透明导电基底、其制作方法与太阳能电池与流程

本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种透明导电基底、其制作方法与太阳能电池。

背景技术：

透明导电基底，作为光电器件的重要组件，直接关系到器件的光电转换效率或电光转换效率。目前，通常采用真空蒸镀、气相沉积或者磁控溅射的方式在玻璃基材上镀制透明导电材料氧化锡、氧化铟锡(ito)或氟掺杂氧化锡(fto)，在玻璃基材上形成导电层，进而形成透明导电基底，应用于光电器件或者触摸屏等场景中。

此外，在光电器件领域，尤其是薄膜类光电器件的实验室研发领域，对各个功能层的形貌要求十分苛刻，薄膜的厚度及平整度为严格控制的参数。

对于图案化的ito层/fto层的透明导电基底，如图1所示，首先，需要在玻璃基材1'上设置导电材料，形成导电层2'(ito层或fto层)；然后，如图2所示，对玻璃基材上的ito层或fto层进行刻蚀，得到预定图案的导电部3'，以构建光电器件的受光和工作区域。以钙钛矿太阳能电池为例，可以在15*15mm的ito玻璃基材上，刻蚀留下一个长度为15，宽度为2mm的导电带，或者长度与宽度均为4mm的正方形(厚度与对应的导电层的厚度相同)。

这样在图案化处理之后，会出现ito层或fto层与玻璃基材之间的高度差，后续在制备其余功能层时，这个高度差会影响到整个层的形貌及平整性，另外在后续的器件制备过程中，需要在此平面(或者成为工作面)进行表面旋涂，高度差的存在，影响旋涂的过程，会造成旋涂层的不平整。甚至会导致层与层的错位，最终导致器件缺陷或者失效。例如，最后一层的导电层与ito层或者fto层处于一个水平面，使得整个器件均处于一个短路或者接近短路的状态。

因此，降低ito图案化部分的水平高度，是一个重要工作。降低溅射或沉积的导电层厚度是一个方法，但是，过小的导电层厚度会导致器件的方块电阻的增加，从而增加器件的串联电阻增大，进而影响自由电荷(或激子)的收集，从而影响电池的效率。

因此，亟需一种能够降低导电层与玻璃基材的高度差且同时保证器件具有较小的串联电阻的方法。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种透明导电基底、其制作方法与太阳能电池，以解决现有技术中无法降低导电层与玻璃基底的高度差的同时保证器件具有较小的串联电阻的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种透明导电基底的制作方法，该制作方法包括：在透明基材中形成具有凹槽的第一表面；在上述凹槽中填充导电材料，在上述凹槽中形成导电部，上述导电部的远离上述凹槽的底部的表面与上述第一表面的未形成上述凹槽的部分表面在同一个平面上。

进一步地，在上述凹槽中填充导电材料，形成导电部的过程包括：在上述透明基材的具有上述凹槽的第一表面上设置导电材料；采用平坦化工艺去除上述凹槽两侧的上述第一表面所在平面上的上述导电材料，以在上述凹槽中形成上述导电部。

进一步地，采用激光刻蚀法或湿法刻蚀法形成上述凹槽。

进一步地，上述平坦化工艺包括激光刻蚀和/或化学刻蚀。

进一步地，上述透明基材为玻璃基材，优选上述导电材料为sno2、ito或fto。

根据本申请的另一方面，提供了一种透明导电基底，该透明导电基底包括：透明基材，包括具有凹槽的第一表面；导电部，设置在上述凹槽中，且上述导电部的远离上述凹槽的底部的表面与上述第一表面的除上述凹槽之外的表面在同一个平面上。

进一步地，上述透明基材为玻璃基材。

进一步地，上述导电部为sno2导电部、ito导电部或fto导电部。

进一步地，上述透明基材的厚度在1～3mm之间，优选上述导电部的厚度在50～1000nm之间。

本申请的再一方面，提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括透明导电基底，该透明导电基底为任一种上述的透明导电基底。

应用本申请的技术方案，在透明基材上先形成一个凹槽，然后在凹槽中填充导电材料，形成导电部，这样可以使得导电部与透明基材的上表面在一个平面上，进而避免了透明基材与导电部之间存在高度差，进而保证了整个器件的平整性，进而保证了器件具有较好的性能，且该种方法可以根据实际情况设置导电层的厚度，无需将导电层的厚度设置为很小，使得该透明导电基底具有合适的串联电阻。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的在玻璃基材上设置导电层后的结构示意图；

图2示出了对图1的导电层进行刻蚀形成导电部的结构示意图；

图3本申请的一种实施例提供的在透明基材中形成凹槽后的结构示意图；

图4示出了在图3的凹槽中填充导电材料后形成的结构示意图；以及

图5示出了对图4中的导电层平坦化后形成导电部的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1'、玻璃基材；2'、导电层；3'、导电部；1、透明基材；2、凹槽；3、导电部；03、导电材料。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的透明导电基底，无法降低导电层与玻璃基底的高度差的同时保证器件具有较小的串联电阻，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种透明导电基底、其制作方法与太阳能电池。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种透明导电基底的制作方法，该制作方法包括：首先，在透明基材1中形成具有凹槽2的第一表面，如图3所示；其次，在上述凹槽2中填充导电材料03，如图4所示，在上述凹槽2中形成导电部，上述导电部3的远离上述凹槽2的底部的表面与上述第一表面的未形成上述凹槽的部分表面在同一个平面上，如图5所示。

本申请的上述制作方法中，在透明基材上先形成一个凹槽，然后在凹槽中填充导电材料，形成导电部，这样可以使得导电部与透明基材的上表面在一个平面上，进而避免了透明基材与导电部之间存在高度差，进而保证了整个器件的平整性，保证了器件具有较好的性能，且该种方法可以根据实际情况设置导电层的厚度，无需将导电层的厚度设置为很小，使得该透明导电基底具有合适的串联电阻。

本申请的一种实施例中，在上述凹槽中填充导电材料，形成导电部的过程包括：如图4所示，在上述透明基材的具有上述凹槽的第一表面上设置导电材料03；采用平坦化工艺去除上述凹槽两侧的上述第一表面所在平面上的上述导电材料，以在上述凹槽中形成图5所示的上述导电部。采用平坦化的工艺能够进一步保证导电部与透明基材的未设置有凹槽的部分表面在同一个平面上，进而保证了应用该透明导电基底的器件的平整性，从而保证了这些器件具有良好的性能。

为了更高效、快捷以及准确地形成上述凹槽，本申请的一种实施例中，采用激光刻蚀法或湿法刻蚀法形成上述凹槽。

当采用湿法刻蚀时，可以采用氢氟酸溶液刻蚀形成凹槽，但是，鉴于氢氟酸的腐蚀性较强，操作时需要格外小心。

当然，本领域技术人员也可以出于安全考虑，采用上述的激光刻蚀法形成上述的凹槽。

另外，本领域技术人员还可以采用现有技术中的其他刻蚀工艺来形成上述凹槽，并不限于上述的两种方法，比如还可以采用等离子体刻蚀法等等，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的方法形成上述凹槽。

本申请的一种实施例中，上述透明基材为玻璃基材。玻璃基材成本低，且取材方便，能够降低透明导电基底的成本以及制作效率。

当然，并不限于上述的玻璃基材，本领域技术人员还可以根据实际情况选择其他的合适透明基材，例如可以采用现有技术中的pet、pmma或pe等作为透明基材。

本申请的导电材料可以是现有技术中的任何光透过率高且具有导电性能的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的导电材料形成本申请的上述导电部。

为了进一步保证透明导电基底的透明度以及导电性能，本申请的一种实施例中，上述导电材料为sno2、ito或fto。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种透明导电基底，如图5所示，该透明导电基底包括透明基材1与导电部3，透明基材1包括具有凹槽2的第一表面；导电部3设置在上述凹槽2中，且上述导电部3的远离上述凹槽2的底部的表面与上述第一表面的除上述凹槽2之外的表面在同一个平面上。

本申请的透明导电基底中，导电部的远离凹槽底部的表面与透明基材的凹槽之外的部分第一表面在同一个平面上，这样就使得该透明导电基底具有平整的表面，当该透明导电基底应用在其他器件中时，不会由于导电部与透明基材之间的高度差而影响器件的制作工艺、最终形成的器件的结构以及最终形成的器件的性能，保证了应用该透明导电基底的器件具有良好的平整性以及良好的性能。

本申请的玻璃基材可以是现有技术中的任何一种绝缘的透明基材，例如可以是pet透明基材、pmma透明基材或pe透明基材，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的透明基材。

为了降低透明导电基底的成本，并且方便取材继而提高器件的制作效率，本申请的一种实施例中，上述透明基材为玻璃基材。玻璃基材成本低，且取材方便。

本申请的另一种实施例中，上述导电部为sno2导电部、ito导电部或fto导电部。这两种导电部可以进一步保证透明导电基底的透明度以及导电性能。

当然，并不限于上述的两种导电部，本领域技术人员可以根据实际情况选择现有技术中的任何光透过率高且具有导电性能的材料形成本申请的上述导电部。

为了进一步保证透明导电基底具有良好的绝缘性能与较好的透光率，并且，方便器件的制作，本申请的一种实施例中，上述透明基材1的厚度在1～3mm之间。

当然，本申请的透明基材的厚度并不限于上述的范围，本领域技术人员可以根据实际情况在该范围外选择合适的厚度。

本申请的再一种实施例中，上述导电部3的厚度在50～1000nm之间，这样可以进一步保证该透明导电基底具有较好的导电性能且同时保证其具有较好的光透过性能，本申请中导电部的厚度即等于凹槽的高度。

本申请的又一种典型的实施方式中，提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括透明导电基底，该透明导电基底为上述的任意一种透明导电基底。

该太阳能电池由于包括上述的透明导电基底，该透明导电基底不会由于高度差的问题影响后续器件的制作，使得器件的制作效率较高，且该透明导电基底使得该太阳能电池具有良好的平整性，并且具有良好的性能。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案。

实施例1

透明基底的制作过程包括：

采用激光刻蚀法在透明基材中形成具有凹槽的第一表面，其中，透明基材为玻璃基材，厚度为1mm，凹槽的高度是100nm。

采用磁控溅射方法在上述凹槽中沉积ito，并且通过化学机械研磨工艺去除凹槽两侧的第一表面上的导电材料，进而在上述凹槽中形成导电部，上述导电部的远离上述凹槽的底部的表面与上述第一表面的未形成上述凹槽的表面在同一个平面上。

将该透明导电基底应用在太阳能电池中，即在该透明导电基底上依次50nm的tio2电子传输层、250nm的钙钛矿活性层、40nm的spiro-ometad空穴传输层和400nm的金属au电极，并且保证各层结构厚度均一，形貌良好，各层接触良好。

实施例2

与实施例1的区别在于：玻璃基材的厚度为3mm，导电部的高度是50nm。

实施例3

与实施例1的区别在于：玻璃基材的厚度为2mm，导电部的高度是400nm。

实施例4

与实施例1的区别在于：玻璃基材的厚度为4mm。

实施例5

与实施例1的区别在于：导电部的高度为30nm。

对比例1

与实施例1的区别在于，该太阳能电池中的透明导电基底的形状如图2所示，即，导电部设置在透明基材的表面上。

对比例2

与实施例2的区别在于，该太阳能电池中的透明导电基底的形状如图2所示，即，导电部设置在透明基材的表面上。

对比例3

与实施例3的区别在于，该太阳能电池中的透明导电基底的形状如图2所示，即，导电部设置在透明基材的表面上。

对比例4

与实施例1的区别在于，该太阳能电池中的透明导电基底的形状如图2所示，即，导电部设置在透明基材的表面上。

采用3a标准am1.5太阳光模拟器，对实施例与对比例中的太阳能电池进行iv测试，得到光电转化效率，具体的测试结果见表1。

表1

采用本申请的透明导电基底不但可以确保器件的平整性，并且，由上述实施例与对比例的比较结果意外地发现，采用该透明导电基底还可以提高太阳能电池的光电转化效率，使得器件具有更好的性能。对比例3中，由于导电部较厚，导致层与层的错位比较严重，且最后的au电极与ito导电层有部分在同一个平面上，这样使得器件发生短路，出现失效。与实施例1相比，实施例4的玻璃基材过厚，使得器件的光电转化效率相对较低，实施例5的导电部较薄，使得器件的光电转化效率相对较低。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的上述制作方法中，在透明基材上先形成一个凹槽，然后在凹槽中填充导电材料，形成导电部，这样可以使得导电部与透明基材的上表面在一个平面上，进而避免了透明基材与导电部之间存在高度差，进而保证了整个器件的平整性，保证了器件具有较好的性能，且该种方法可以根据实际情况设置导电层的厚度，无需将导电层的厚度设置为很小，使得该透明导电基底具有合适的串联电阻。

2)、本申请的透明导电基底中，导电部的远离凹槽底部的表面与透明基材的处凹槽之外的部分第一表面在同一个平面上，这样就使得该透明导电基底具有平整的表面，当该透明导电基底应用在其他器件中时，不会由于导电部与透明基材之间的高度差而影响器件的制作工艺、最终形成的器件的结构以及最终形成的器件的性能，保证了应用该透明导电基底的器件具有良好的平整性以及良好的性能。

3)、本申请的太阳能电池由于包括上述的透明导电基底，该透明导电基底不会由于高度差的问题影响后续器件的制作，使得器件的制作效率较高，且该透明导电基底使得该太阳能电池具有良好的平整性，并且具有良好的性能。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。