[發(fā)明專利]用于制造具有帶有紋理表面的透明傳導(dǎo)氧化物層的多層結(jié)構(gòu)的工藝和借此制成的結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010253661.7
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN101997040A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林于庭;黃士哲;徐文凱
• 申請（專利權(quán)）人: 杜邦太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造具有帶有紋理表面的透明傳導(dǎo)氧化物(TCO)層的多層結(jié)構(gòu)的工藝和通過所述工藝制成的裝置。?

背景技術(shù)

光伏(Photovoltaics)指代從光(尤其太陽光)產(chǎn)生電功率的工藝。光伏已成為代用能源的最成熟且有前途的技術(shù)，且將保持發(fā)展至少數(shù)十年。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(EPIA)報告全球光伏投資2007年增長了27％，且預(yù)測在2010到2020年期間年增長率將達(dá)到34％。?

盡管薄膜光伏技術(shù)與例如晶體硅等其它主要光伏技術(shù)相比具有相對低的效率，但其由于低成本及其大規(guī)模生產(chǎn)的潛力而被深入研究。通常，薄膜光伏裝置需要具有低電阻率和高光透射的透明傳導(dǎo)氧化物(TCO)層作為電極。可使用不同的材料來制造TCO層。舉例來說，通常使用氧化銦錫(ITO)和氧化錫。然而，銦和錫為稀有的且其鹽通常有毒，且ITO在高溫下不穩(wěn)定。因此，ITO已逐漸被例如摻雜Al的ZnO(AZO)等其它材料代替。?

TCO層優(yōu)選具有粗糙表面(通常稱為“紋理表面”)以散射入射光并允許光通過裝置多次。這增強(qiáng)了能量轉(zhuǎn)換。?

為了生產(chǎn)具有紋理表面的TCO層，此項技術(shù)中已知兩種方法。在第一種方法中，通過粗糙膜的生長直接形成TCO層。此方法當(dāng)前用于通過化學(xué)汽相沉積(CVD)產(chǎn)生大表面TCO層。舉例來說，EP?0?204?563揭示一種低溫(60到350℃)CVD工藝，其用于通過使用有機(jī)化合物和惰性氣體中攜帶的水形成氧化鋅膜，且通過所述工藝形成的氧化鋅膜具有約5E-4到2.5E-3歐姆-厘米的電阻率。?

第二種方法通常涉及兩個步驟的工藝。初始形成平滑TCO層，且隨后采用蝕刻工藝以使所述TCO層的表面變粗糙。在第二種方法中，可使用包含復(fù)合金屬氧化物的各種金屬氧化物。在第二種方法中，通常借助物理汽相沉積(PVD)(尤其是濺鍍)來產(chǎn)生TCO膜。與第一種方法相比，通過第二種方法制成的TCO膜的電和光學(xué)性質(zhì)顯著改進(jìn)，但膜在沉積時視覺上平滑且不具有光散射效果。為了形成紋理表面，需要后續(xù)濕式?蝕刻操作以形成紋理表面。?

舉例來說，US?2008/0163917揭示一種通過反應(yīng)性濺鍍在襯底上產(chǎn)生氧化鋅TCO層的方法。所述濺鍍包括滯后區(qū)且其特征在于，采用特定工藝條件且使用其中摻雜含量小于2.3at-％的經(jīng)摻雜Zn目標(biāo)。通過所述濺鍍形成的膜經(jīng)受濕式化學(xué)蝕刻以使表面變粗糙至30-300nm的均方根粗糙度(rms?roughness)。?

文獻(xiàn)中可找到用于通過濕式蝕刻使TCO膜變粗糙和紋理化的其它手段。舉例來說，US?2008/0296262揭示一種在清洗液體之后通過蝕刻媒介使ZnO層變粗糙和紋理化的輸送機(jī)式工藝。所述工藝技術(shù)上實施起來較簡單且適于處理例如達(dá)1m²的大尺寸ZnO層。?

然而，由于金屬顆粒的不規(guī)則性和濕式蝕刻的各向同性特性，經(jīng)常在通過濕式蝕刻紋理化的TCO膜的表面上發(fā)現(xiàn)由于過分蝕刻引起的局部缺陷。所述缺陷通常導(dǎo)致TCO層與隨后的非晶硅層之間的不合乎需要的效應(yīng)，例如界面之間的粘合強(qiáng)度減小或產(chǎn)生孔穴。以上界面效應(yīng)顯著減小光伏裝置的效率和可靠性。因此，需要開發(fā)一種減小或排除以上不利效應(yīng)的工藝。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種用于制造沒有以上界面缺陷的光伏裝置的新穎的工藝。?

本發(fā)明的工藝包括以下步驟：?

(a)提供襯底，?

(b)在襯底上形成第一TCO層，?

(c)在第一TCO層上形成富含金屬的第二TCO層，?

(d)任選地在第二TCO層上形成第三TCO層，?

(e)蝕刻以形成紋理表面，以及?

(f)在紋理表面上沉積非晶硅層，?

其中蝕刻在第二TCO層處停止。?

本發(fā)明的另一目的是提供一種可用于制造光伏裝置的多層結(jié)構(gòu)。所述多層結(jié)構(gòu)包括：?

(a)襯底，?

(b)第一TCO層，?

(c)富含金屬的第二TCO層，以及?

(d)任選地第三TCO層，?

其中第二TCO層的至少一部分和第三TCO層(如果存在的話)的至少一部分經(jīng)蝕刻因此形成紋理表面。?

附圖說明

圖1(a)和1(b)示意展示用于在襯底(5)上形成具有紋理表面的TCO層(100)的現(xiàn)有技術(shù)工藝。在圖1(a)中，TCO膜(100)沉積在襯底上。在濕式蝕刻工藝之后，表面粗糙但TCO膜可能被過分蝕刻，如圖1(b)中(105)。?