装备有电极的透明基片制造技术

本发明专利技术涉及一种透明的基片，特别是玻璃基片，该基片装备有一电极，特别是用于太阳能电池，该基片包括一厚度为５００ｎｍ的，特别是至多４００ｎｍ或者至多３００ｎｍ或者至多２００ｎｍ的钼Ｍｏ基导电层。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透明基片，特别是玻璃基片，该基片装备有一电极。该导体基片特别用于做成太阳能电池的一部分。事实上，公知太阳能电池中包含有该种类型的导体基片，然后在其上涂覆一层一般由含铜Cu、铟In和铯Se和/或硫S的黄铜矿制成的吸收剂。例如可以为CuInSe2类型的材料。该类型的材料公知缩写为CIS。对于这种应用类型，该电极通常为Mo基材料，因为该种材料具有许多优势它是一种电的良导体(电阻率相对较小，约为5.2mW.cm)。由于该种材料具有很高的熔点(2610℃)，可以对其进行必要的高温热处理。该材料在一定程度上很好地耐硒和硫腐蚀。通常需要在含有硒或者硫的气氛中进行吸收剂层的沉积，而该含有硒或者硫的气氛会使大多数金属发生腐蚀。相反，钼特别是与硒在表面发生反应，形成MoSe2，但保持了其大多数性能，特别是电性能，且与CIS层保持适当的电接触。最后，钼是一种与CIS层很好粘合的材料，它甚至倾向于促进该CIS层的晶体生长。然而，在考虑工业化生产时，该种材料具有一主要缺点即材料成本太高。事实上，Mo层通常是通过阴极溅射(利用磁场的增强作用)被沉积的。然而Mo靶比较昂贵。为获得所需电导率性能，(在一含有S或者Se的气氛中经处理后材料每平方电阻小于2，最好是小于1-0.5ohm每平方)，需要通常为700nm-1微米厚的Mo层，这一点是不可不考虑的。所以本专利技术的目的是获得一种装备一电极的基片，该电极用于太阳能电池，该基片的生产工艺更加简单和/或其生产成本比现有的Mo电极更便宜，但是其性能，特别是电学性能，等同于所需应用或者至少满足于所需应用。本专利技术的对象首先是一透明的基片，特别是玻璃基片，该基片装备了一电极，特别是适用于太阳能电池的电极，且该电极包括一厚度最多为500nm的，特别是至多400nm或者至多300nm或者至多200nm的钼基导电层。该导电层的厚度最好是至少20nm，或者至少50或者80或者100nm。在本专利技术的范围内，术语“层”应理解为一连续层或者一不连续层，特别是其上具有一些图案(例如对连续层进行蚀刻，或者直接沉积具有所需图案的不连续层，或使用一种掩模系统等等)。这适用于本申请中所提到的所有的层。本专利技术的方法不在于利用其它金属完全取代钼，因为没有任何金属材料被视为具有足够好的耐蚀性，特别是在与硒或者硫接触以及在上面提到的热处理过程中，而没有发生严重腐蚀(可能存在的Mo的腐蚀问题同样会影响覆盖Mo的吸收剂层)。相反，该种方法已经显著地减小了钼层的厚度其结果是钼层的厚度--远小于1微米--远远小于通常使用的钼层的厚度，该厚度完全能获得所需电学性能。因此，其结果是大大节省了原材料成本。降低钼层厚度还具有另一个优势即可以允许通过控制沉积参数采用阴极溅射方法沉积出这些具有较高应力的薄层，而没有在厚层沉积情况中发生的层离问题。一些薄层还倾向于具有较少的针孔缺陷。为了确保较薄的钼层保留了其所有的效果，本专利技术最好可替换地或者结合地使用多个变化(然而这些变化是可选择的)。根据第一种变化，方便地在该基片和电极之间插入一称作阻挡层的层。该层的主要作用是阻碍该基片中的物质向电极、远至吸收剂层(也可能是相反情况，即物质由电极向基片中扩散)中扩散。当该基片是玻璃材质时，更易于由玻璃向外扩散并侵蚀电极和吸收剂层特别是碱金属元素。设计这样的阻挡层允许了使用通过浮选法获得的氧化硅-碳酸钠-氧化钙的标准玻璃作为基片，而没有电极和黄铜矿的吸收剂层发生腐蚀的危险。在本专利技术范围内，由于腐蚀对较厚的层的损害作用大于对较薄的层的损害作用，所以较薄的钼层是最重要的。该阻挡层材质最好选用以下至少一种电介质材料氮化硅或者氮氧化硅，氮化铝或者氮氧化铝，氧化硅或者氮氧化硅。(可能含有少量Al或者硼类型的金属)的氮化硅已被证明特别有效。这是一种具有很强惰性的材料，对热处理几乎不敏感并且成功地阻挡了碱金属元素的扩散。该阻挡层的厚度最好为至少20nm，特别是至少100nm或者120或者150nm，厚度至多为300nm，特别是至多250nm或者200nm。根据第二种变形，它可以“补偿”钼层厚度的降低，以便获得一即便不能比厚的钼层导电性更高，大致上也与厚的钼层导电性相当的电极。根据本专利技术，解决方法在于在电极中的Mo基层中加入至少一个不同的其它种导电层。这种“补偿”型导电层最好选择成本低于钼的材料制成(通过阴极溅射)沉积成薄层。该“补偿”型导电层，或者“补偿”型导电层的组合(多层情况)厚度最好为至少10nm，特别是至少40nm。最好该厚度至多为300nm，其选择范围最好是50-200nm或者300nm。根据该第二种变形的第一个实施例，该电极至少包括一以一种金属或者以至少两种金属的合金为基的“补偿”型导电层，称作M。可能涉及到特别是下列金属或者合金Cu，Ag，Al，Ta，Ni，Cr，NiCr，钢。最好在钼基层的下面布置这种“补偿”型金属层在该种布置结构中，钼层将金属层与硒或者硫隔开，这些元素具有较强的腐蚀性而钼对它们来说具有一定的抗蚀性。根据该第二种变形的第二个实施例，作为第一个实施例的备选方案，或者与第一个实施例相结合，该电极包括至少一以金属氮化物为基的“补偿”型导电层，称作M‘N；特别涉及到了下面的至少一种金属的氮化物Ta，Zr，Nb，Ti，Mo，Hf。该层可以位于钼基层的下面或者上面(也可以是两层，分别位于所述层的上面和下面)。在元素氮方面，该氮化物可以是按化学计量配比，低于化学计量配比或者高于化学计量配比的。当通过反应阴极溅射法在一金属靶上进行沉积时，特别是通过改变在溅射室中的氮的百分含量可以调整化合物的计量配比。结合了以上两者优点，一特别有利的实施例在于通过设计一在M层和Mo基层之间加入M’N层。在这个布置结构中，该M’N氮化物层不仅作为导电层，而且还作为阻挡(或者至少是显著地降低)物质在两金属(M和Mo)层之间相互扩散的层。结果是TiN，TaN，ZrN，Nbn和MoN层有效地阻挡铜扩散进入钼层。结果同时显示HfN层对阻挡铝扩散进入钼层特别有效(基于HfN的化学式不仅包括按化学计量配比的化合物，还可以涉及低于化学计量配比或者高于化学计量配比的氮化物，正如本文中所述的所有的其它的氮化物化学式)。根据本专利技术，可能存在下述电极的布置结构，其中各层顺序如下M/Mo/M’NM/M’N/MoM/MoM’N/MoMo/M’N若金属M层为银基时，最好确保其与下层附着性良好(例如在一布置结构中的Si3N4型阻挡层，即阻挡层/M层/M’N层/Mo层)，在所述的阻挡层和所述的银基层之间插入一以氧化锌为基的形核层。为确保多层间具有更好的结合力，在银层上面提供第二层以氧化锌为基的薄层。该以ZnO为基的层或可能掺加(Al，B等)的ZnO层的厚度例如可选为至少5nm，例如在7-20nm之间。该电极的导电层的总厚度最好小于或者等于600nm，特别是小于或者等于500或者400nm。该电极的每平方电阻最好是小于或者等于2Ω/□，特别是小于或者等于1Ω/□，最好小于或者等于0.50或者0.45Ω/□这些值适用于太阳能电池的电极。根据一优选变化，本专利技术致力于改进该太阳能电池的外观。由于当该太阳能电池装备到建筑物的一些墙壁或者屋顶上时，其建筑物“内侧”的外观(在外侧，电极形成一镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明基片，特别是玻璃材质的，其特征在于，它装备有一电极，特别是用于太阳能电池，包括一层钼Ｍｏ基的，厚度至多为５００ｎｍ，特别是至多为４００或者３００ｎｍ或者至多为２００ｎｍ的导电层。

【技术特征摘要】
FR 2001-1-31 01/012921.一种透明基片，特别是玻璃材质的，其特征在于，它装备有一电极，特别是用于太阳能电池，包括一层钼Mo基的，厚度至多为500nm，特别是至多为400或者300nm或者至多为200nm的导电层。2.如权利要求1所述的基片，其特征在于，该钼基层的厚度至少为20nm，特别是至少为50nm或者80nm。3.如上述任一项权利要求所述的基片，其特征在于，它装备有至少一阻挡层，特别是用于阻挡碱金属元素，该阻挡层被插入到所述基片和所述电极之间。4.如权利要求3所述的基片，其特征在于，该阻挡层以电介质材料为基，该电介质材料选自至少一种下述化合物氮化硅或者氮氧化硅，氮化铝或者氮氧化铝，氧化硅或者碳氧化硅。5.如权利要求3或者4所述的基片，其特征在于，该阻挡层的厚度至少为20nm，特别是至少为100nm，并且优选最多为300nm，特别是最多为250nm或者200nm。6.如上述任一项权利要求所述的基片，其特征在于，该电极至少包括一不同于钼基层的“补偿”型导电层，。7.如权利要求6所述的基片，其特征在于，该“补偿”型导电层，或者若有两层，则在它们之中的至少一层的厚度至少为10nm，特别是至少为40nm，并且最好为最多300nm，并且最好厚度在50-200nm之间。8.如权利要求6或者7所述的基片，其特征在于，该电极包括至少一以金属或者合金为基的“补偿”型导电层M，特别是选自下述的金属或者合金之一Cu，Ag，Ta，Cr，NrCr，钢。9.如权利要求6-8任一项所述的基片，其特征在于，在钼基导电层下面，该电极包括至少一以金属或者金属合金为基的“补偿”型导电层M。10.如权利要求6-9任一项所述的基片，其特征在于，该电极包括至少一以下述的金属Ta，Zr，Nb，Ti，Mo，Hf的氮化物为基的“补偿”型导电层M’N，所述氮化物在氮含量方面可以低于化学计量配比，等于化学计量配比或者高于化学计量配比。11.如权利要求10所述的基片，其特征在于，该M’N层在钼基层的下面和/或者上面。12.如权利要求8和权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：R菲克斯，T海茨，V隆多，U布利斯克，N杨克，M尼安德尔，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：FR[法国]