专利名称：透明导电性金属氧化物膜与太阳能电池的形成方法
技术领域：
本发明涉及一种透明导电膜与光电元件的形成方法，且特别是涉及一种透明导电性金属氧化物膜与太阳能电池的形成方法。
背景技术：
随着全球半导体产业的快速发展，各种半导体材料的性质与应用已不断地被研究开发。在这些半导体材科中，具备半导性的透明导电膜的研究开发已成为一项基础且重要的工作。所谓透明导电膜是指在可见光范围内(波长380-780nm)具有80％以上的透光率，且导电性高，其比电阻值低于1×10-3Ω·cm的薄膜。
另外，透明导电膜的材料大致可分为金属膜以及金属氧化物膜。金属(如Au、Ag、PI、Cu、Al等)在5～15nm厚度时，具有某种程度的可见光透光性，所以可当成透明电极来使用。但是，厚度较厚的金属膜对光的吸收度太高，而厚度较薄的金属膜的电阻值又太高，且金属膜的导电率会受到表面效应(sizeeffect)及杂质影响。因此，发展出以金属氧化物膜来取代金属膜做为透明导电膜。目前，以金属氧化物膜构成的透明导电材料，由于其高透明性和好的导电性而被广泛地应用于日常生活的光电产品中，例如应用于在LCD、PDP、OLED等显示器的导电膜、CRT屏幕中抗辐射的高透光保护膜、太阳能电池组件内的基板以及特殊用途玻璃的高功能膜。
发明内容
因此，本发明的目的在提供一种明导电性金属氧化物膜的形成方法，具有可大面积成膜的优点，且可得到具有精确的金属含量比例的透明导电性金属氧化物膜。
本发明的另一目的在提供一种太阳能电池的形成方法，能够形成大面积的导电膜，且可提高其效能。
根据上述与其它目的，本发明提出一种明导电性金属氧化物膜的形成方法，此透明导电性金属氧化物膜含有至少二种金属元素，这些金属元素的含量具有一摩尔比例。透明导电性金属氧化物膜的形成方法是先提供至少二种金属醇盐。然后，以上述的摩尔比例秤取金属醇盐，并加入溶液，以形成混合溶液。接着，在混合溶液中加入水进行水合反应，以形成金属氧化物溶胶。之后，将金属氧化物溶胶涂布于一基材上。继之，对基材进行一干燥处理步骤，去除金属氧化物溶胶中的溶液，以形成透明导电性金属氧化物膜。
依照本发明的实施例所述，上述的金属元素例如是铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、锑。
依照本发明的实施例所述，上述的溶液例如是醇类。
依照本发明的实施例所述，上述的对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥。在一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是对基材进行烘烤。在另一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥以及对基材进行烘烤。
依照本发明的实施例所述，上述的基材例如是玻璃基板。
依照本发明的实施例所述，上述的金属醇盐是利用金属元素或含属元素的化合物与醇类溶液进行反应而得到。
本发明另提出一种太阳能电池的形成方法，首先在基底上依序形成金属电极、缓冲层及吸收层。然后，在吸收层上形成导电层，其中导电层为一透明导电性金属氧化物膜，其含有至少二种金属元素，且这些金属元素的含量具有一摩尔比例。其中，导电层的形成方法为，先提供至少二种金属醇盐。然后，以上述的摩尔比例秤取金属醇盐，并加入溶液，以形成混合溶液。接着，在混合溶液中加入水进行水合反应，以形成金属氧化物溶胶。之后，将金属氧化物溶胶涂布于一基材上。继之，对基材进行一干燥处理步骤，去除金属氧化物溶胶中的溶液，以形成透明导电性金属氧化物膜。接着，在导电层上形成抗反射层。
依照本发明的实施例所述，上述的金属元素例如是铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、锑。
依照本发明的实施例所述，上述的溶液例如是醇类。
依照本发明的实施例所述，上述的对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥。在一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是对基材进行烘烤。在另一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥以及对基材进行烘烤。
依照本发明的实施例所述，上述的基材例如是玻璃基板。
依照本发明的实施例所述，上述的金属醇盐是利用金属元素或含属元素的化合物与醇类溶液进行反应而得到。
本发明是利用溶胶-凝胶(sol-gel)法来制造透明导电性金属氧化物膜，如此能够形成大面积的透明导电性金属氧化物膜。而且，本发明可以预定形成的透明导电性金属氧化物膜中的金属含量比例，来决定所需秤取的金属醇盐的比例，以得到具有精确的金属含量比例的透明导电性金属氧化物膜。另一方面，由于本发明的方法具有可大面积成膜的优点，因此特别能够适用于需大面积的透明导电性金属氧化物膜的应用领域中。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1为依照本发明实施例的透明导电性金属氧化物膜的形成方法的步骤流程图。
图2为依照本发明一实施例所绘示的太阳能电池的剖视图。
100、110、120、130、140步骤200基底202金属电极204缓冲层206吸收层208导电层210抗反射层具体实施方式
本发明是利用溶胶-凝胶(sol-gel)法来制造透明导电性金属氧化物膜，此透明导电性金属氧化物膜中含有至少二种金属元素，而这些金属元素的含量具有一比例。在以下实施例中，是以透明导电性金属氧化物膜中具有二种金属元素M1、M2，且金属元素M1、M2的比例是X∶Y为例做说明。
图1为依照本发明实施例的透明导电性金属氧化物膜的形成方法的步骤流程图。
步骤100，提供二种金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n，其中M1、M2表金属，R表烷基。上述，金属醇盐M1(OR)n可利用金属元素M1或含金属元素M1的化合物与醇类溶液进行反应而得到。同样地，金属醇盐M2(OR)n可利用金属元素M2或含金属元素M2的化合物与醇类溶液进行反应而得到。另外，金属元素M1、M2例如是铟(In)、锡(Zn)、锆(Zr)、钛(Ti)、银(Ag)、锌(Zn)、镓(Ga)、铜(Cu)、镧(La)、铝(Al)、镍(Ni)、锶(Sr)、锑(Sb)或其它金属。
步骤110，以比例X∶Y秤取金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n，并加入溶液来帮助储存，以形成一混合溶液。上述的溶液例如是醇类，其可用以帮助储存。而醇类溶液例如是甲醇、乙醇、丙醇等一元醇，或是其它的多元醇。另外，上述秤取金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n的比例可例如是摩尔比例。
步骤120，在混合溶液中加入水，以形成金属氧化物溶胶。在混合溶液中加入水，则金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n与水会进行水解缩合反应(即所谓的水合反应)，而形成金属氧化物溶胶。
步骤130，将金属氧化物溶胶涂布于基材上。上述，基材可例如是玻璃基板或其它合适的基材。
步骤140，对基材进行一干燥处理步骤。此干燥处理步骤可以去除掉金属氧化物溶胶中的醇类溶液，所以在基材上会形成透明导电性金属氧化物膜，而且透明导电性金属氧化物膜中的二种金属元素M1、M2，其比例是X∶Y。上述，对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥。另外，对基材进行干燥处理步骤还可例如是对基材进行烘烤，其例如是将基材置于烤箱中烘烤。甚至，对基材进行干燥处理步骤更可例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥以及对基材进行烘烤。
值得注意的是，本发明可以预定形成的透明导电性金属氧化物膜中的金属含量比例，来决定步骤110中的所需的金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n的比例，以得到具有精确的金属含量比例的透明导电性金属氧化物膜。另一方面，本发明的方法能够形成大面积的透明导电性金属氧化物膜，亦即是具有可大面积成膜的优点。特别是，能够适用于需大面积的透明导电性金属氧化物膜的应用领域中。
当然，本发明的方法亦可形成具有二种以上金属元素的透明导电性金属氧化物膜。本发明并不对透明导电性金属氧化物膜中的金属元素的数目及种类做特别的限定。
以下，是详细说明利用本发明的透明导电性金属氧化物膜的方法，来形成铟∶锡的比例为95∶5的铟锡氧化物(ITO)。
首先，提供铟醇盐与锡醇盐二种金属醇盐。上述，铟醇盐的形成方法可将氯化铟溶于甲醇中，而得到。锡醇盐的形成方法可将氯化锡溶于甲醇中，而得到。
然后，以比例为95∶5来秤取适量的铟醇盐与锡醇盐，并且在其中加入甲醇，形成一混合溶液。
接着，在混合溶液中加入水，则铟醇盐与锡醇盐与水会进行水合反应，而形成金属氧化物溶液。
之后，将所形成的金属氧化物溶液涂布于玻璃基板上。
继之，将玻璃基板置于大气环境中进行自然干燥，以及对玻璃基板进行烘烤，以去除掉金属氧化物溶液中的甲醇，即可形成铟∶锡的比例为95∶5的铟锡氧化物。
同样地，欲形成铟∶锡比例为90∶10的铟锡氧化物，则仅需于秤取适量的铟醇盐与锡醇盐的步骤中改变其比例即可。
接下来，是说明利用本发明的方法形成太阳能电池。图2为依照本发明一实施例所绘示的太阳能电池的剖面示意图。
请参照图2，太阳能电池的形成方法为，在基底200上依序形成金属电极202、缓冲层204及吸收层206。其中，基底200的材质例如是玻璃、金属或聚合物。金属电极202的材质例如是钼或铝，缓冲层204的材质例如是钼，吸收层206的材质例如是铜铟镓硒或铜铟硒等金属合金。另外，太阳能电池的基底200、金属电极202、缓冲层204及吸收层206的形成方法为此领域的人员所熟知，在此不再赘述。
之后，在吸收层206上形成导电层208。导电层208为一透明导电性金属氧化物膜，其含有至少二种金属元素，且这些金属元素的含量具有一比例。详细说明如下，导电层208的形成方法是利用本发明的透明导电性金属氧化物膜的形成方法所形成，而其形成方法在上述实施例详细说明。
接着，在导电层208上形成抗反射层210，而此抗反射层210可避免光的反射，以增加光的吸收。当然，抗反射层210的形成方法与材质为此领域的人员所熟知，在此不再赘述。
承上述，利用本发明的透明导电性金属氧化物膜的形成方法来形成太阳能电池的导电层，能够得到大面积的导电膜，如此有助于提高太阳能电池的效能。
综上所述，本发明至少具有下列优点1、本发明的方法可得到具有精确的金属含量比例的透明导电性金属氧化物膜。
2、本发明的方法能够形成大面积的透明导电性金属氧化物膜。
3、本发明的方法可应用于形成太阳能电池，且能够形成大面积的导电膜，因此可提高其效能。除此之外，本发明亦可应用于其它日常生活的光电产品中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种透明导电性金属氧化物膜的形成方法，该透明导电性金属氧化物膜含有至少二种金属元素，该些金属元素的含量具有一摩尔比例，其特征在于该形成方法包括提供至少二种金属醇盐；以该摩尔比例秤取该些金属醇盐，并加入一溶液，以形成一混合溶液；在该混合溶液中加入水进行水合反应，以形成一金属氧化物溶胶；将该金属氧化物溶胶涂布于一基材上；以及对该基材进行一干燥处理步骤，去除该金属氧化物溶胶中的该溶液，以形成该透明导电性金属氧化物膜。
2.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于该些金属元素包括铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、锑。
3.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于其中所述的溶液包括醇类。
4.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于以该金属氧化物溶胶的共沸特性形成该透明导电性金属氧化物膜。
5.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥。
6.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括对该基材进行烘烤。
7.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥以及对该基材进行烘烤。
8.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于其中所述的基材包括玻璃基板。
9.根据权利要求1所述的透明导电性金属氧化物膜的形成方法，其特征在于该些金属醇盐是利用该些金属元素或含该些金属元素的化合物与醇类溶液进行反应而得到。
10.一种太阳能电池的形成方法，其特征在于在一基底上依序形成一金属电极、一缓冲层及一吸收层；在该吸收层上形成一导电层，其中该导电层为一透明导电性金属氧化物膜，其含有至少二种金属元素，且该些金属元素的含量具有一摩尔比例，该导电层的形成方法包括提供至少二种金属醇盐；以该比例秤取该些金属醇盐，并加入一溶液，以形成一混合溶液；在该混合溶液中加入水进行水合反应，以形成一金属氧化物溶胶；将该金属氧化物溶胶涂布于一基材上；以及对该基材进行一干燥处理步骤，去除该金属氧化物溶胶中的该溶液，以形成该透明导电性金属氧化物膜；以及在该导电层上形成一抗反射层。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于该些金属元素包括铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、锑。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的溶液包括醇类。
13.根据权利要求10所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥。
14.根据权利要求10所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括对该基材进行烘烤。
15.根据权利要求10所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥以及对该基材进行烘烤。
16.根据权利要求10所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的基材包括玻璃基板。
17.根据权利要求10所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于该些金属醇盐是利用该些金属元素或含该些金属元素的化合物与醇类溶液进行反应而得到。
全文摘要
一种透明导电性金属氧化物膜的形成方法，该透明导电性金属氧化物膜含有至少二种金属元素，这些金属元素的含量具有一摩尔比例。透明导电性金属氧化物膜的形成方法是先提供至少二种金属醇盐。然后，以上述的比例秤取金属醇盐，并加入醇类溶液，以形成混合溶液。接着，在混合溶液中加入水进行水合反应，以形成金属氧化物溶液。之后，将金属氧化物溶液涂布于一基材上。继之，对基材进行一干燥处理步骤，去除金属氧化物溶液中的醇类溶液，以形成透明导电性金属氧化物膜。
文档编号H01L21/3205GK1933191SQ20051010341
公开日2007年3月21日 申请日期2005年9月15日 优先权日2005年9月15日
发明者林锦华, 锺源勇, 黄永清, 王文华 申请人:允瞻通讯有限公司