經塗覆基材及包含該基材的半導體組件的製作方法
2023-09-16 06:34:05 1
專利名稱：經塗覆基材及包含該基材的半導體組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及塗覆技術及經塗覆基材。
背景技術：
經塗覆的玻璃對象在本技術領域中是已知的。已存在有許多對玻璃對象塗覆多層 的技術，包括濺鍍、化學氣相沉積(CVD)、物理汽氣相沉積(PVD)及其它技術。濺鍍可包括由 於通過高能離子對標靶進行轟擊而使原子自固態標靶材料噴射的製造過程。在典型的CVD 製造過程中，基材可暴露於一種或多種在該基材表面反應和/或分解的揮發性前驅物，以 產生所期望的沉積材料。通常也產生揮發性副產物，其通過反應室的氣體流而被去除。理想的是塗覆基材的兩側。考慮到加工時間和成本支出，理想的是在未使基材多 次通過裝置來塗覆基材的兩側。因此，可看出在本技術領域中仍需要這樣一種裝置，此裝置 能夠在不必使基材通過此裝置超過一次的情況下，塗覆基材的兩側。
發明內容
一般而言，一種製造光學組件基材的方法可包括以下步驟通過化學氣相沉積在 所述基材的第一表面上沉積抗反射層；通過濺鍍在所述基材的第二表面上沉積透明導電 層。所述光學組件可為CdTe薄膜光伏組件。抗反射層沉積可在透明導電層沉積之前發生、 在透明導電層沉積之後發生，或者實質上與透明導電層沉積同時發生。一種光學組件基材可包括基材；與所述基材的第一表面接觸的濺鍍的透明導電 層；與所述基材的第二表面接觸的抗反射層。在特定的情況中，基材可為玻璃基材。所述光 學組件基材可用於光伏電池，且該光伏電池可為CdTe薄膜光伏組件。所述透明導電層可為 銦錫氧化物。—種光學組件基材可包括基材；與所述基材的第一表面接觸的濺鍍的透明導電 層；鄰近於所述透明導電層的活性光伏層；與所述基材的第二表面接觸的抗反射層。在特 定的情況中，基材可為玻璃基材。所述光學組件基材可用於光伏電池，且該光伏電池可為 CdTe薄膜光伏組件。所述透明導電層可為銦錫氧化物。在下面的附圖和說明中闡述了一個或多個實施例的細節。根據描述和附圖，並根 據權利要求書，其他特徵、目的和優點將是明顯的。
圖1是具有多層的基材的示意圖；圖2是兩階段沉積系統的示意圖；圖3是兩階段沉積系統的示意圖4是單階段沉積系統的示意圖；圖5是單階段沉積系統的示意圖。
具體實施例方式參考第1圖，光伏電池可包括透明導電層120。透明導電層120可以為透明導電氧化物，其可包括例如銦錫氧化物。透明導電層120沉積在基材100上。基材100可以為 例如玻璃。該光伏電池還可包括沉積在基材100的另一側上的抗反射層130。抗反射塗層 130可為非常薄的二層堆棧物。透明導電氧化物膜120可為摻氟氧化錫、摻鋁氧化鋅或銦錫
氧化物等等。在製造期間，當玻璃離開退火窯時，可使用化學氣相沉積將抗反射塗層施覆至該 基材。或者，在半導體層的沉積期間，可經由化學氣相沉積添加抗反射塗層，或可在半導體 層的沉積之後添加抗反射塗層。化學氣相沉積可為例如大氣壓化學氣相沉積系統、低壓化 學氣相沉積系統或超高真空化學氣相沉積系統。也可使用物理氣相沉積將抗反射塗層施覆 至該基材。物理氣相沉積可涉及單純物理過程，例如高溫真空蒸發或電漿濺鍍轟擊。參考第2圖，兩階段系統可包括初始化學氣相沉積反應室200，初始化學氣相沉積 反應室200使抗反射塗層沉積在玻璃基材210上。基材210在輸送機220上行進通過初始 反應室200。接下來，後續反應室230使用濺鍍將透明導電氧化物層沉積在基材210上。基 材210沿著輸送機220持續通過後續反應室230。或者，濺鍍反應室230可為該初始反應 室，而該化學氣相沉積反應室200可為該後續反應室。參考圖3，兩階段系統可包括初始濺鍍反應室300，初始濺鍍反應室300使抗反射 塗層沉積在玻璃基材310上。如上文中所述，基材310在輸送機320上行進通過初始反應 室300。接下來，後續反應室330使用濺鍍將透明導電氧化物層沉積在基材310上。該基材 310沿著輸送機320持續通過該後續反應室330。或者，該透明導電氧化物濺鍍反應室330 可為該初始反應室，而該抗反射濺鍍反應室300可為該後續反應室。參考圖4，單階段系統可包括反應室410下方的化學氣相沉積部400，化學氣相沉 積部400將抗反射塗層沉積在玻璃基材420上。反應室410的上方部430使用濺鍍將透明 導電氧化物層沉積在基材420上。基材420在輸送機440上行進通過反應室410。參考圖 5，單階段系統可包括反應室510下方的濺鍍部500，濺鍍部500將抗反射塗層沉積在玻璃基 材520上。反應室510的上方部530使用濺鍍將透明導電氧化物層沉積在基材520上。基 材520在輸送機540上行進通過反應室510。普通的光伏電池可具有多層。該多層可包括作為透明導電層的底層、覆蓋層、窗口 層、吸收層和頂層。每一層可在生產線的不同沉積站，根據需求利用每一沉積站的單獨沉積 氣體供應源及真空密封的沉積反應室來沉積。基材可經由輥式輸送機由沉積站轉移至沉積 站，直至沉積所有期望的層為止。頂部基材層可放置在頂層的頂部，以形成夾層物且完成該 光伏電池。在光伏組件製造中的半導體層的沉積描述於例如美國專利第5，248，349、 5，372，646,5, 470，397,5, 536，333,5, 945，163,6, 037，241 和 6，444，043 號中，其各自併入
本文中以供參考。沉積可涉及蒸氣從源端到基材的輸送，或固體在封閉系統中的升華。用 於製造光伏電池的裝置可包括輸送機，例如具有輥的輥式輸送機。也可以用其它形式的輸送機。輸送機將每一基材輸送至一系列的一個或多個沉積站，以供在該基材的暴露表面上沉積多個材料層。輸送機描述於2007年3月28日提出申請的第11/692，667號美國專利 申請，其併入本文中以供參考。沉積反應室可加熱至達到不低於大約450°C且不超過大約700°C的加工溫度，例 如溫度範圍可為 450°C -550°C>550°C -650°C>570°C -600°C>600°C _640°C或任何其它大於 約450°C及小於約700°C的溫度範圍。沉積反應室包括連接至沉積蒸氣供應源的沉積分布 器。此分布器可連接至多個蒸氣供應源，以沉積不同的層，或該基材可移動通過多個且不同 的沉積站，這些沉積站各自具有自己的蒸氣分布器及供應源。分布器可為噴頭幾何變化的 噴嘴形式，以促進蒸氣供應源的均勻分布。窗口層和吸收層可包括例如二元半導體，例如第II-VI、III-V或IV族半導體，例 如 ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、 MnO、MnS、MnTe、A1N、AlP、AlAs、Al Sb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP, InAs, InSb、TIN、TIP、 TIAs、TlSb或它們的混合物。窗口層和吸收層的示例為被CdTe層塗覆的CdS層。頂層可 覆蓋該半導體層。頂層可包括金屬，例如鋁、鉬、鉻、鈷、鎳、鈦、鎢或它們的合金。該頂層也 可包括金屬氧化物或金屬氮化物或它們的合金。光伏電池的底層可為透明導電層。薄的覆蓋層可在該透明導電層的頂部上且至少 部分覆蓋該透明導電層。下一個沉積層為第一半導體層，其可用作窗口層且可基於透明導 電層及覆蓋層的使用而更薄。下一個沉積層為第二半導體層，其用作吸收層。根據需要，在 整個製造過程中可將其它層(例如包括摻雜劑的層)沉積或放置在基材上。透明導電層可為透明導電氧化物，例如類似氧化錫的金屬氧化物，透明導電氧化 物可摻雜例如氟。此層可沉積在前接觸與第一半導體層之間，且可具有足夠高的電阻，以降 低第一半導體層中的針孔效應。在第一半導體層中的針孔可造成在第二半導體層和第一接 觸之間形成分流，進而造成環繞針孔的局部電場上的漏極。該路徑的電阻的小量增加可大 幅地降低受到分流影響的區域。可設置覆蓋層以供應該電阻的增加。覆蓋層可為具有高化學穩定性的非常薄的材 料層。與具有相同厚度之可相比的半導體材料厚度相較，覆蓋層可具有較高的透明性。適 合用作覆蓋層的材料的例子包括二氧化矽、三氧化二鋁、二氧化鈦、三氧化二硼及其它類似 物。覆蓋層也可用於將透明導電層與第一半導體層電學地且化學地分離開，以避免在高溫 下發生可負面地影響性能和穩定性的反應。覆蓋層也可提供導電錶面，導電錶面可更適合 用於接受第一半導體層的沉積。舉例而言，覆蓋層可提供表面粗糙度減小的表面。第一半導體層可用作第二半導體層的窗口層。第一半導體層可比第二半導體層 薄。因為第一半導體層較薄，所以可以使較短波長的入射光穿透至第二半導體層。第一半導體層可為第II-VI、III-V或IV族半導體，例如ZnO、ZnS、ZnSe, ZnTe, CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、MnO, MnS、MnTe、A1N、AlP、 AlAs、AlSb、GaN、GaP, GaAs, GaSb, InN、InP, InAs, InSb、TIN、TIP、TIAs、TlSb 或它們的混 合物或合金。第一半導體層可為二元半導體，例如可為CdS。第二半導體層可沉積在第一 半導體層上。當第一半導體層用作窗口層時，第二半導體可用作入射光的吸收層。類似於 第一半導體層，第二半導體層也可為第Π-VI、III-V或IV族半導體，例如ZnO、ZnS、ZnSe, ZnTe, CdO、CdS、CdSe, CdTe, MgO、MgS, MgSe, MgTe, HgO、HgS, HgSe, HgTe, MnO, MnS, MnTe,A1N、A1P、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs, GaSb, InN、InP、InAs, InSb、TIN、TIP、TIAs、TlSb 或 它們的混合物。第二半導體層可沉積在第一半導體層上。覆蓋層可用於將透明導電層與第一半導體層電學地且化學地分離開，以避免在高溫下發生可負面地影響性能和穩定性的反應。透 明導電層可沉積在基材上。已描述了許多實施例。然而，應了解的是，在未偏離本發明的精神和範圍的情況 下，可進行各種不同的改變。舉例而言，半導體層可包括各種不同的其它材料，如同這些材 料可用於緩衝層和覆蓋層一樣。因此，其它實施例也落於權利要求的範圍內。
權利要求
一種製造光學組件基材的方法，包括以下步驟通過化學氣相沉積在所述基材的第一表面上沉積抗反射層；通過濺鍍在所述基材的第二表面上沉積透明導電層。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述基材包括玻璃。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述光學組件為CdTe薄膜光伏組件。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述透明導電層包括CdTe。
5.如權利要求1所述的方法，其中，沉積抗反射層的步驟發生在沉積透明導電層的步 驟之前。
6.如權利要求1所述的方法，其中，沉積抗反射層的步驟發生在沉積透明導電層的步驟之後ο
7.如權利要求1所述的方法，其中，沉積抗反射層的步驟實質上與沉積透明導電層的 步驟同時發生。
8.如權利要求1所述的方法，其中，沉積抗反射層的步驟包括大氣壓化學氣相沉積。
9.一種光學組件基材，包括 基材；與所述基材的第一表面接觸的濺鍍的透明導電層； 與所述基材的第二表面接觸的抗反射層。
10.如權利要求9所述的光學組件基材，其中，所述光學組件基材形成光伏組件。
11.如權利要求10所述的光學組件基材，其中，所述光伏組件為薄膜光伏組件。
12.如權利要求10所述的光學組件基材，其中，所述光伏組件為CdTe薄膜光伏組件。
13.如權利要求9所述的光學組件基材，其中，所述透明導電層為銦錫氧化物。
14.一種光學組件基材，包含 基材；與所述基材的第一表面接觸的濺鍍的透明導電層； 鄰近於所述透明導電層的活性光伏層； 與所述基材的第二表面接觸的抗反射層。
15.如權利要求14所述的光學組件基材，其中，所述光學組件基材形成光伏組件。
16.如權利要求15所述的光學組件基材，其中，所述光伏組件為薄膜光伏組件。
17.如權利要求15所述的光學組件基材，其中，所述光伏組件為CdTe薄膜光伏組件。
18.如權利要求14所述的光學組件基材，其中，所述透明導電層為銦錫氧化物。
全文摘要
一種光伏電池可包括具有透明導電氧化物層和抗反射層的基材。這些層可通過濺鍍或通過化學氣相沉積來沉積。
文檔編號H01L21/00GK101827954SQ200980100096
公開日2010年9月8日 申請日期2009年9月4日 優先權日2008年9月5日
發明者本雅明·布勒 申請人:第一太陽能有限公司