通过环境溫度下的磁控管阴 极瓣射来沉积在电极6上。砸的薄膜随后例如通过热蒸发、在环境溫度下直接沉积在金属堆 叠上。
[0123] 在替代形式中，金属堆叠具有例如^^n/Ga/tu^n/Ga……类型的多层结构。
[0124] 在第二阶段中，使基板经受高溫下的热处理，称为RTP("快速热处理"），例如在近 似520°C下，在由例如气态硫（例如基于S或出S)组成的气氛中，因而形成CuInxGai-x(S， Se) 2的薄膜。
[0125] 该过程的一个优点是其不需要砸蒸气的外部源。在加热期间砸的一部分的损耗通 过金属堆叠上的砸的过量沉积来补偿。对于砸化而言所必要的砸由所沉积的砸薄膜来提 供。
[0126] 在替代形式中，在暴露于富硫气氛之前，在没有砸薄膜的沉积的情况下但是通过 包括气态砸(例如基于Se或出Se )的气氛来获得砸化。
[0127] 如上所解释的，可W有利的是沉积基于碱物质、例如基于钢的薄膜，W用于光敏薄 膜中钢的确切定量。
[0128] 在CuGa和In金属堆叠的沉积之前，碱物质例如通过在牺牲钢基薄膜12上沉积砸化 钢或包括钢的化合物的薄膜来被引入，W使得引入例如每cm 2大约2Xl〇is个钢原子。金属堆 叠被直接沉积在该砸化钢薄膜上。
[0129] CZTS也可W利用类似的过程来形成。
[0130] 应当注意到，存在用于形成CI(G)S或CZTS薄膜的许多可能的替代形式，所述替代 形式包括例如W上提及的元素的共蒸发、化学气相沉积、金属、砸化物或黄铜矿的电化学沉 积、在出Se或出S存在的情况下的金属或砸化物的反应瓣射。
[0131] 通常，用于制造光敏薄膜22的过程为任何适当的类型。
[0132] 本发明的重要方面是：电极在沉积后已经达到其最终性质，并且与低溫过程和高 溫过程兼容。
[0133] 示例和结果 使用Cu基电极的砸化屏障的效果被研究，相比于钢和侣。对砸化的薄屏障不能承受砸 化过程。作为涂覆有不同背电极薄膜的测试样本，系统在高于500°C的溫度下被暴露于高砸 分压。在图3中，左侧上的图片对应于玻璃/Si3N4(140皿)/Mo(200皿)/Ti0N(15皿)/Mo(30nm) 堆叠的堆叠，中央的一个对应于玻璃/Si3N4(140nm)/Cu(100nm)/Mo0N(15nm)/Mo(30nm)，并 且右侧上的图片是玻璃パi3N4a40nm)/Mo(400nm)堆叠。如可W看到的，钢薄膜可W利用 TiON的薄膜来被充分保护。另外的分析(此处未示出）确认了 MoN薄膜也充分保护钢基薄膜。 未受保护的Mo薄膜（右）被完全砸化并且从玻璃八13瓜基板层离。玻璃^i3N4(140nm)/Cu (100皿)/MoN(15皿)/Mo 30nm(中央）的薄膜堆叠已经被不均匀地砸化，特别是在Pl图案化 线中和在电池区域中的许多小斑点中。
[0134] 使用侣，砸化测试示出了Al可W被薄的TiON薄膜充分保护（图4):在该测试中，其 示出了针对=个不同的堆叠在砸化之后的质量增益，W及因而对砸化的耐抗性，受保护的 Al/TiON/Mo薄膜的重量增益是未受保护的Mo薄膜的四分之一（图4曰）。钢的参照(右侧上)没 有剥离。而且，侣薄膜没有层离，--参见图4b中的照片，其示出了在玻璃/Si3M(90皿VAl (65nm)/Ti0N(13nm)/Mo(35nm)的砸化测试之后的相片--。因此，砸化程度可W通过砸化 之前和之后的重量差异来直接表达。重量增益是由于MoSes薄膜中的砸结合而引起的。
[0135] 图5示出了 CIGSSe吸收体的沈M横截面： 顶部图片：具有玻璃/513抓/41(120皿)/1'1(^10皿)/]\1〇(35皿）诚〇砸化为1〇5562)的背 电极 底部图片：具有玻璃/Si3N4/Mol(220nm)/Ti0N(10nm)/Mo2巧5nm)的背电极，Mol是Mo的 第一薄膜，并且Mo2是Mo的第二薄膜，Mo2被砸化为MoSSes 通过薄的TiON薄膜的保护通过图5的SEM横截面图像被确认，对于Si3N4/Al/TiON/Mo和 Si3N4/Mo l/TiON/Mo2二者，基础薄膜保持不改变。
[0側侣薄膜的厚度: 表1示出了侣薄膜和完整背电极堆叠的示例，所述完整背电极堆叠包括碱屏障、侣薄 膜、对砸化的屏障薄膜和Mo顶部薄膜。通过使用适当的起始材料和优化的过程条件，低于扣 Ohmcm的电阻率值可W例如通过磁控管瓣射来获得。对于低于0,75欧姆的薄层电阻(其对于 高度有效的太阳能电池而言是优选的），如65nm那么低的厚度值是足够的。对于仅使用单个 钢薄膜的背电极，需要至少200nm的厚度。考虑到侣金属的低得多的市场价格W及所需厚度 的低值，有力地降低了背电极的成本。
[0138] 令人惊讶地，使用薄膜结果是产生除了材料成本之外的其它重要优点。图6示出了 在130nm(a)和65nm(b)的Al厚度的情况下的Pl图案化线的显微镜图像。
[0139] 顶行:光学显微术图像，底行:共聚焦显微镜高度分布图(profile map)。 左：玻璃/SisNVAl(130nm)/Ti0N( 15nm)/Mo(30nm); 右：玻璃/SisNVAl (65nm)/Ti0N( 15nm)/Mo(30nm)。
[0140] 较厚的薄膜示出了在Pl沟槽的两个边缘上的大的边沿或升离。运样的边沿可能导 致后续薄膜的扰乱的生长，或者可能导致太阳能电池内的分岔。升离应当显著小于吸收体 薄膜的厚度(1-2皿），W便于确保连续的涂层。
[0141] 图7示出了通过共聚焦显微术根据侣层厚度所确定的玻璃/Si3N4/Al/TiON/Mo堆叠 中的Pl沟槽的边缘处的升离高度。升离随着侣薄膜厚度而强烈减小。减小不是微不足道的， 因为在某些情况下，厚度减小二分之一导致升离高度减小四分之=。
【主权项】
1. 一种用于光伏电池的背接触基板（1)，其包括载体基板(2)和电极涂层(6)，所述电极 涂层包括： -金属薄膜(8); -对硒化的屏障薄膜（10)，其用于保护金属薄膜(8)，所述对硒化的屏障薄膜（10)具有 至多50nm、优选地至多30nm、优选地至多20nm的厚度；以及 -在对硒化的屏障薄膜（10)上，基于金属Μ的上部薄膜（12)，其能够在硫化和/或硒化之 后形成与光敏半导体材料的欧姆接触薄膜， 其中，金属薄膜(8)基于错并且具有至多300nm、优选地至多100nm、优选地至多90nm、优 选地至多80nm的厚度。2. 根据权利要求1所述的背接触基板（1)，其中，所述金属薄膜具有至少40nm、优选地至 少50nm、优选地至少60nm的厚度。3. 根据任何前述权利要求所述的背接触基板(1)，其中，所述电极在对硒化的屏障薄膜 与载体基板之间包括单个金属薄膜。4. 根据任何前述权利要求所述的背接触基板(1 )，其中，所述金属薄膜由铝制成。5. 根据任何前述权利要求所述的背接触基板(1 )，其中，所述金属薄膜此外包含下述附 加元素之中的一个或多个:铜(Cu)、镍(Ni)、铂(Pt)、钼(Mo)、锰(Mn)、镁(Mg)、铍(Be)、钒 (V)、锌(Zn)、硅(Si)，其具有至多5%的总原子含量。6. 根据任何前述权利要求所述的背接触基板（1)，其中，所述金属薄膜此外包含氧(0) 和/或氮(N)，其具有至多5%的总的最大原子含量。7. 根据任何前述权利要求所述的背接触基板（1)，其中，所述金属薄膜具有至多15μΩ .cm、优选地至多ΙΟμΩ .cm、优选地至多6μΩ .cm的电阻率。8. 根据任何前述权利要求所述的背接触基板（1)，其中，所述金属薄膜具有低于2 Ω/ □、优选地低于1Ω/□的薄层电阻。9. (参见权利要求7)根据任何前述权利要求所述的背接触基板（1)，其中，所述对硒化 的屏障薄膜基于 Mox0yNz、Tix0yN z、Wx0yNz、Tax0 yNz、Nbx0yNz、Re x0yNz之中的至少一个。10. 根据任何前述权利要求所述的背接触基板（1)，其中，所述欧姆接触薄膜基于钼 (Mo)和/或钨(W)。11. 一种光伏电池(20)，其包括根据任何前述权利要求所述的背接触基板(2)和至少光 敏材料的薄膜。12. -种用于制造用于光伏电池(30)的背接触基板（1)的过程，至少包括下述步骤： -制成金属薄膜(8); -制成对硒化的屏障薄膜（10)，用于保护金属薄膜(8)，所述对硒化的屏障薄膜（10)具 有至多50nm、优选地至多30nm、优选地至多20nm的厚度；以及 -在对硒化的屏障薄膜（10)上，制成基于金属Μ的上部薄膜（12)，其能够在硫化和/或硒 化之后形成与光敏半导体材料的欧姆接触薄膜， 其中金属薄膜(8)基于错，并且具有至多300nm、优选地至多100nm、优选地至多90nm、优 选地至多80nm的厚度。13. 根据权利要求12所述的过程，包括激光烧蚀步骤，用于形成往背接触基板中的P1划 割。14. 一种用于在根据权利要求1至11中任一项所述的背接触基板上的光伏电池（20)的 制造的过程，包括形成光敏薄膜(22)的步骤，在所述步骤期间，欧姆接触薄膜被变换成所述 金属Μ的硫化物和/或硒化物。15. 根据权利要求14所述的过程，包括激光烧蚀步骤，用于形成往背接触基板中的Ρ1划 割。
【专利摘要】用于光伏电池的背接触基板（1），其包括载体基板（2）和电极涂层（6）。电极涂层包括：-金属薄膜（8）；-对硒化的屏障薄膜（10），其用于保护金属薄膜（8），所述对硒化的屏障薄膜（10）具有至多50nm、优选地至多30nm、优选地至多20nm的厚度；以及-在对硒化的屏障薄膜（10）上，基于金属M的上部薄膜（12），其能够在硫化和/或硒化之后形成与光敏半导体材料的欧姆接触薄膜。金属薄膜（8）基于铝并且具有至多300nm、优选地至多100nm、优选地至多90nm、优选地至多80nm的厚度。
【IPC分类】H01L31/0749, H01L31/0224, H01L31/0392, H01L31/0216
【公开号】CN105706244
【申请号】CN201480060971
【发明人】M.乌里恩, G.博科布扎, J.帕尔姆, G.吕滕贝格, A.格雷厄姆
【申请人】法国圣戈班玻璃厂
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2014年11月7日
【公告号】EP2871681A1, WO2015067738A1