通过氧化来构建可氧化材料层的方法以及具有所构建的覆层的基板技术

技术编号:14991740 阅读:221 留言:0更新日期:2017-04-03 22:46
本发明专利技术涉及用于构建可氧化材料层的方法。在所述方法中,利用至少一个氧化步骤使设置于基板上的至少一个可氧化材料层经历局部氧化。在所述局部氧化的情况中,对所述可氧化材料层中的至少一个选择区域进行氧化,以使得所述可氧化材料层在所述氧化之后通过在整个层厚上延伸的至少一个氧化区而被细分成相互电绝缘的区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于构建可氧化材料层的方法。根据该方法,利用至少一个氧化步骤使设置于基板上的至少一个可氧化材料层经历局部氧化。在该局部氧化的情况下,对所述可氧化材料层中的至少一个选择区域进行氧化,以使得该层在氧化之后通过在整个层厚上延伸的至少一个氧化区而被细分成相互电绝缘的区域。此外,本专利技术还涉及具有所构建的覆层的基板。所述基板因此具有如下的可氧化材料层:其通过至少一个氧化区而被局部地细分成相互电绝缘的至少两个区域。
技术介绍
作为层材料而言,特别是作为太阳能电池的接触材料而言,铝在各种应用中具有许多优点,例如:与p型硅和n型硅都能形成良好的电接触、具备良好的反射特性、具有高的电导率值、以及具有低的材料价格。能够通过气相沉积工艺以相对简单的步骤将铝涂敷到基板(例如,太阳能电池)的整个表面上。这样的工艺例如已经被用在BC太阳能电池(背接触型太阳能电池;back-contactsolarcell)中。相对于最常生产的具有前侧镀层金属和背侧镀层金属的太阳能电池,全部镀层金属被形成于电池背侧上的BC太阳能电池具有重要的效率优点。由于没有前侧触点,所以显然更多的光能够被用来生成电流。23.6%的太阳能电池效率和21.2%的模块效率已经证明了该电池构思的潜能和工业用途(请参见D.D.Smith,P.J.Cousins,A.Masad,“GenerationIIIHighEfficiencyLowerCostTechnology:TransitiontoFullScaleManufacturing”,PhotovoltaicSpecialistsConference(PVSC),38thIEEE,2012)。在这个应用中,而且在其它应用中,必须构建各金属层以实现例如p型和n型区域的分离。关于BC太阳能电池,迄今为止只有一种构建方法已经证明了它的价值,该构建方法也被披露于专利文献US7,388,147中。对于这个方法,电镀保护漆(electroplatingprotectivevarnish)和蚀刻工艺都是必要的。概括地说,首先,制备由三个PVD层(例如铝、钛-钨、铜)制成的层叠体。在PVD铜层上,制备电镀保护漆,以便更多的铜能够以电镀的方式(galvanically)局部生长。在制作了由锡或银制成的保护层之后,除去上述电镀保护漆,并且用于将未电镀区域中的那些PVD层除去的额外蚀刻步骤是必要的。这些镀层金属形成工艺是相对复杂且昂贵的。因为昂贵的生产成本,所以只有少数的商家打算使用BC太阳能电池的电池构思。在以前已知的其中要将铝层氧化(阳极氧化(anodising)工艺)的应用中,氧化仅浅浅地发生,这样该铝层的仅仅一部分被氧化从而形成氧化铝。铝层仍保留于所形成的氧化铝层下面的这个事实导致了层与层之间很好的贴合。该工艺一般用于使天然氧化物层的厚度增加的目的,以便实现特定的物理特性。一个特性是表面的电绝缘效果,因为这个效果,所以被氧化的铝表面被用作电容器和整流器(currentrectifier)中的电介质。在标准的阳极氧化工艺的情况下,铝层仅仅在它的表面上被氧化,以便使该表面具有耐性。于是,为了产生足够厚的且具有足够耐性的氧化铝层,必须采用相对较长的工艺时间。主要地,该标准的阳极氧化工艺被用来处理飞机构造中的铝部件和用来对家居用品及家具进行最后的表面处理。专利文献US4936957A披露了阳极氧化工艺在硅晶片上的使用。这里,铝层在整个表面上被执行阳极氧化,以便产生该晶片的绝缘层。因而,铝层并非完全地被全部氧化。此外,使用了多步骤工艺,这会造成各种不同的氧化铝层(硬阳极氧化铝/软阳极氧化铝)。专利文献DE2540301A1中披露了在半导体
中的另一种应用。这里,将铝层浅浅地氧化(不是在整个层厚上完全地氧化),以便改善涂敷在铝层上的第二金属层的贴合。然而,通过这样的手段,没有实现金属性区域彼此之间的电绝缘。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
的情形,本专利技术的目的是指出一种用于构建可氧化材料层的快速且经济的方法。这个目的是通过本专利技术的具有权利要求1中的特征的方法和本专利技术的具有权利要求17中的特征的基板而被实现的。本专利技术的从属权利要求进而代表着有利的发展。因此,根据本专利技术,指明了一种用于构建可氧化材料层的方法。通过该方法,利用至少一个氧化步骤使设置于基板上的至少一个可氧化材料层经历局部氧化。在所述局部氧化的情况下,对所述可氧化材料层中的至少一个选择区域进行氧化,以使得所述可氧化材料层在所述氧化之后通过在整个层厚上延伸的至少一个氧化区而被细分成相互电绝缘的区域。本专利技术的特征在于,所述可氧化材料层的构建是通过在整个层厚上的局部氧化而被实施的。因此,可以确保所述可氧化材料层在所述氧化之后通过在整个层厚上延伸的至少一个氧化区而被细分成相互电绝缘的区域。根据本专利技术,实现了下列效果:与
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中所说明的那些方法比较而言,本专利技术要求保护的方法代表着明显更简单、更快且更经济的用于构建可氧化材料(例如,铝)层的工艺。能够无需采用昂贵的掩模遮蔽工艺和复杂且危险的激光工艺,这相对于
技术介绍
中已知的方法而言就代表着显著的优势。此外,本专利技术的方法所要求的化学品是便宜的、批量生产的化学品,由此,又提供了重要的成本优势。此外,对于本专利技术的方法,可以想到的是在工厂工程(plantengineering)方面的相对简单的技术实施方案。所述方法的一个优选变型提供了如下特征:所述氧化是电化学氧化、铬化(chromatising)或磷化(phosphatising)。根据本专利技术的方法可以特征在于:在最后一个氧化步骤之后而被产生的所述氧化区具有可氧化材料的氧化层或由可氧化材料的氧化层构成。所述氧化层的层厚优选为0.01μm至10μm,特别优选为0.1μm至2μm,更特别为0.3μm至1μm。能够将所述可氧化材料层氧化成使得所述至少一个氧化区的宽度为100μm以下,优选为10μm至100μm,特别优选为30μm至100μm。根据本专利技术,所述可氧化材料层的所述氧化是利用氧化介质和用于计量所述氧化介质的计量装置而被实施的。由此,在所述氧化过程中,所述氧化介质与所述计量装置和所述可氧化材料层这两者都接触。此外,在所述计量装置与所述可氧化材料层之间施加电压,特别地1V至100V的电压,优选地10V至60V的电压,特别优选地12V至30V的电压,借此电压而引起经过所述氧化介质的电荷输运。通过这样做,最终实现了本专利技术的所述可氧化材料层的所述氧化。此外,优选的是,所施加的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于构建可氧化材料层的方法,在所述方法中,利用至少一个氧化步骤使设置于基板上的至少一个可氧化材料层经历局部氧化,在所述局部氧化的情况下,对所述可氧化材料层中的至少一个选择区域进行氧化以使得所述可氧化材料层在最后一个氧化步骤之后通过在整个层厚上延伸的至少一个氧化区而被细分成相互电绝缘的区域,其特征在于,所述可氧化材料层的所述氧化是利用氧化介质和用于计量所述氧化介质的计量装置而被实施的,在所述氧化过程中所述氧化介质既与所述计量装置接触又与所述可氧化材料层接触,并且所述计量装置与所述可氧化材料层之间被施加1V至100V的电压,凭借所述电压而引起流过所述氧化介质的电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.26 DE 102013219342.41.一种用于构建可氧化材料层的方法,在所述方法中,利用至少一个氧化步骤使设置
于基板上的至少一个可氧化材料层经历局部氧化,在所述局部氧化的情况下,对所述可氧
化材料层中的至少一个选择区域进行氧化以使得所述可氧化材料层在最后一个氧化步骤
之后通过在整个层厚上延伸的至少一个氧化区而被细分成相互电绝缘的区域,
其特征在于,所述可氧化材料层的所述氧化是利用氧化介质和用于计量所述氧化介质
的计量装置而被实施的,在所述氧化过程中所述氧化介质既与所述计量装置接触又与所述
可氧化材料层接触,并且所述计量装置与所述可氧化材料层之间被施加1V至100V的电压,
凭借所述电压而引起流过所述氧化介质的电流。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述最后一个氧化步骤之后而被产生的
所述氧化区具有可氧化材料的氧化层或由可氧化材料的氧化层构成,所述氧化层的层厚优
选为0.01μm至10μm,特别优选为0.1μm至2μm,更特别为0.3μm至1μm。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,将所述可氧化材料层氧化成使得所述
至少一个氧化区的宽度为100μm以下,优选为10μm至100μm,特别优选为30μm至100μm。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所施加的所述电压和由此引起的流过所述
氧化介质的所述电流是脉冲式的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述氧化介质是导电液体介
质,特别是粘性的导电液体介质,优选是氧化酸,特别优选是硫酸、磷酸、草酸或铬酸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,将印模用作所述计量装置,所
述印模特别是由化学惰性的导电材料制成的印模,所述化学惰性的导电材料优选为钛、不
锈钢、铂或铝,所述计量装置特别优选地代表着阴极。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述印模的表面具有网状物,所述网状物
特别地由化学惰性的导电材料制成,所述化学惰性的导电材料优选为钛、不锈钢、铂或铝,
所述印模优选地在所述氧化之前首先被浸入所述氧化介质中,以使得所述网状物被所述氧
化介质润湿且随后所述印模通过将所述网状物润湿的所述氧化介质而与所述可氧化材料
层接触。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述印模的表面具有网状物,所述网状物
特别地由化学稳定的不导电的开孔海绵或者毡制成,所述海绵优选地由海绵橡胶、乳胶泡
沫或PUR泡沫构成,所述印模优选地在所述氧化之前首先被浸入所述氧化介质中,以使得所
述网状物吸取所述氧化介质且随后使所述印模与所述可氧化材料层接触。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述印模的表面具有网状物,所述网状物
作为对所述氧化介质有耐性的密封部,所述网状物优选地由三元乙丙橡胶构成,所述氧化
介质在所述氧化之前首先被涂敷到所述可氧化材料层上,随后使所述印模与所述可氧化材
料层接触,由此,对所述氧化介质有耐性的所述密封部从所述可氧化材料层的不要被氧化
的区域中取代所述氧化介质。
10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述印模的表面具有网状物,所述网状物
作为对所述氧化介质有耐性的密封部,所述网状物优选地由三元乙丙橡胶构成,在所述氧
化之前首先使所述印模与所述可氧化材料层接触,且随后通过设置于所述印模内的通道将
所述氧化介质涂敷到所述可氧化材料层的要被氧化的区域上。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,所述计量装置是导电喷嘴,
所述氧化介质能够通过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:马赛厄斯·坎普约纳斯·巴尔奇马库斯·格拉特撒
申请(专利权)人:弗劳恩霍夫应用研究促进协会
类型:发明
国别省市:德国;DE

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