[發明專利]銀基透明電極

在審

• 申請號: 201380056605.6
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN104781935A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: N·麥克斯波蘭;G·R·尼寇
• 申請（專利權）人: 皮爾金頓集團有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0224
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李英

本發明涉及適合應用于(例如)器件例如光伏電池中的透明電極。

使用光伏電池用于產生電能是眾所周知的。這些電池包含表現出光生伏打效應的半導體材料并且它們通常在包含電池陣列的太陽能板中實現。太陽能代表清潔、環境友好的電來源。在這個時間的大規模生產中的薄膜光生伏打技術當中CuIn_1-xGa_xSe_2-yS_y(CIGS)和CuInS₂(CIS)顯示出最高的效率。

通常通過在透明襯底(通常為玻璃)上沉積連續的材料層來制造光伏電池。這些包括上面提及的半導體，以及被布置來捕獲由半導體產生的電流的一組電極。由于半導體層位于電極之間，至少一個電極必須為透明的從而光可穿過其中并且到達組件的半導體區域。這種結構通常通過首先在玻璃襯底上沉積透明電極接著另外的層以提供緩沖層、界面層等和半導體區域來得到。通常將透明電極作為沉積層的“堆疊體”而實現。

在工作期間，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，光可以穿過玻璃和透明電極以到達半導體區域。

濺射沉積是在光伏器件的制造中經常采用的物理氣相沉積(PVD)技術。通過非反應性濺射，包含待沉積的材料的“靶材”和襯底(例如玻璃)位于濺射室中并且使用惰性氣體例如氬轟擊該靶材。這種作用導致靶材材料的原子和、或離子被釋放，它們隨后沉積在該襯底上。

在反應性濺射中，通過靶材材料與作為氣體引入濺射室的一種或多種額外的反應物之間的化學反應來形成沉積材料。經常通過反應性濺射來沉積氧化物膜和氮化物膜。

根據目前的意見，多個品質在透明電極中是需要的。除了必需的低薄層電阻和高透明性以外，還應該提供合適的“生長”層，這適宜于在其上沉積隨后的層。

特別是對于CdTe器件，具有光滑形態的生長層提供隨后CdS層的改進生長和器件中減少的由“針孔”所致的電短路。(“針孔”是與粗糙下層中的高點結合的CdS層中的小孔)。

此外，制造方法涉及在沉積透明導電電極之后使器件經受高溫，所以能夠承受這樣的溫度的電極設計是需要的。

申請人的共同未決申請GB1102724.0描述了可熱處理的銀基涂層堆疊體，其設計用于低發射率(低E)或太陽控制窗玻璃。這些堆疊體包含下減反射層；銀基功能層；阻擋層和上減反射層。該下減反射層包含基于硅的(氧)氮化物((oxi)ni?tride)和/或鋁的(氧)氮化物的基底層；基于Zn和Sn的氧化物的層；基于金屬氧化物和/或硅的(氧)氮化物的分隔層和基于Zn的氧化物的頂層。

由GB1102724.0公開的經涂覆的玻璃板提供了良好的可熱處理性，而不需要銀基功能層上的NiCrO_x犧牲阻擋層。

下介電(下減反射層和分隔層)提供了在提高溫度下的良好穩定性、保護銀層，并且還提供了良好(即低)的薄層電阻。阻擋層提供了物理穩健性和良好的薄層電阻。然而，下介電層提供了對于電器件為不合適的電性質，因此GB1102724.0中公開的涂層堆疊體不適合用作透明導電電極。

FR2919114公開了一種鉻基光伏電池，其中透明電極具有以特定布置與各種減反射層組合的金屬性功能層。該出版物包括具有鋁摻雜的氧化鋅作為上介電層的頂部涂層的透明電極堆疊體并且教導了這種涂層應具有0.35-2.5×10-3Ω.cm的電阻率。

在本發明中起重要作用的涂層堆疊體包含層的組合，其提供了必需的光學透明性、低薄層電阻、在提高溫度下的穩定性和物理穩健性。

根據本發明，用于光伏電池的透明電極包含于此所附的權利要求1所述的特征。

優選地，該電極包含第二阻擋層，其進而包含額外的ZnO：Al層。更優選地，ZnO：Al層與阻擋層直接接觸，但是可包括另外的ZnSnO_x層并且該層可位于ZnO：Al層與阻擋層之間。

在本發明以下的討論中，與所述值之一比另一個值更高度優選的指示結合的參數所允許的范圍的上限或下限的替代值的公開應視為隱含說明：位于較多優選和較少優選的所述替代物之間的所述參數的每個中間值相對于所述較少優選的值并且還相對于位于所述較少優選的值和所述中間值之間的每個值本身為優選的。

在本發明的上下文中，在據說層為“基于”特定的一種材料或多種材料時，這意味著該層主要由相應的所述一種材料或多種材料組成，這通常意味著它包含至少50原子％的所述一種材料或多種材料。