用于制造透明导电氧化物多层的方法

用于制造透明导电氧化物多层的方法
【专利摘要】本申请涉及用于光电转换装置的多部件透明导电氧化锌层以及其制造方法。透明导电氧化锌层包括具有不同硼掺杂和浓度的至少一个基本层序列，所述基本层序列包括较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72；74)和较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73；75)。在本发明中，通过每个单独的导电氧化锌层(72，73；74，75)的掺杂密度基本上恒定，这通过有意地掺杂较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73；75)来实现。任选地，在所述至少一个基本层序列与所述基底(71)或n掺杂硅层(46)之间可存在中间层，所述中间层设置在所述基底(71)或n掺杂硅层(46)上。其优点在于允许透明导电氧化锌层的有效的激光边缘隔离EIL烧蚀，同时在所述层中保持良好的电学和光学性能。
【专利说明】用于制造透明导电氧化物多层的方法【技术领域】
[0001]光伏装置或太阳能电池是将光能转换为电能的装置。目前，薄膜太阳能电池因其在低成本的大规模制造中具有巨大的潜力而尤为重要。本公开内容解决了 ZnO前触点和后触点制造中的问题以增强激光边缘隔离(Edge Isolation by Laser)工艺(EIL)并改善模块功率。
[0002]定义
[0003]在本发明意义下的加工包括作用于基底的任何化学、物理或者机械效应。
[0004]在本发明意义下的基底是在加工装置中待处理的组件、部件或工件。基底包括但不局限于矩形、正方形或圆形的平 板状部件。在一个优选实施方案中，本发明基本上解决了尺寸> Im2的平面基底，如薄玻璃板。
[0005]真空处理或者真空处理系统或装置包括用于在低于环境大气压力的压力下处理基底的至少一个外壳。
[0006]CVD化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition)是一种允许在经加热的基底上沉积层的公知技术。常见的液态或气态前体材料被供应到工艺系统，在该处所述前体的热反应导致所述层沉积。LPCVD是低压CVD的常用术语。
[0007]DEZ- 二乙基锌是用于在真空处理设备中制造TCO层的前体材料。
[0008]TCO代表透明导电氧化物，因此TCO层是透明导电层。
[0009]在本公开内容中，对于在真空处理设备中沉积的膜，无论是CVD、LPCVD、等离子体增强CVD (PECVD)或PVD (物理气相沉积)，都可互换地使用术语层、涂层、沉积物和膜。
[0010]太阳能电池或光伏电池(PV电池)是能够凭借光电效应将光(基本上太阳光)直接转化成电能的电力组件。
[0011]薄膜太阳能电池一般意义上包括在支撑基底上的通过半导体化合物的薄膜沉积产生并且夹在两个电极或电极层之间的至少一个p-1-n结。p-1-n结或薄膜光电转换单元包括夹在P-掺杂半导体化合物层与n-掺杂半导体化合物层之间的本征半导体化合物层。术语本征可以理解为是非有意掺杂的。
[0012]术语薄膜表示通过如PEV⑶、CVD、PVD或其类似的工艺使所述层沉积为薄层或膜。薄层基本上意指厚度为10 y m或更小、尤其是小于2 y m的层。
[0013]发明背景
[0014]图1示出了本领域已知的串结(tandem-junction)娃薄膜太阳能电池。这种薄膜太阳能电池50通常包括相继堆叠在基底41上的第一电极或前电极42、一个或多个半导体薄膜p-1-n结(52-54、51、44-46、43)、以及第二电极或后电极47。每个p-1_n结51、43或薄膜光电转换单元包括夹在P型层52、44与n型层54、46 (p型=正掺杂，n型=负掺杂)之间的i型层53、45。本文中的基本上本征应理解为是非有意掺杂的或基本上不表现出所得掺杂的。光电转换主要在该i型层中发生，因此也称之为吸收层。
[0015]根据i型层53、45的晶体分数(结晶度)，太阳能电池或光电(转换)装置的特征为非晶(a-Si，53)太阳能电池或者微晶(yc-Si，45)太阳能电池，与相邻p层和n层的结晶性的种类无关。通常在本领域中，微晶层被理解为包括非常大分数的非晶基体中晶体硅(所谓的微晶)的层。P-1-n结的堆叠体被称为串结或三结光伏电池。如图1所示，非晶和微晶p-1-n结的组合也被称为非晶/微晶叠层电池(micromorph tandem cell)。
[0016]本领域已知的缺点
[0017]用于制造商用薄膜娃光伏模块的工艺应使模块功率最大化并且同时使制造成本最小化。
[0018]薄膜硅模块的制造包括几个步骤。通常，作为第一步骤，将TCO层作为前电极42施加到玻璃基底41上，随后将硅层(52-54)施加到玻璃基底41 (或相当的材料)上。该涂层步骤影响面板61的整个表面(图2)。然而该面板61包括带有光伏有源层的有源区62以及串联和/或并联电连接的电池63。为了确保电绝缘，每个模块或面板61的边缘区64需要清除掉所有的TCO和硅层。在该步骤之后，可以层压模块以保护其免受气候影响。因而，边缘区提供了针对不利地影响有源区62中的敏感有源电池63的环境影响的屏障。
[0019]换句话说，对完成的太阳能模块的周围框架或外壳的适当电绝缘是必需的。因此，边缘隔离工艺在确保符合安全条例和降低层压后水分渗入到有源层中起着关键的作用。
[0020]边缘隔离的一种方法包括通过使用磨料(例如通过喷砂或类似技术)机械地去除边缘区64中的层。其主要缺点在于破坏了基底表面(微裂纹、变粗糙)。
`[0021]或者，可以通过使用激光束去除TCO和硅层。基于激光应用的工艺具有几个优点:
[0022]?不破坏或弱化基底表面。(表面的加工更温和)
[0023]?激光边缘隔离(EIL)工艺可用于基底/玻璃(TTG)。
[0024]?激光束TTG不会被烧蚀微粒和等离子体现象干扰。
[0025]?不需要额外消耗研磨材料(例如，金刚砂)。
[0026]EU工艺由于在层中吸收激光能量而通过去除(烧蚀和/或汽化)硅和ZnO层起作用。
[0027]美国临时专利申请“METHOD AND DEVICE FOR ABALATI ON OF THIN FILMS FROM ASUBSTRATE”(从基底上烧蚀薄膜的方法和设备)，序列号号N0.61/262，691中描述了 EIL工艺的更多细节，该申请通过引用并入本文。
[0028]薄膜硅模块的性能深受第一 TCO层(前触点42，图1)的性质影响。待考虑的TCO相关性质为总透射、雾度和导电性。
[0029]在普通的基于LPCVD ZnO的TCO中，可通过修改在LPCVD工艺之生长期间添加到前体气体中的掺杂剂气体(通常为乙硼烷，B2H6)的量来改变这三个参数。当使用单组气流制造出完整的层并且层厚度保持恒定时，本领域人员应知道:
[0030]?增加掺杂量会减小雾度，减小红光和NIR光的总透射并增加导电性。
[0031]?减少掺杂量导致相反的效果。
[0032]通过增加总透射，增加雾度和增加导电性得到最佳的模块性能:明显地，在单层系统中不可能达到所有的这些目的。
[0033]因此，改善模块性能常用的折中方案是减少TCO的掺杂水平以通过接受适当的导电性损失而增加总透射和雾度。如果掺杂减少得太多，模块性能则会由于TCO层中的欧姆损失而下降。然而，EIL工艺需要正常工作最小量的掺杂。TCO前触点的较高掺杂提高了薄膜层的去除并且允许增强EIL工艺。另外，如果掺杂太高，模块性能由于在TCO层中光(VIS，NIR)的高吸收和低雾度而下降。
[0034]为了解决这个问题，由L.Ding等编写的在2010年9月瓦伦西亚第25届EU-PVSEC时提交的文件 GROWTH OF LPCVD ZnO BI LAYERS FOR SOLAR CELL FRONT ELECTRODES (用于太阳能电池前电极的双层LPCVD ZnO的生长)建议使用TCO-ZnO双层，其由在一个生长步骤中沉积的高掺杂部分和非有意掺杂部分之组合组成。然而，根据实验，双层，尤其是非有意掺杂部分的这种特殊布置，不能充分地平衡如上文所述的竞争需求。

【发明内容】

[0035]因此，本发明试图克服现有技术的缺点并从而提供了一种TCO-ZnO电极，所述电极能提供良好的模块性能，同时也允许通过EIL工艺增强前电极的去除。其通过独立权利要求I和11的特征来实现。
[0036]具体地，其通过用于光电转换装置的电极来实现，所述电极包括具有不同硼掺杂浓度的至少一个基本层序列(basic layer sequence),所述基本层序列包括较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层和较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层，其中通过每个单独导电氧化锌层的掺杂密度是基本上恒定的。这种多部分的双层结构使得较薄高掺杂层能够充分地掺杂以吸收EIL工艺中的激光，从而易于烧蚀，而对光电转换装置的光学和/或电学性能没有不利影响，并且使得较厚低掺杂层的电学和光学性能关于光透射和导电性能够优化，而对EIL工艺的性能没有负面影响。在这种情况下，“较薄”、“较厚”、“较高”和“较低”具有其常用的含义，即，“较薄”层的厚度比“较厚”层小，“较高”掺杂层的掺杂浓度比“较低”掺杂层高。另外，“基本上恒定”表示贯穿每个层的大部分厚度的掺杂密度是大致恒定的。本领域技术人员应完全知道，由于加工人为现象、掺杂剂扩散和类似的现象，因此可在两层之一或者两层厚度中相对薄的部分中在两层的结处存在掺杂密度梯度，这应理解为落在本发明和权利要求书的范围内。
[0037]在一个实施方案中，电极可包括多个所述基本层序列，即高掺杂、低掺杂、高掺杂、低掺杂等的序列。这使得基于现有的制造设备并且在不对其做大量修改的情况下能够简单并且高效地制造具有期望性能的前电极。
[0038]在一个实施方案中，电极是前电极并且布置在优选的玻璃基底上，使得该电极可形成太阳能面板或太阳能电池。
[0039]在一个实施方案中，在至少一个基本层序列与基底之间设置中间层。这使得在基本层序列与基底之间有更好的粘附力并且不影响光电转换装置的性能和EIL工艺。或者，所述至少一个基本层序列被布置为与基底直接且紧密接触。这使得易于烧蚀的较高掺杂层更接近基底，从而能够更好地从基底去除TCO-ZnO层。
[0040]在一个实施方案中，电极是后电极并且布置在n掺杂硅层上，从而允许使用本发明的电极结构作为后电极。
[0041]在一个实施方案中，在至少一个基本层序列与n掺杂层之间设置中间层。这使得在基本层序列与n掺杂层之间有更好的粘附力并且不影响光电转换装置的性能和EIL工艺。或者，所述至少一个基本层序列被布置为与n掺杂硅层直接且紧密接触，从而允许简单地构建后电极。
[0042]在一个实施方案中，中间层(76)的掺杂浓度小于所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层的掺杂浓度，这有助于基底或η掺杂层与相邻层之间的粘附。
[0043]此外，本发明的目的通过一种制造用于光电转换装置的电极的方法来实现，所述方法包括在基底或η掺杂硅层上沉积具有不同硼掺杂浓度的至少一个基本层序列，所述基本层序列包括较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层和较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层，其中所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层是有意掺杂的，也就是说，该层在其沉积期间是主动经历含掺杂剂的环境，而不是仅仅通过扩散或污染而被掺杂。这种有意掺杂产生了基本上恒定的较低掺杂层的掺杂密度，从而能够优化掺杂水平，从而总体上实现期望的层和前电极的电学和光学性能。
[0044]在一个实施方案中，该方法还包括在基底或适当的η掺杂硅层与至少一个基本层序列之间沉积中间层的步骤。这使得在基本层序列与基底或η掺杂层之间有更好的粘附力而不影响光电转换装置的性能和EIL工艺。
[0045]在一个实施方案中，该方法还包括在以下步骤中沉积基本层序列:在基底或适当的η掺杂硅层上沉积第一透明导电氧化锌层，然后在该第一透明导电氧化锌层上沉积第二透明导电氧化锌层，其中所述第一透明导电氧化锌层是较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层或较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层，所述第二透明导电氧化锌层是较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层或较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层中的另一个，即，沉积顺序是较高掺杂层一较低掺杂层，或者较低掺杂层一较高掺杂层。因此，这以期望的顺序沉积了透明导电氧化锌层。
[0046]在一个实施方案中，可在基底或适当的η掺杂硅层上沉积中间层，然后沉积如前述段落所述的次序的透明导电氧化锌层。这使得能够沉积中间层，然后沉积期望的透明导电氧化锌层的序列。
[0047]在一个实施方案中，第一导电氧化锌层是较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层，第二导电氧化锌层是较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层。其优点在于在适当时使较高掺杂层与基底、η掺杂层或中间层直接相邻，从而使最容易受EIL工艺影响的较高掺杂层更接近基底、η掺杂层或中间层，从而增强导电氧化锌层，特别是在其中TCO层直接在基底上的前电极的情况下，当EIL工艺中的激光吸收与基底直接相邻并且从而使TCO层的烧蚀最大化时如此。在后电极的情况下，使较高掺杂的TCO层与硅η层直接相邻改善了太阳能电池与TCO电极之间的电接触。
[0048]在一个实施方案中，通过真空处理方法如化学气相沉积(CVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、或物理气相沉积(PVD)沉积层。选择这些工艺中的任意一种使得能够有效且经济地沉积层。
[0049]在一个实施方案中，在第一 B2H6/DEZ比率为0.1-1，优选0.2-0.55的条件下沉积
较薄的较高掺杂层。这使得能够实现期望的较薄层的掺杂性能。
[0050]在一个实施方案中，在第二 B2H6/DEZ比率为0.01-0.1，优选0.02-0.1的条件下沉积较厚的较低掺杂层。这使得能够实现期望的较厚层的掺杂性能。
[0051]在一个实施方案中，第一 B2H6/DEZ比率与第二 H2B6/DEZ比率之比在2与60之间，优选在7与10之间，更优选在7与8之间。这使得能够实现期望的较厚层的掺杂性能。
[0052]在一个实施方案中，在H20/DEZ比率为0.8到1.5的条件下沉积两个透明氧化锌层。[0053]在一个实施方案中，以150_220°C、优选180_195°C的温度在基底上进行沉积，所述温度使得层能够更好地粘附于优选的玻璃基底。
[0054]在一个替代实施方案中，以150_260°C、优选205_250°C的温度在基底上进行沉积，所述温度使得沉积速率能够高达约lOnm/s，从而能够快速制造。
[0055]在一个实施方案中，通过进一步沉积至少一个另外的第一透明导电氧化锌层和至少一个另外的第二透明导电氧化锌层在基底上相继沉积多个基本层序列，即，形成高掺杂层、低掺杂层、高掺杂层、低掺杂层等的序列。这通过分散贯穿前电极厚度的激光的吸收增强了 EIL工艺，导致烧蚀改善，同时仍然保留电极的足够电学和光学性能。另外，还使得能够使用现有的加工机械以实施该方法并且制造具有足够电学和光学性能并且对EIL烧蚀工艺具有良好敏感性的电极。
[0056]在一个实施方案中，所述至少一基本层序列/每个至少一基本层序列的较薄的较高硼掺杂层和较厚的较低硼掺杂层以两个单独的、分开的、独立的加工步骤沉积。这使得能够制造出更高品质的层，尤其是较厚的较低硼掺杂层，原因是通过使用两个独立的步骤，在沉积室中没有残留的可能会影响较低硼掺杂层沉积的较高浓度掺杂剂。另外，这帮助通过较低硼掺杂层的掺杂密度保持基本上恒定，能够更精确地控制期望的掺杂剂浓度，从而控制保持层的电学和光学性能，并且尽可能地减小或消除层之间的界面处的任意掺杂剂密度梯度。
[0057]在一个替代实施方案中，通过在30秒或更少的时间段中将乙硼烷/ 二乙基锌比率从所述第一乙硼烷/二乙基锌比率到所述第二乙硼烷/二乙基锌比率或者从所述第二乙硼烷/ 二乙基锌比率到所述第一乙硼烷/ 二乙基锌比率改变，使至少一个基本层序列(或者在多层序中真正的每层)中较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层和较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层相继沉积。例如通过在期望的时间段中根据需要改变硼流量可改变所述比率。这使得能够快速制造，同时防止任意掺杂密度梯度在较厚层与较薄层之间的界面处变得太明显。
[0058]在一个实施方案中，中间层(76)的掺杂浓度小于所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层的掺杂浓度，这有助于基底或n掺杂层与相邻层之间的粘附。
[0059]关于附图中举例说明的实施方案，描述了另一些具体的实施方案和优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0060]图1示出了根据现有技术的串结薄膜硅光伏电池；
[0061]图2示出了常规薄膜光伏面板的侧视图；
[0062]图3示出了根据本发明的基本层结构的示意图；
[0063]图4示出了根据本发明的具有多个基本层结构的更复杂结构的示意图；
[0064]图5示出了根据本发明另一方面的设置在中间层上的基本层结构的示意图；以及
[0065]图6示出了根据本发明另一方面的在中间层上具有多个基本层结构的更复杂结构的示意图。
【具体实施方式】
[0066]本发明涉及使用多层TCO系统，其可与EIL工艺组合有利地使用。在根据本发明在多层TCO系统中，可使用各自具有特定功能的层堆叠体。在这种情况下，使用高掺杂层，其能在EIL工艺期间吸收激光能量，从而增强不需要材料的去除。此外，这种高掺杂层将改善完全TCO堆叠体的导电性。随后，较厚的低掺杂层提供了雾度并维持高的总透射。
[0067]提出下述的解决方案以同时改善模块性能并增强EIL工艺。
[0068]通过图3的视图描述了根据本发明的TCO多层系统的第一实施方案:
[0069]第一 ZnO层(定义为籽层72)沉积在基底71 (优选玻璃)上。所述第一层用硼充分掺杂以增大NIR中的吸收(对于EIL系统，通常分别为1064nm和1030nm)。该层增强了导电性并且支持EIL工艺。
[0070]实现这种实施方案的工艺参数是B2H6/DEZ比率为0.1至2，优选范围为0.2至I ;更优选范围为0.2至0.6。玻璃温度:150-220°C，优选范围为180-195°C (对于小于4nm/s的沉积速率)。H20/DEZ比率:0.8至1.5 ;厚度小于300nm。优选的厚度为50nm至200nm。在不脱离本发明概念的情况下，通过增加掺杂比率同时减小层厚度或者通过减少掺杂同时增加层厚的可获得相当的结果。或者，玻璃的温度可以在150-260°C的范围内，最佳范围为205-2500C (对于高达10nm/s的沉积速率)。
[0071]采用对于单层ZnO-TCO加工本领域公知的工艺参数沉积随后的主体层73:
[0072]ZnO层73是低掺杂的以提供雾度并且保持低的吸收，从而增大微晶电池中产生的电流。这种层的工艺参数包括B2H6/DEZ比率是0.01至0.2，最佳范围是0.02至0.1。层所需的最小掺杂确保暴露于湿气厚的导电性退化减少。沉积步骤期间的玻璃的温度:150-220°C，最佳范围为180-195°C (对于小于4nm/s的沉积速率)。H20/DEZ比率:0.8至
1.5。厚度为500nm至几微米，良好范围为900nm至3 y m,最佳结果是总厚度不多于2 y m。或者，玻璃的温度可以在150-260°C的范围内，最佳范围为205-250°C (对于高达lOnm/s的沉积速率)。
[0073]可以在两个完全分开的步骤中沉积两个层72、73，或者可在30秒或更少的时间段中通过改变加工室中乙硼烷/ 二乙基锌的比率产生它们，例如通过根据需要增加或减少乙
硼烧流量。
[0074]第二实施方案示于图5中。它在玻璃基底71与第一高掺杂籽层72之间包括附加层(图5中定义为中间层76)。该层的掺杂优选低于籽层72的掺杂。
[0075]根据本发明的第三实施方案包括可以在多PM沉积系统中实施的另外的开发工艺。基本上有两种方法是可能的:单一工艺模块PM能够制造具有不同掺杂剂添加的层序或者，在具有几个工艺模块的联线系统(inline system)中,所有的PM仅制造所述层序的一部分或一份。对于所有的PM，所述部分可能完全相同或者不同。
[0076]图4中包括与第三实施方案对应的典型基本层序列，其包括厚度高达IOOnm的第一高掺杂层74a和随后沉积的厚度为100-500nm的低掺杂层75a。于是，ZnO层的总厚度对应于基本层序列(74a/75a)的厚度乘以相继沉积所述基本层序列的PM的数量。换句话说，
层74b、74c、74d的厚度和掺杂与层74a基本上相同。层75b、c、d......的厚度和掺杂与层
75a基本上相同。
[0077]在所述工艺的一个变体中，每个PM可以沉积两个层序(74a/74b ；74b/75b ；......);可容易地导出所得层堆叠体的计算。
[0078]图4示出了这种包括多个层序74a-d/75a_d的层堆叠体，其中每个层序包括第一高掺杂TCO-ZnO层74a-d和随后的具有低掺杂浓度的第二 ZnO TCO层75a_d。术语低掺杂和高掺杂表示在前体材料中的B2H6/DEZ比率比“低”和“高”高出2至60倍，优选的比率是高出7-10倍，特别优选高出7-8倍。
[0079]结合第二实施方案和第三实施方案以形成第四实施方案:在基底71上沉积中间层76，然后沉积多个高掺杂层和低掺杂层74/75。在可制造包括中间层的层序的单一 PM中，或者在其中每个PM制造所需层序之一部分的多个PM中可以进行相应的沉积工艺。图6示出了第四实施方案。
[0080]与仅由低掺杂层组成的层相比，表明了所有的方法都改善EIL工艺。
[0081]到目前为止,所有的实施方案被描述为前触点或前电极42。然而,所有提出的方法也可用于制造后触点。在这种情况下，为了用作所示的后电极47，在各个图中用η掺杂层46 “代替”基底71。沉积顺序保持相同，从而能够使用相同类型的机器以制造前触点和后触点两触点。
[0082]通过使用另一类型的机器，可以反转沉积顺序(低掺杂层与电池相邻，高掺杂与反射器相邻)。然而，在这种情况下，层表面电阻将大于沉积相同层并且首先沉积高掺杂层时的电阻。
[0083]在技术上B2H6(硼掺杂剂)可作为氢气中2% B2H6的气体混合物使用。在本公开内容的上下文中，掺杂比率以所述技术气体混合物为基础并且术语“硼”或B2H6意指所述技术气体混合物。
[0084]本发明的其他优点
[0085]一般来说，高掺杂ZnO层的折射率比低掺杂层或本征层低。在玻璃基底71上直接添加高掺杂ZnO层72将导致从该玻璃到ZnO的折射率的增加更为平稳。因此，入射光在玻璃/ZnO界面处的反射将减小，从而更多的光可用于PV模块。
[0086]此外，增强的EIL工艺允许安全去除在基底边缘附近沉积的所有材料。甚至去除了偶然沉积在前玻璃表面的材料。
[0087]虽然根据具体实施方案描述了本发明，但是不应理解为本发明受限于此，相反地，其包括落入所附权利要求范围内的所有变化。
[0088]附图标记列表
[0089]41-基底
[0090]42-前电极
[0091]43-底部电池
[0092]44-ρ 掺杂 Si 层(ρ μ c_S1:Η)
[0093]45-1 层 yc-S1:H
[0094]46_n 惨杂 Si 层(n a_S1:Η/η μ c_S1:Η)
[0095]47-后电极
[0096]48-后反射器
[0097]50-薄膜太阳能电池
[0098]51-顶部电池
[0099]52-ρ 掺杂 Si 层(ρ a-S1: Η/ρ μ c_S1: Η)
[0100]53-1 层 a-S1:H[0101]54-n 掺杂 Si 层(n a-S1:H/n u c-S1:H)
[0102]61-太阳能面板
[0103]62-有源区
[0104]63-电池
[0105]64-边缘区
[0106]71-基底
[0107]72-籽层/较高硼掺杂层
[0108]73-主体ZnO层/较低硼掺杂层
[0109]74、74a、74b、74c、74d_高掺杂层/较高硼掺杂层
[0110]75、75a、75b、75c、75d-低掺杂层/较低硼掺杂层
[0111]76-中间层
【权利要求】
1.一种用于光电转换装置的电极(42 ;47)，其包括至少一个具有变动硼掺杂浓度的基本层序列，所述基本层序列包括较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73 ;75)，其特征在于，穿过每个单独导电氧化锌层(72，73;74，75)的所述掺杂密度是基本上恒定的。
2.根据前述权利要求中任一项所述的电极(42;47)，其中所述电极(42 ；47)包括多个所述基本层序列。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电极(42;47)，其中所述电极是前电极(42)并且布置在基底(71)上，所述基底优选包括玻璃。
4.根据权利要求3所述的前电极(42)，其中在所述至少一个基本层序列和所述基底(71)之间设置有中间层(76)。
5.根据权利要求3所述的前电极(42)，其中所述基本层序列布置为与所述基底(71)直接且紧密接触。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电极(47)，其中所述电极是后电极(47)并且布置在n掺杂娃层(46)上。
7.根据权利要求6所述的后电极(47)，其中在所述至少一个基本层序列与所述n掺杂硅层(46)之间设置有中间层(76)。
8.根据权利要求6所述的后电极(47)，其中所述基本层序列布置为与所述n掺杂硅层(46)直接且紧密接触.
9.根据前述权利要求中任一项所述的电极(42;47)，其中所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)根据情况布置为与所述基底(41)或所述n掺杂硅层(46)或所述中间层(76)直接相邻。
10.根据权利要求4、7或从属于权利要求4或7的权利要求9所述的电极(42;47)，其中所述中间层(76)的掺杂浓度小于所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72;74)的掺杂浓度。
11.一种制造用于光电转换装置的电极(42;47)的方法，其包括在基底(71)或n掺杂硅层(46)上沉积至少一个具有变动硼掺杂浓度的基本层序列，所述基本层序列包括较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73 ；75)，其特征在于，所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73;75)是有意掺杂的。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括在所述基底(71)或n掺杂硅层(46)与所述至少一个基本层序列之间沉积中间层(76)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中在所述基底(71)上或在所述n掺杂硅层(46)上沉积多个基本层序列。
14.根据权利要求11或13所述的方法，其中所述基本层序列按以下步骤沉积: -在所述基底(71)或所述n掺杂硅层(46)上沉积第一透明导电氧化锌层(72，73 ;74，·75)， -在所述第一透明导电氧化锌层(72，73;74，75)上沉积第二透明导电氧化锌层(72，·73 ;74，75)，其中所述第一透明导电氧化锌层是所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73 ；75)中的一个，所述第二透明导电氧化锌层是所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73 ；75)中的另一个。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述电极(42；47)按以下步骤沉积: -在所述基底(71)或所述n掺杂硅层(46)上沉积中间层(76)， -在所述中间层(76)上沉积第一透明导电氧化锌层(72，73 ;74，75)， -在所述第一透明导电氧化锌层(72，73;74，75)上沉积第二透明导电氧化锌层(72，73 ;74，75)，其中所述第一透明导电氧化锌层是所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73;75)中的一个，所述第二透明导电氧化锌层是所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73;75)中的另一个。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述第一透明导电氧化锌层(72；74)是所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ;74)，所述第二透明导电氧化锌层(73 ；75)是所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73 ;75)。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中所述层(72，73，74，75，76)通过真空处理方法如化学气相沉积、低压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积或物理气相沉积来沉积。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在第一乙硼烷/二乙基锌比率为0.1至1、优选0.2至0.55的条件下沉积所述较`薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中在第二乙硼烷/二乙基锌比率为0.01至0.2、优选0.02至0.1的条件下沉积所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73 ；75)。
20.根据权利要求18和19所述的方法，其中所述第一乙硼烷/二乙基锌比率相对于所述第二乙硼烷/ 二乙基锌比率之比在2与60之间，优选在7与10之间，更优选在7与8之间。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的方法，其中在H2O/二乙基锌比率为0.8至1.5的条件下沉积所述透明导电氧化锌层(72，73，74，75)。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，其中在沉积期间所述基底的温度为150 至 220°C，优选 180 至 195°C。
23.根据权利要求13或14、或从属于权利要求13或14的权利要求15至22中任一项所述的方法，其还包括沉积至少一个另外的第一透明导电氧化锌层(72，73;74，75)和至少一个另外的第二透明导电氧化锌层(72，73;74，75)以形成多个基本层结构。
24.根据权利要求11至23中任一项所述的方法，其中所述至少一个基本层序列/每个至少一个基本层序列的所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73;75)以两个分开的、独立的处理步骤来沉积。
25.根据权利要求18和19或者根据权利要求20所述的方法，其中通过在30秒或更少的时间段使所述乙硼烷/二乙基锌比率从所述第一乙硼烷/二乙基锌比率改变到所述第二乙硼烷/二乙基锌比率或者从所述第二乙硼烷/二乙基锌比率改变到所述第一乙硼烷/二乙基锌比率来依次沉积所述至少一个基本层序列/每个至少一个基本层序列的所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)和所述较厚的透明导电氧化锌较低硼掺杂层(73 ；75)。
26.根据权利要求12、15或从属于权利要求12或15的权利要求16至25中任一项所述的方法，其中所述中间层(76)的掺杂浓度小于所述较薄的透明导电氧化锌较高硼掺杂层(72 ；74)的掺杂浓度。·
【文档编号】H01L31/0224GK103430317SQ201280005735
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年1月13日 优先权日:2011年1月19日
【发明者】保罗·洛西奥, 奥努尔·恰拉尔, 彼得·雷希特施泰纳, 珀赖因·卡鲁瓦, 霍尔格·克赖斯特 申请人:Tel太阳能公司