光電箔的制造方法

專利名稱：光電箔的制造方法
技術領域：
本發明涉及到薄膜光電池。例如，非晶硅(即a-Si:H)光電(PV)池是眾所周知的結構，它包含通常由n摻雜硅、本征硅和p摻雜硅交替組成的幾個層，而且最重要的是具有從入射光產生電流的能力。在例如陽光能夠用來產生電力的情況下，光電池在原理上構成了一種令人感興趣的替代能源，而且是一種比礦物燃料或核電力對環境更有利得多的能源。但這種PV電池要想成為重要而經濟上有吸引力的替換物，它就必須制成合適的形式并用較廉價的原材料和成本較低的工藝來加以制造。
為了滿足這一要求，本發明的目的在于提供使光電池得以制成箔狀的一種工藝。這不僅是希望光電池具有箔狀以便能夠在“滾卷(roll-to-roll)”工藝中大規模經濟地生產，而且由于柔性襯底基的光電池比之在玻璃襯底上制造的較常規的非晶硅PV電池，其用途更多且更易于處置。
因此，本發明涉及制造光電箔的方法，此光電箔由載體支承并包含多個合起來具有從入射光產生電流的能力的層(以下稱為“光電(PV)層”)、在鄰接和平行于光電層的一側上的背面電極層、以及在鄰近和平行于光電層的另一側上的透明導體層，此方法包含提供襯底以及在襯底上涂敷透明電極層和光電層(包括任何額外的和/或輔助的層)。在涂敷光電層之后，將背面電極層加于某些點處。這一電極不一定要透明，而且實際上最好是可見光的反射體(為了反射和導電，背面電極一般為金屬層)。為了清楚起見，注意在本發明的上下文中，術語“背面”指光電箔最終使用時背離光入射側的那一側。
例如在Shinohara等人的論文(First WCPEC；Dec.5-9,1994；Hawaii,p.682ff(IEEE))中描述了這一方法，其中所用的襯底是聚(2,6-萘二甲酸乙二酯)(PEN)。所公開的方法有幾個嚴重的缺點，例如首先制作PV層，然后制作透明導體。這是一種不充分透明的，亦即不能最終用作透明導體層的窗口襯底的合理順序(通常是制作在玻璃襯底上的非晶硅PV電池)。但首先涂敷PV層然后涂敷透明導體層的必須的“反轉”順序又對所用的透明導體材料有嚴格的限制。例如，非常好的一種透明電極層是摻氟的氧化錫。但在這種順序中，為了得到所希望的性能和組織，最好在至少400℃溫度下進行涂敷。由于結晶、摻雜劑擴散和/或氫的損失，這種高溫可能破壞PV層。淀積摻氟氧化錫的最佳溫度也引起PEN襯底退化，因此，此層不能在PV層之前淀積。于是，如果使用透明電極所希望的溫度，則在PEN襯底上的任何淀積順序都可能對PV箔產生電力的能力有不利的影響。
因此，需要一種能夠滾卷制造(較堅韌的)光電箔或器件的工藝，同時該工藝能夠使用任何所希望的透明導體材料和淀積工藝，而不危害PV層的產生電流的作用。本發明的工藝滿足了這些要求和其它所希望的目的。
至此，本發明包括上述已知類型的方法，該方法包含下列連續步驟●提供臨時襯底；●施加透明導體層；●施加光電層；●施加背面電極層；●施加(永久)載體；●去除臨時襯底；以及最好●在透明導體層側面上涂敷頂部涂層。
在本發明的最佳實施例中，透明導體層在比光電層能抵抗的溫度更高的溫度下涂敷(例如，對于a-Si:H,PV層能抵抗的最高溫度與所述層的淀積溫度大約相同。更高的溫度會引起氫的損失以及摻雜劑和雜質的擴散，從而形成使PV層效率降低的缺陷)。
這些步驟及其順序使PV電池能夠制作成箔狀，同時保留通常在玻璃襯底上生產PV電池情況下的所希望的制造順序(此時，由于玻璃將起窗口的作用而能夠從涂敷透明導體層開始)。因此，當采用本發明的工藝時，能夠選擇襯底以進行任何后續的工序步驟(例如透明導體層的高溫涂敷)而無須考慮其(亦即襯底的)最終PV箔功能所要求的透明度或其它性能。在涂敷最后光電層、背面電極層和永久載體背面襯底之后，為了在盡可能多的工序步驟中支承薄的PV箔并確保箔呈現足夠的強度和抗彎剛度(最好適合于預計的最終產品)，去除臨時襯底。在去除臨時襯底之后，透明導體(正面電極或前電極)通常配備有透明保護層，進一步增加了箔和/或最終產品的機械性能。
雖然透明導體層通常直接淀積在臨時襯底上(有時用一個或更多個用作工藝輔助的極薄的層來進行)，在提供臨時襯底之后，也可以首先將最終保護層涂敷于所述臨時襯底上，然后涂敷透明導體層，接著涂敷其它層以構成箔。此時，保護層最好應當由無機材料制成。
本領域的熟練技術人員不難選擇臨時襯底及其去除方法(恰當地利用溶解或腐蝕)。例如，臨時襯底可以是“正”光刻膠，亦即在光照時經歷從抗溶劑到可被溶劑分離的變化的光敏材料，例如交聯鍵聚酰亞胺。為了滿足使用低成本材料的目的，這些襯底不是最佳選擇。在這方面，使用能夠利用等離子體腐蝕(例如O2等離子體，或例如對聚氧硅烷的SF6等離子體)來去除的聚合物更為有利。雖然原則上任何聚合物都是適合的，但考慮到上述情況，使用能夠承受更高溫度(250℃，高于400℃更好)的聚合物當然更好。
根據本發明的臨時襯底最好是金屬或金屬合金箔。其主要理由是這種箔通常能夠承受進一步加工過程中的最高溫度而不易揮發，并能夠用已知的腐蝕技術容易地去除。選擇金屬(特別是鋁或銅)的另一個理由是PV箔最終應該含有“側”電極(形成對任何輔助裝置或網絡實現連接的觸點，亦即實際上使用PV箔作為電源)。借助于保留部分臨時襯底(例如作為側邊沿或側條)，就不需要另行涂敷這些觸點。
合適的金屬包括鋼、鋁、銅、鐵、鎳、銀、鋅、鉬以及它們的合金或多層結構。尤其是為了經濟目的，最好使用Fe、Al、Cu或它們的合金。為了確保性能(結合成本考慮)，鋁、電淀積的鐵和電淀積的銅最好。適合的腐蝕方法雖然對所選擇的金屬各不相同，但本領域的熟練技術人員能夠加以選擇。最佳的腐蝕劑包括酸(路易斯酸以及布倫斯特酸)，例如在銅作為金屬箔的情況下，最好使用FeCl3、硝酸或硫酸。用燒堿(NaOH)等能夠有效地去除鋁。
為了去除起見，臨時襯底最好盡可能薄。當然仍然應當能夠在其上涂敷更多的層并將它們保持在一起，但這通常不要求500μm以上的厚度。厚度最好是1-200μm。取決于彈性模量，大多數材料要求5μm的最小厚度，此時的厚度最佳范圍是5-100μm，最好是5-50μm。
永久載體材料可以涂敷在背面電極層上，亦即如從工序觀點看“在頂部”，但實際上在箔的最終背面或底部。因此，新的載體層最終形成真正的襯底(稱為“臨時襯底”的層，位于箔的最終正面側即頂部，在工藝過程中實際上是覆蓋層)。這一載體層的適當材料包括諸如聚對苯二甲酸乙二酯、聚(2,6-萘二甲酸乙二酯)、聚氯乙烯之類的聚合物箔或諸如芳族的高性能聚合物箔或聚酰亞胺箔，還有例如配備有絕緣(介電)頂層的金屬箔、平板玻璃或含有樹脂和玻璃的復合物。最好是含有軟化點低于載體本身的熱塑粘合劑的聚合“共擠壓”箔。共擠壓箔也可以配備有反擴散層(例如，分別為聚酯(PET)、共聚多酯和鋁)。載體的厚度范圍最好在75μm-10mm之內。100μm-6mm以及150μm-300μm更好。抗彎曲剛度[在本發明的范圍內定義為材料的彈性模量(E，單位為N/mm2)乘以載體厚度(t，單位為mm)的三次方，即E×t3l最好大于16×10-2Nmm且通常小于15×106Nmm。
載體(最終襯底)本身可能已經是或包含預期使用所要求的結構。這樣，載體可以是例如一片瓦或一組瓦、屋頂瓦、屋頂板、小汽車頂棚、大棚車頂棚等等。但通常臨時襯底和/或載體最好是柔性的。
如上所述，“頂部涂層”或頂層涂敷在透明導體上。這一般是(空腔)板或具有高透射性的諸如非晶(高)氟化聚合物、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)或諸如汽車工業中使用的任何可獲得的透明涂層。如有需要，可以涂敷額外的抗反射或抗污染層。
在最后工序步驟之后，箔的抗彎剛度(此抗彎剛度通常較多地決定于載體和頂部涂層)最好大于任何一個中間產品的抗彎剛度。
要指出的是，日本專利公開no.1987-123780涉及到一種制造光電轉換薄膜的方法，其中在襯底上連續淀積TCO電極、PV層和另一個TCO電極。然后去除襯底以便獲得非常薄而高度柔軟的薄膜。支承載體的加入對本發明來說是很重要的并且導致比較厚(例如100μm)且堅固的箔，但這一點可能與日本專利公開no.1987-123780所說的相反。而且，雖然日本專利公開no.1987-123780確實公開了臨時襯底的使用，但也同時反復提出在PV層上淀積TCO。這樣，臨時襯底的使用不要求避免在PV層上淀積TCO或所述淀積對PV層的不利影響。
美國5232860涉及到在平板玻璃襯底上制作的特別柔軟的相似的光電器件。引線層被用來促進器件從玻璃襯底卸下。也沒有提到載體的加入，可能會使所希望的“特別柔軟”(這是US 5232860技術的重要目的)成為不可能，同樣可以在PV層上淀積TCO。在US 5232860的器件制造中，由于臨時襯底應該由玻璃或相似材料制成，故滾卷工序不是選項。
日本專利公開1980-143706公開了使用可移去的襯底來制造包含透明導電層的高聚合物產品(諸如薄膜和單眼或復眼鏡片)。在日本專利公開1980-143706中沒有公開光電池(或同樣復雜結構的產品)和在這種電池中遇到的問題，因而與本發明無關。
EP 189976涉及到生產相似于Shinohara等人的半導體器件(特別是太陽電池)的方法。在根據EP 186976的方法中，首先制作PV層，然后將透明導體涂敷到PV層。
Kishi等人的論文“超輕柔軟非晶硅太陽電池及其在飛機中的應用”(見Technical Digest of the International PVSEC-5,Kyoto,Japan,1990,p.645-648)公開了一種借助于在透明塑料膜上淀積各個層而制造的太陽電池。沒有指出也沒有暗示臨時襯底。
臨時襯底最好是電淀積的(亦即電鍍的)金屬層。此方法除了能夠提供易于移去的薄的(＜100μm)金屬層，還具有明顯的優點，特別是在PV箔的加工方面。亦即，為了任何一個PV電池有效地工作，希望入射光通過PV結構盡可能多被散射。為此，PV電池的表面以及其他層的表面需要某種結構，例如使表面包含多個光學棱鏡(它使入射光分離并擴展通過PV電池)。電鍍提供金屬箔的一個大優點是電鍍(電淀積)工序使得有可能賦予箔任何希望的結構。借助于使其上淀積金屬的表面具有一定的結構(一般為鼓狀)，能夠得到這種結構。當在有結構的襯底上制作PV箔時，襯底起模具作用，對其鄰近層、后續層印出所述結構的負影象(共形涂層)。用已知的方法，例如用激光刻蝕或用任何光刻工藝，可以得到所希望的鼓形表面。在背離鼓的一側也可以產生有結構的表面。在此側的結構不受或不僅僅受鼓的表面結構和構成鼓的材料的影響，而且還受諸如電流密度之類的工序參數、所用電解液的選擇和濃度以及所用添加劑的影響。本領域熟練技術人員知道如何調整相關的參數，并能夠獲得約為0.1-10μm的表面粗糙度(垂直于表面，Rz)。
雖然光散射結構最好，但包含多個相鄰的錐形的結構更好，從而具有交替的突出與凹下，其間的相對距離(Rz)最好是上述數量級，而約為0.15μm或0.2μm更好。為了防止非晶硅層中在尖銳的峰谷的情況下可能出現的缺陷，突出和凹下最好具有圓滑的形狀(例如基底對斜邊的角度最大為40度)。應該理解，若突出的錐形出現在鼓之類的表面上，則其對臨時襯底并最終對透明導體和其他層印出的負影象，將是具有錐形凹下的反錐形結構而不是突出的錐形。因此，借助于調整臨時襯底的結構，本發明基本上使透明導體的結構能夠被調整成最終具有最佳的表面形貌。
考慮到影響最終結構的可能性，希望選擇銅作為電淀積的金屬箔。但由于銅可能具有穿過硅PV層擴散的傾向，最好提供帶有不降低的擴散勢壘的銅箔(電鍍)，例如抗腐蝕層特別是氧化鋅，或選擇能夠防止所述擴散的透明導體，例如TiO2、Al2O3、SnO2或ZnO。可以用物理汽相淀積(PVD)或化學汽相淀積(CVD)來電鍍涂敷反擴散層。
為代替具有按常規要與臨時襯底一起被去除的反擴散層的銅箔，也可以提供帶有適當種類玻璃層的銅箔(或任何選定的其他臨時襯底)。此玻璃層基本上是透明的，因而能夠永久用作透明導體層的保護窗口。為了經濟目的，并為了能夠實現滾卷工藝，此玻璃層最好非常薄，例如厚度為100-200nm。此層的恰當的涂敷方法是例如SiH4和N2O(等離子體氧化物)的PECVD(等離子體增強化學汽相淀積)，并加入適當的諸如B2H6的添加劑以形成具有良好透明度的硼硅玻璃。涂敷APCVD氧化硅最好。
在以這種方式提供臨時襯底之后，可以提供實際構成PV電池(以箔的形式)的各個層。廣義地說，薄膜半導體型PV電池包含透明導體(最終形成箔的“正面側”，亦即用于(太陽)光照的那一側)、多個一起呈現光電效應的薄膜半導體層(諸如由p型摻雜非晶硅層、本征非晶硅層和n型摻雜非晶硅層組成的疊層)、以及先前所述的背面電極層(最好也用作反射器件)。正面側和背面側二者可配備有所希望的保護層，對正面側的主要要求當然是此層要透明，而其他所希望的性能包括良好的粘附性、耐磨性、抗天氣變化及抗紫外能力等。可以用已知的方法，例如用金屬有機化學汽相淀積(MOCVD)、濺射、常壓化學汽相淀積(APCVD)、PECVD、噴涂熱解、蒸發(物理汽相淀積)、電淀積、絲網印刷、溶膠-凝膠工藝等，來淀積透明導體(通常是TCO，即透明導電氧化物)。最好在高于250℃的溫度下涂敷透明導體層，高于400℃更好，以便能夠得到具有優良性能和/或結構的透明導體層。
氧化銦錫、氧化鋅、摻鋁或硼的氧化鋅、硫化鎘、氧化鎘、氧化錫以及最好是摻氟的SnO2，都是適合用于透明導體層的材料的例子。上述最后一個透明電極材料由于在高于400℃(最好500℃-600℃)的溫度下涂敷時能夠形成具有柱狀光散射結構所以最好。特別是用這種電極材料，選擇允許上述高溫的臨時襯底，更確切地說是選擇有結構的電淀積的金屬襯底的優點在很大程度上表現出來。而且，此材料具有抗最常用的腐蝕劑的優點以及具有比氧化銦錫更好的抗化學能力和更好的光電性能。此外，價格便宜得多。
在涂敷透明導體層之后，可以按需要制作PV箔。已知如何涂敷PV層及應該選擇何種層結構。為了得到關于此點的基本知識，可參考Yukinoro Kuwano的“光電池”、Ullmann的Encyclopedia,Vol.A20(1992),161以及“Solar Technology”、Ullmann的Encyclopedia,Vol.A24(1993),369。
多種薄膜半導體材料可以用來制作PV層。于是，所要求的PV電池能夠由非晶硅(a-Si:H)、微晶硅、多晶非晶碳化硅(a-SiC)和a-SiC:H、非晶硅鍺(a-SiGe)和a-SiGe:H制造。而且，本發明的PV箔可包含CIS PV電池(二硒銅銦，CuInSe2)、碲化鎘電池、Cu(In,Ga)Se電池、ZnSe/CIS電池、ZnO/CIS電池、Mo/CIS/CdS/ZnO電池。
在包含摻氟的氧化錫的非晶硅電池的情況下，一般包含一個或多個由p型摻雜非晶硅層、本征非晶硅層和n型摻雜非晶硅層組成的疊層，且p型摻雜層位于朝向入射光側。
這樣，在a-Si-H實施例中，PV層至少包含p型摻雜非晶硅層(Si-p)、本征非晶硅層(Si-i)和n型摻雜非晶硅層(Si-n)。可以在第一組p-i-n層上涂敷第二個和更多的p-i-n層。可以連續地涂敷多個重復的p-i-n(“pinpinpin”或“pinpinpinpin”)層。借助于堆垛多個p-i-n層，提高了單位電池的電壓并提高了穩定效率(減小了光誘生的退化，即所謂的Staebler-Wronski效應)。而且，借助于在各個層(主要是i層特別是i層內部)中選擇帶隙不同的材料，能夠優化光譜響應。這個a-Si層的總厚度通常約為100-2000nm,200-600nm更典型，300-500nm更好。
為了使PV箔能夠在各個層中恰當地起作用，在各個位置中，最好局部去除部分材料以產生5-100mm的分離的條形，最好約為5-25mm，以便為箔中的PV電池提供串聯電連接(每個p-i-n在最大功率點處產生大約0.5V，將多個p-i-n電池串聯以產生所希望的箔的電壓)。這可以用激光器以已知的方式完成。作為變通，也可以為此而利用(化學)腐蝕技術。為了避免通常所要求的工序步驟數(光刻膠涂敷、通過掩模輻照、顯影、腐蝕、沖洗和剝離光刻膠)，本發明提供了一種最終給出所希望的腐蝕圖形的簡單的制造工具。為此，本發明在一個實施例中在每個層上提供一個腐蝕劑薄層的圖形化涂層。這可能是由于進行腐蝕的層比較薄，使得能夠涂敷使腐蝕得以發生的足夠數量的含有腐蝕劑的物質。當箔中各層的典型厚度約為一百到數百nm時，腐蝕劑層可涂敷到厚度普遍為例如25μm(=25000nm)。由于不同的層有不同的抗腐蝕性，故最終的箔有可能在不同的層中含有幾條不同的腐蝕劑。在PV箔的(滾卷)工序過程中，在各層上可以涂敷所要求的小條。合適的涂敷技術包括苯胺印刷、旋轉絲網印刷、噴墨、擠壓涂敷、轉移涂敷等。換言之，在每個工序步驟中，在涂敷各層(其一部分要被去除)之后，施加腐蝕劑。在摻氟的SnO2層上，涂敷例如KOH之類的強堿。可以用加熱的方法(這可能是一個額外的工序步驟)來加速腐蝕工序。用例如硫酸之類的酸性腐蝕劑能夠去除摻鋁的ZnO。其它的透明電極材料可以用熟練人員通常已知的適當的腐蝕劑腐蝕掉(例如可用KOH腐蝕氧化銦錫)。非晶硅可以用NaOH或KOH之類的強堿來腐蝕。背面電極可以用酸來腐蝕。
所有的腐蝕工序基本上可以用同一個裝置或一組裝置來進行，其中在進行足夠腐蝕之后，對被腐蝕的層進行清洗/沖洗并烘干。由于工序是在柔性(臨時)襯底上進行，故在整個制造工藝的每一個步驟中，都存在可以借助于伸直而通過各個處理站(例如浴槽)并借助于卷回而收集的自持箔的問題。雖然為此最好是在有臨時襯底的時候進行所有的腐蝕工序，但也可以在去除臨時襯底之后部分地去除透明導體。
應該指出的是，所述腐蝕方法原則上可以普遍地應用于生產例如非晶硅、PV電池或箔的所有工序。
腐蝕劑條最好盡可能窄，例如1-50μm，最好是20-25μm或更窄，因為在這些條的所在處PV箔不產生電流。
在涂敷有源非晶硅層之后，PV箔配備前述的背面電極層，此電極層最好能夠同時用作反射器和電極層(亦即最終成為“背面”電極，透明導體層成為“正面”電極)。此背面電極層的厚度通常約為50-500nm，并可由具有光反射性能的任何一種合適的材料(最好是鋁、銀或二者的組合)制成。可以用(真空)物理汽相淀積(蒸發)或濺射方法來涂敷這些金屬層(最好在比較低的溫度下，例如低于250℃)，選擇性地采用掩模來防止在需要腐蝕條或被掩模線所用的位置處的淀積。在銀的情況下，最好首先涂敷粘附促進層(例如TiO2和ZnO是合適的材料，并在涂敷適當厚度，例如約80nm時，具有額外反射的優點。
如先前所涂敷的層那樣，背面電極層被做成含有“條”，亦即緊挨和平行于已經存在的條，反射器件層的窄軌跡被去除。材料的這一去除還是用幾種方法來進行，例如激光劃痕、濕法化學腐蝕、等離子體腐蝕、或用“直接腐蝕涂層”，亦即前述的在預先制作的軌跡中淀積腐蝕劑。從這一“背面電極”腐蝕出來的條被用來為箔中制得的各個PV電池提供必須的串聯連接。
上述的腐蝕方法可以用于隨后臨時襯底的去除中。例如，箔通過含有強堿或H2SO4或FeCl3的腐蝕浴槽，或布倫斯特酸或路易斯酸，涂敷或噴涂在形成臨時襯底的金屬箔上。去除襯底之后，接著進行常規沖洗和烘干步驟。若只希望去除部分臨時襯底(亦即僅僅入射光需要到達透明導體的那部分表面處)，在進行腐蝕之前，最好在幾乎覆蓋二個透明導體軌跡處的窄條中涂敷“抗蝕劑”。
這樣就成卷提供了可以使用的PV箔。如有需要，可從箔上切出具有預定功率和電壓的片。
根據上述的技術，本發明還涉及到制造薄膜光電箔的方法，此光電箔依次包含下列各層背面電極層、多個光電層和透明導體層，頂電極與背面電極串聯，在此方法中，在使用載體之前，在背面電極中確定軌跡，并在淀積光電層和背面電極之后，最好是在去除臨時襯底之后，在透明導體層中確定軌跡。最好用激光劃痕或腐蝕來確定軌跡。在腐蝕的情況下，最好在背面電極和/或透明導體層上提供腐蝕劑薄層的圖形化涂層。
參照附圖，用舉例的方法，給出了根據本發明制造PV箔的例子，這些對本發明并不構成限制。所有的圖示出了沿縱(生產)方向箔的同一個部分在幾個制造工序階段的剖面圖。


圖1提供了鋁之類的金屬箔形式的臨時襯底(1)。
圖2在金屬箔(1)上淀積了透明導體(2)，例如用大約550℃的APCVD方法涂敷厚度約為600nm的摻氟的SnO2層。也可以在涂敷PV層之前，在透明導體層上淀積ZnO(未示出)中間層(厚度約為80nm)。
圖3和圖4用激光劃痕方法或腐蝕線(3)，部分地去除了透明導體層(2)。剩下的部分是由被去除材料(5)的窄軌跡(約25μm)分隔的寬度約為20mm的條(4)。
圖5涂敷了PV層(6)。包含一個或多個由p型摻雜非晶硅層(Si-p)、本征非晶硅層(Si-i)和n型摻雜非晶硅層(Si-n)組成的組合，總厚度約為500nm(未逐個示出)。
圖6和7借助于用激光劃痕或涂敷化學腐蝕劑(8)去除材料窄軌跡，提供了帶有條(7)圖形的非晶硅層(6)。被去除材料(9)的軌跡被做成盡可能接近透明導體層中的被去除的軌跡(5)。
圖8-10在非晶硅層(6)上涂敷了厚度約為250nm的鋁層(10)，同時用作背面電極和反射層，并可能先施加腐蝕劑(13)腐蝕掉緊挨和平行于先前產生的軌跡(9)的軌跡(12)中的材料以提供條(11)。
圖11和12載體(14)被涂敷在背面電極(10)上，然后(用腐蝕方法)去除金屬箔臨時襯底(1)。在使用中，載體(14)是根據本發明制造的PV箔的真正襯底(背面，底部)。
圖13提供了包含透明導體層(2)的其上帶有保護性透明頂部涂層(15)的最終正面側。
在根據本發明的另一個例子中，描述了碲化鎘薄膜太陽電池的制作。提供了一個鋁臨時襯底，其上用APCVD方法在550℃下涂敷了SnO2:F層。接著，涂敷CdS層(厚度為100nm)，并隨后在氫氣氛中于400℃下退火。在退火之后，此裝置被加熱到550℃，并在He和O2氣氛中用所謂的封閉空間升華工序在CdS層上淀積鎘和碲(源到襯底的距離為5mm，CdTe源被加熱到650℃而襯底被加熱到550℃，都在He和O2氣氛中，二者的分壓都為30乇)。然后用CdCl2蒸汽在425℃下處理此裝置，接著濺射獲得背面觸點。最后，用NaOH溶液腐蝕去除臨時襯底。
除了涉及到方法，本發明還包括新穎的PV產品，尤其是依次包含下列層的光電箔反射電極層、多個光電層和透明導體層，且在面向透明導體層側該箔具有所希望的反錐形表面結構。
而且，由于上述制造方法涉及到臨時襯底的使用，故本發明能夠使柔性箔型PV電池得到明顯改進。這樣，本發明也涉及到依次包含反射電極層、多個光電層、透明導體層以及透明保護涂層的光電箔，其改進在于透明導體層是摻氟的氧化錫。雖然此導體本身已知，且對于PV電池十分可取，但現有的工藝不能夠使它用于PV箔中的透明導體。亦即，本發明是首次得到以具有所希望的性質的摻氟SnO2作為透明導體(且在高于400℃的溫度下淀積)的柔性箔形式的PV結構。
實際上，本發明提供了一種可以具有F-SnO2或其它在高溫下涂敷的透明導體的PV材料，而無須用平板玻璃窗口覆蓋此導體層(這是具有這種透明導體的PV電池的現有工藝)。
權利要求
1．一種制造光電箔的方法，該光電箔由載體支承，并包含多個合起來具有由入射光產生電流的能力的光電層、在光電層的一側上并與之鄰接和平行的背面電極層、以及在光電層的另一側上并與之鄰接和平行的透明導體層，其特征在于，該方法包含下列連續步驟提供臨時襯底；施加透明導體層；施加光電層；施加背面電極層；施加載體；以及去除臨時襯底。
2．根據權利要求1的方法，其特征在于，在高于所述光電層能夠承受的溫度下施加所述透明導體層。
3．根據權利要求1或2中任何一項的方法，其特征在于，所述臨時襯底是柔性的。
4．根據權利要求1-3中任何一項的方法，其特征在于，所述載體是柔性的。
5．根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，在高于250℃，最好是高于400℃的溫度下施加所述透明導體層。
6．根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，所述臨時襯底是由金屬、金屬合金或金屬多層結構組成的金屬箔。
7．根據權利要求6的方法，其特征在于，所述金屬箔是電淀積(電鍍)的金屬箔。
8．根據權利要求6或7的方法，其特征在于，所述金屬是Al或Cu。
9．根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，所述透明導體層的至少一個表面是具有一定結構的。
10．根據前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，在最后工序步驟之后箔的抗彎剛度大于中間產品中的任何一個的抗彎剛度。
11．一種制造薄膜光電箔的方法，該光電箔依次包含下列各層背面電極層、多個光電層和透明導體層，且頂電極與背面電極串聯連接，其特征在于，在使用載體前在背面電極中確定軌跡，并在淀積光電層和背面電極后在透明導體層中確定軌跡。
12．根據權利要求11的方法，其特征在于，用激光劃痕或腐蝕方法確定軌跡。
13．根據權利要求11或12的方法，其特征在于，在背面電極和/或透明導體層上提供圖形化了的腐蝕劑薄層的涂層。
14．一種可用根據權利要求1-10中任何一項的方法得到的光電箔，該箔依次包含反射電極層和多個光電層，其特征在于，在面向透明導體層側該箔具有所希望的反錐形表面結構。
15．一種可用根據權利要求1-10中任何一項的方法得到的光電箔，該箔依次包含反射電極層和多個光電層、透明導體層，其特征在于，透明導體層是在400℃以上的溫度下淀積的摻氟的氧化錫。
全文摘要
本發明涉及到制造光電箔的方法,該光電箔由載體(14)支承并包含多個合起來具有從入射光產生電流的能力的光電層(16)、在光電層的一側上并與之鄰接和平行的背面電極層(10)、以及在光電層的另一側上并與之鄰接和平行的透明導體層(21),該方法包含下列連續步驟:提供臨時襯底、施加透明電極層(2)、施加光電層(6)、施加背面電極層(10)、施加載體(14)、去除臨時襯底、以及最好在透明導體層側上施加頂部涂層。本發明使得能夠滾卷制造韌性光電箔或器件,同時使得有可能使用任何所希望的透明導體材料和淀積工藝而不危害PV層的產生電流的作用。
文檔編號H01L31/18GK1231772SQ97198288
公開日1999年10月13日 申請日期1997年9月24日 優先權日1996年9月26日
發明者俄羅諾·范·安德爾, 埃里克·米德曼, 魯德爾夫·俄馬努爾·埃斯多·施羅博 申請人:阿克佐諾貝爾公司