO：Al层与阻挡层之间。

在本发明以下的讨论中，与所述值之一比另一个值更高度优选的指示结合的参数所允许的范围的上限或下限的替代值的公开应视为隐含说明：位于较多优选和较少优选的所述替代物之间的所述参数的每个中间值相对于所述较少优选的值并且还相对于位于所述较少优选的值和所述中间值之间的每个值本身为优选的。

在本发明的上下文中，在据说层为“基于”特定的一种材料或多种材料时，这意味着该层主要由相应的所述一种材料或多种材料组成，这通常意味着它包含至少50原子％的所述一种材料或多种材料。