导电金属氧化物膜和光伏器件制造技术

本发明专利技术描述了一种包含基板和邻近所述基板表面的导电金属氧化物膜的制品，其中所述导电金属氧化物膜的电子迁移率(cm2/V-s)等于或大于35。本发明专利技术还描述了包含导电金属氧化物膜的光伏器件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及导电金属氧化物膜、包含所述导电金属氧化物膜的制品，更具体地涉及包含所述导电金属氧化物膜的光伏器件。
技术介绍
涂覆有透明和/或导电膜的玻璃可以用于很多的应用，例如用于显示器用途，如作为显示器装置的背板架构，以及用于手机的有机发光二极管(OLED)。涂覆有透明和/或导电膜的玻璃还可以用于太阳能电池应用，例如作为一些种类的光伏电池的电极，以及用于许多其它的快速发展的工业和应用。 透明导电氧化物(TCO)广泛用于LCD显示器面板、低福射窗(low-E window),最近还用于光伏(PV)电池、电子纸及其它许多工业应用。虽然氧化镉(CdO)是历史上第一种TC0,大约发现于1907年，但今天用得最多的TCO是分别用于各种显示器面板和低辐射窗中的氧化铟锡(ITO)和掺氟氧化锡(FTO)。TCO在性质上属于宽带半导体(因此具有可见光透射性和导电性)；并且多数属于η型半导体，其费米能级ΛΕ kT，正好位于导带最小能级下面。后来在1997年实现了第一种实用的P型TCO (即CuAlO2)，自此出现了第二代“透明电子器件”领域。但是，近来受到很大关注的薄膜PV技术需要高性能TCO作为透明电极。就此而言，最近取得的进展之一是在薄膜硅串联PV电池领域，它需要一种专用的具有捕光能力的TC0，以改善微晶硅层对太阳光的吸收，从而提高电池效率。市售的钠钙玻璃上的织构化FTO是PV电池中目前所用的FTO的一个例子。开发一种可用于TCO应用，例如光伏应用的涂覆有导电金属氧化物膜的玻璃将是有益的。
技术实现思路
本文所述的导电金属氧化物膜克服了上述导电金属氧化物膜的一个或多个缺点，特别是当所述膜包含氧化锡时。—个实施方式是一种包含基板和邻近所述基板表面的导电金属氧化物膜的制品，其中所述导电金属氧化物膜的电子迁移率(cm2/V-s)等于或大于35。另一个实施方式是一种包含基板、邻近所述基板的导电金属氧化物膜和邻近所述导电金属氧化物膜的活性光伏介质的光伏器件，其中所述导电金属氧化物膜的电子迁移率(cm2/V-s)等于或大于35。在以下的详细描述中列出了本专利技术的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言由所述内容而容易理解，或按文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施本专利技术而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是本专利技术的示例，用来提供理解要求保护的本专利技术的性质和特性的总体评述或框架。所含附图用于进一步理解本专利技术，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图呈现了本专利技术的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释本专利技术的原理和操作。附图说明可单独通过以下详述或通过以下详述并结合附图理解本专利技术。图1A-1C是根据一些实施方式制备的膜的截面扫描电镜(SEM)图像。 图2A-2B是根据一些实施方式制备的膜的截面扫描电镜(SEM)图像。 图2C是示例性膜的截面SEM图像。图2D是示例性膜的俯视SEM图像。图3是根据一个实施方式的光伏器件的特征的示意图。图4是示例性制品的总透射率值和漫透射率值的图线。图5是两个示例性制品的总透射率值和漫透射率值的图线。图6是示例性制品的双向光透射(反射)分布函数(BTDF)图。图7是示例性膜的截面SEM图像。具体实施例方式下面详细参考本专利技术的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。本文所用的术语“体积散射”可以定义为光所通过的材料的折射率非均一性对光路造成的影响。本文所用的术语“表面散射”可以定义为光伏电池中层间的界面粗糙度对光路造成的影响。本文所用的术语“基板”可以根据光伏电池的构造用来描述基板或者覆板。例如，若所述基板在装入光伏电池时位于光伏电池的光入射侧，则所述基板是覆板。所述覆板可以为光伏材料提供保护，使其免受冲击和环境劣化，同时允许太阳光谱中合适的波长透过。另外，可以将多个光伏电池组装成光伏模块。本文所用的术语“邻近”可以定义为紧邻。邻近的结构可以互相发生物理接触，也可以不发生物理接触。邻近的结构可以包括设置在它们之间的其它的层和/或结构。本文所用的术语“平面的”可以定义为具有形貌基本上平坦的表面。尽管在实施方式中描述了示例性的数值范围，但是各个范围可以包括由各个范围的端点组成的范围内的任意小数位的数值。 一个实施方式是一种包含基板和邻近所述基板表面的导电金属氧化物膜的制品，其中所述导电金属氧化物膜的电子迁移率(cm2/V_s)等于或大于35。在一个实施方式中，导电金属氧化物膜的电子迁移率(cmVV-s)等于或大于40，例如等于或大于45，例如等于或大于50,例如等于或大于55。在另一个实施方式中，所述导电金属氧化物膜的电子迁移率(cm2/V-s)在35-60的范围内。在一个实施方式中，所述导电金属氧化物膜的载流子浓度(Ι/cm3)等于或大于9. OOxlO20。在一个实施方式中，所述导电金属氧化物膜的中值孔隙率等于或大于5%,例如为5-20%。孔隙可描述为膜中细粒边界周围的空隙。在一个实施方式中，所述导电金属氧化物膜包含掺氯氧化锡、掺氟氯氧化锡、掺氟氧化锡、掺镉氧化锡、掺钛氧化锡、掺铟氧化锡、掺铝氧化锡、掺铌氧化锡、掺钽氧化锡、掺钒氧化锡、掺磷氧化锡、掺锌氧化锡、掺镁氧化锡、掺锰氧化锡、掺铜氧化锡、掺钴氧化锡、掺镍氧化锡、掺铝氧化锌、氧化锌或其组合。在一个实施方式中，导电金属氧化物膜的厚度等于或小于3 μ m，例如等于或小于 2μ m，例如等于或小于I μ m,例如等于或小于500nm，例如等于或小于lOOnm，例如等于或小于50nm。在另一个实施方式中，所述膜的厚度在IO-IOOOnm的范围内，例如10_500nm。在一些实施方式中，所述导电金属氧化物膜是透明的。在一些实施方式中，所述导电膜的雾度值等于或小于55%，例如等于或小于50%，例如等于或小于40%。导电膜的雾度值为大于O至55%，并保持高透射率值。所述导电金属氧化物膜在可见光范围内的透射率值等于或大于75%。根据一些实施方式，光伏器件、显示器件或有机发光二极管可包含所述制品。根据一个实施方式，所述基板包含玻璃层。在另一个实施方式中，所述基板是玻璃基板。本文所述的导电金属氧化物膜可通过例如以下过程制备提供包含金属氧化物前体和溶剂的溶液，制备该溶液的气溶胶小滴，将该气溶胶小滴施加到热玻璃基板上，将所述金属氧化物前体转化为金属氧化物，在玻璃基板上形成金属氧化物膜。在一些实施方式中，金属氧化物前体是金属齒化物。所述溶液可包含水，或者在一些情况中，所述溶液是水。当溶剂包含水的时候，可以进行水解反应。在这些反应中，所述金属卤化物与水反应，转化为相应的氧化物。当溶剂仅包含醇的时候，可以在存在氧气的情况下进行闪蒸反应(flash reaction),使得醇蒸发和/或燃烧。在氧化反应中，金属卤化物(例如氯化锡)与氧气反应，形成相应的氧化物。在一个实施方式中，氧化物烧结形成导电金属氧化物膜。当金属氧化物前体是锡前体时，在一个实施方式中，该锡前体选自氯化锡(SnCl2)、四氯化锡(SnCl4)及其组合。所述锡前体的含量可以占溶液的5_20重量％，例如等于或大于溶液的13重量％。所述溶液还可包含掺杂剂前体。所述掺杂剂前体可以选自例如HF、NH4F、SbCl3以及它们的组合。气溶胶小滴可通过雾化溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·K·查特济，C·R·费克特，L·L·菲尔兹，宋真，田丽莉，王吉，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：