通過環(huán)境溫度下的磁控管陰 極瓣射來沉積在電極6上。砸的薄膜隨后例如通過熱蒸發(fā)、在環(huán)境溫度下直接沉積在金屬堆 疊上。
[0123] 在替代形式中，金屬堆疊具有例如^^n/Ga/tu^n/Ga……類型的多層結(jié)構(gòu)。
[0124] 在第二階段中，使基板經(jīng)受高溫下的熱處理，稱為RTP("快速熱處理"），例如在近 似520°C下，在由例如氣態(tài)硫（例如基于S或出S)組成的氣氛中，因而形成CuInxGai-x(S， Se) 2的薄膜。
[0125] 該過程的一個優(yōu)點是其不需要砸蒸氣的外部源。在加熱期間砸的一部分的損耗通 過金屬堆疊上的砸的過量沉積來補(bǔ)償。對于砸化而言所必要的砸由所沉積的砸薄膜來提 供。
[0126] 在替代形式中，在暴露于富硫氣氛之前，在沒有砸薄膜的沉積的情況下但是通過 包括氣態(tài)砸(例如基于Se或出Se )的氣氛來獲得砸化。
[0127] 如上所解釋的，可W有利的是沉積基于堿物質(zhì)、例如基于鋼的薄膜，W用于光敏薄 膜中鋼的確切定量。
[0128] 在CuGa和In金屬堆疊的沉積之前，堿物質(zhì)例如通過在犧牲鋼基薄膜12上沉積砸化 鋼或包括鋼的化合物的薄膜來被引入，W使得引入例如每cm 2大約2Xl〇is個鋼原子。金屬堆 疊被直接沉積在該砸化鋼薄膜上。
[0129] CZTS也可W利用類似的過程來形成。
[0130] 應(yīng)當(dāng)注意到，存在用于形成CI(G)S或CZTS薄膜的許多可能的替代形式，所述替代 形式包括例如W上提及的元素的共蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、金屬、砸化物或黃銅礦的電化學(xué)沉 積、在出Se或出S存在的情況下的金屬或砸化物的反應(yīng)瓣射。
[0131] 通常，用于制造光敏薄膜22的過程為任何適當(dāng)?shù)念愋汀?br>[0132] 本發(fā)明的重要方面是：電極在沉積后已經(jīng)達(dá)到其最終性質(zhì)，并且與低溫過程和高 溫過程兼容。
[0133] 示例和結(jié)果 使用Cu基電極的砸化屏障的效果被研究，相比于鋼和侶。對砸化的薄屏障不能承受砸 化過程。作為涂覆有不同背電極薄膜的測試樣本，系統(tǒng)在高于500°C的溫度下被暴露于高砸 分壓。在圖3中，左側(cè)上的圖片對應(yīng)于玻璃/Si3N4(140皿)/Mo(200皿)/Ti0N(15皿)/Mo(30nm) 堆疊的堆疊，中央的一個對應(yīng)于玻璃/Si3N4(140nm)/Cu(100nm)/Mo0N(15nm)/Mo(30nm)，并 且右側(cè)上的圖片是玻璃パi3N4a40nm)/Mo(400nm)堆疊。如可W看到的，鋼薄膜可W利用 TiON的薄膜來被充分保護(hù)。另外的分析(此處未示出）確認(rèn)了 MoN薄膜也充分保護(hù)鋼基薄膜。 未受保護(hù)的Mo薄膜（右）被完全砸化并且從玻璃八13瓜基板層離。玻璃^i3N4(140nm)/Cu (100皿)/MoN(15皿)/Mo 30nm(中央）的薄膜堆疊已經(jīng)被不均勻地砸化，特別是在Pl圖案化 線中和在電池區(qū)域中的許多小斑點中。
[0134] 使用侶，砸化測試示出了Al可W被薄的TiON薄膜充分保護(hù)（圖4):在該測試中，其 示出了針對=個不同的堆疊在砸化之后的質(zhì)量增益，W及因而對砸化的耐抗性，受保護(hù)的 Al/TiON/Mo薄膜的重量增益是未受保護(hù)的Mo薄膜的四分之一（圖4曰）。鋼的參照(右側(cè)上)沒 有剝離。而且，侶薄膜沒有層離，--參見圖4b中的照片，其示出了在玻璃/Si3M(90皿VAl (65nm)/Ti0N(13nm)/Mo(35nm)的砸化測試之后的相片--。因此，砸化程度可W通過砸化 之前和之后的重量差異來直接表達(dá)。重量增益是由于MoSes薄膜中的砸結(jié)合而引起的。
[0135] 圖5示出了 CIGSSe吸收體的沈M橫截面： 頂部圖片：具有玻璃/513抓/41(120皿)/1'1(^10皿)/]\1〇(35皿）誠〇砸化為1〇5562)的背 電極 底部圖片：具有玻璃/Si3N4/Mol(220nm)/Ti0N(10nm)/Mo2巧5nm)的背電極，Mol是Mo的 第一薄膜，并且Mo2是Mo的第二薄膜，Mo2被砸化為MoSSes 通過薄的TiON薄膜的保護(hù)通過圖5的SEM橫截面圖像被確認(rèn)，對于Si3N4/Al/TiON/Mo和 Si3N4/Mo l/TiON/Mo2二者，基礎(chǔ)薄膜保持不改變。
[0側(cè)侶薄膜的厚度: 表1示出了侶薄膜和完整背電極堆疊的示例，所述完整背電極堆疊包括堿屏障、侶薄 膜、對砸化的屏障薄膜和Mo頂部薄膜。通過使用適當(dāng)?shù)钠鹗疾牧虾蛢?yōu)化的過程條件，低于扣 Ohmcm的電阻率值可W例如通過磁控管瓣射來獲得。對于低于0,75歐姆的薄層電阻(其對于 高度有效的太陽能電池而言是優(yōu)選的），如65nm那么低的厚度值是足夠的。對于僅使用單個 鋼薄膜的背電極，需要至少200nm的厚度?？紤]到侶金屬的低得多的市場價格W及所需厚度 的低值，有力地降低了背電極的成本。
[0138] 令人驚訝地，使用薄膜結(jié)果是產(chǎn)生除了材料成本之外的其它重要優(yōu)點。圖6示出了 在130nm(a)和65nm(b)的Al厚度的情況下的Pl圖案化線的顯微鏡圖像。
[0139] 頂行:光學(xué)顯微術(shù)圖像，底行:共聚焦顯微鏡高度分布圖(profile map)。 左：玻璃/SisNVAl(130nm)/Ti0N( 15nm)/Mo(30nm); 右：玻璃/SisNVAl (65nm)/Ti0N( 15nm)/Mo(30nm)。
[0140] 較厚的薄膜示出了在Pl溝槽的兩個邊緣上的大的邊沿或升離。運(yùn)樣的邊沿可能導(dǎo) 致后續(xù)薄膜的擾亂的生長，或者可能導(dǎo)致太陽能電池內(nèi)的分岔。升離應(yīng)當(dāng)顯著小于吸收體 薄膜的厚度(1-2皿），W便于確保連續(xù)的涂層。
[0141] 圖7示出了通過共聚焦顯微術(shù)根據(jù)侶層厚度所確定的玻璃/Si3N4/Al/TiON/Mo堆疊 中的Pl溝槽的邊緣處的升離高度。升離隨著侶薄膜厚度而強(qiáng)烈減小。減小不是微不足道的， 因為在某些情況下，厚度減小二分之一導(dǎo)致升離高度減小四分之=。
【主權(quán)項】
1. 一種用于光伏電池的背接觸基板（1)，其包括載體基板(2)和電極涂層(6)，所述電極 涂層包括： -金屬薄膜(8); -對硒化的屏障薄膜（10)，其用于保護(hù)金屬薄膜(8)，所述對硒化的屏障薄膜（10)具有 至多50nm、優(yōu)選地至多30nm、優(yōu)選地至多20nm的厚度；以及 -在對硒化的屏障薄膜（10)上，基于金屬Μ的上部薄膜（12)，其能夠在硫化和/或硒化之 后形成與光敏半導(dǎo)體材料的歐姆接觸薄膜， 其中，金屬薄膜(8)基于錯并且具有至多300nm、優(yōu)選地至多100nm、優(yōu)選地至多90nm、優(yōu) 選地至多80nm的厚度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸基板（1)，其中，所述金屬薄膜具有至少40nm、優(yōu)選地至 少50nm、優(yōu)選地至少60nm的厚度。3. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板(1)，其中，所述電極在對硒化的屏障薄膜 與載體基板之間包括單個金屬薄膜。4. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板(1 )，其中，所述金屬薄膜由鋁制成。5. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板(1 )，其中，所述金屬薄膜此外包含下述附 加元素之中的一個或多個:銅(Cu)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鉬(Mo)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鈹(Be)、釩 (V)、鋅(Zn)、硅(Si)，其具有至多5%的總原子含量。6. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板（1)，其中，所述金屬薄膜此外包含氧(0) 和/或氮(N)，其具有至多5%的總的最大原子含量。7. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板（1)，其中，所述金屬薄膜具有至多15μΩ .cm、優(yōu)選地至多ΙΟμΩ .cm、優(yōu)選地至多6μΩ .cm的電阻率。8. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板（1)，其中，所述金屬薄膜具有低于2 Ω/ □、優(yōu)選地低于1Ω/□的薄層電阻。9. (參見權(quán)利要求7)根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板（1)，其中，所述對硒化 的屏障薄膜基于 Mox0yNz、Tix0yN z、Wx0yNz、Tax0 yNz、Nbx0yNz、Re x0yNz之中的至少一個。10. 根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板（1)，其中，所述歐姆接觸薄膜基于鉬 (Mo)和/或鎢(W)。11. 一種光伏電池(20)，其包括根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的背接觸基板(2)和至少光 敏材料的薄膜。12. -種用于制造用于光伏電池(30)的背接觸基板（1)的過程，至少包括下述步驟： -制成金屬薄膜(8); -制成對硒化的屏障薄膜（10)，用于保護(hù)金屬薄膜(8)，所述對硒化的屏障薄膜（10)具 有至多50nm、優(yōu)選地至多30nm、優(yōu)選地至多20nm的厚度；以及 -在對硒化的屏障薄膜（10)上，制成基于金屬Μ的上部薄膜（12)，其能夠在硫化和/或硒 化之后形成與光敏半導(dǎo)體材料的歐姆接觸薄膜， 其中金屬薄膜(8)基于錯，并且具有至多300nm、優(yōu)選地至多100nm、優(yōu)選地至多90nm、優(yōu) 選地至多80nm的厚度。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的過程，包括激光燒蝕步驟，用于形成往背接觸基板中的P1劃 割。14. 一種用于在根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的背接觸基板上的光伏電池（20)的 制造的過程，包括形成光敏薄膜(22)的步驟，在所述步驟期間，歐姆接觸薄膜被變換成所述 金屬Μ的硫化物和/或硒化物。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的過程，包括激光燒蝕步驟，用于形成往背接觸基板中的Ρ1劃 割。
【專利摘要】用于光伏電池的背接觸基板（1），其包括載體基板（2）和電極涂層（6）。電極涂層包括：-金屬薄膜（8）；-對硒化的屏障薄膜（10），其用于保護(hù)金屬薄膜（8），所述對硒化的屏障薄膜（10）具有至多50nm、優(yōu)選地至多30nm、優(yōu)選地至多20nm的厚度；以及-在對硒化的屏障薄膜（10）上，基于金屬M的上部薄膜（12），其能夠在硫化和/或硒化之后形成與光敏半導(dǎo)體材料的歐姆接觸薄膜。金屬薄膜（8）基于鋁并且具有至多300nm、優(yōu)選地至多100nm、優(yōu)選地至多90nm、優(yōu)選地至多80nm的厚度。
【IPC分類】H01L31/0749, H01L31/0224, H01L31/0392, H01L31/0216
【公開號】CN105706244
【申請?zhí)枴緾N201480060971
【發(fā)明人】M.烏里恩, G.博科布扎, J.帕爾姆, G.呂滕貝格, A.格雷厄姆
【申請人】法國圣戈班玻璃廠
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2014年11月7日
【公告號】EP2871681A1, WO2015067738A1