分層透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制作方法
【專利說明】分層透明導(dǎo)電氧化物薄膜
[0001]相關(guān)申請案的交叉引用
[0002]本申請案根據(jù)35U.S.C.§ 119要求2013年3月8日提交的美國臨時(shí)申請案序列號61/774874的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，本申請案依賴于所述案的內(nèi)容且所述案以全文引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開案涉及透明導(dǎo)電氧化物(TC0)薄膜，并且更具體地，涉及可用于例如光生伏打器件的分層TC0薄膜。
【背景技術(shù)】
[0004]本領(lǐng)域的用于增強(qiáng)Si串聯(lián)系統(tǒng)中霧度的當(dāng)前狀態(tài)基于用以在TC0沉積前紋理化TC0表面和/或玻璃表面中的任一者的表面工程方法。通過在TC0上形成大的分面表面特征，入射光將會以幾何方式散射至下層的半導(dǎo)體中。這會導(dǎo)致增加的光捕獲，從而克服Si中的不良吸收系數(shù)。由于TC0生長在本質(zhì)上是保形的，因此玻璃表面上的紋理形成可導(dǎo)致相同的散射現(xiàn)象，從而增加Si中的光捕獲的水平。
[0005]在CdTe系統(tǒng)中，低霧度TC0通常通過膜表面平滑化實(shí)現(xiàn)，或通過生長后拋光和/或沉積工藝修改中的任一者來實(shí)現(xiàn)。除了拋光情況下的成本之外，這些路徑還增加了額外的工藝復(fù)雜性。
[0006]將會有利的是具有平滑TC0表面，這個(gè)表面無生長后處理并且具有在很大程度上可調(diào)諧霧度值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在薄膜光生伏打技術(shù)中，霧度或漫射光學(xué)散射為透明導(dǎo)電氧化物電極的性能規(guī)格實(shí)例。根據(jù)具體技術(shù)，例如碲化鎘(CdTe)或硅串聯(lián)(Si串聯(lián))，所述霧度值可分別為低?2% )或高(>10%)的。本公開案描述針對示例性應(yīng)用的TC0霧度修改，例如，其中高水平的前向散射是有利的(Si串聯(lián))并且其中平滑表面是期望的(CdTe)。
[0008]本文所描述的實(shí)施方式可提供以下優(yōu)點(diǎn)的一或多個(gè):在無任何非原位工藝步驟情況下，霧度增強(qiáng)，同時(shí)保持高的電和光學(xué)性能；TC0霧度在很大程度上不依賴于主要工藝變化的可控性；由于設(shè)備使用/維護(hù)較少而造成的較低潛在制造成本；由于工藝復(fù)雜性的降低而造成的更高的產(chǎn)出量；由于非原位紋理化工藝而出現(xiàn)的潛在Si生長問題消除；技術(shù)不依賴于基板、易應(yīng)用至需要具有平滑表面的TC0(諸如CdTe PV)的領(lǐng)域。
[0009]一個(gè)實(shí)施方式為包含透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制品，所述透明導(dǎo)電氧化物薄膜具有多個(gè)層、介于每一層之間的接口、位于每一接口處的多個(gè)空隙，其中薄膜設(shè)置于基板上。
[0010]另一實(shí)施方式為用于制造具有多個(gè)層的透明導(dǎo)電氧化物的方法，所述方法包括:提供具有至少一個(gè)表面的基板；將導(dǎo)電氧化物的第一層涂覆至至少一個(gè)表面上；將導(dǎo)電氧化物的第二層涂覆至第一層上；及中斷第一層與第二層之間的涂覆，從而在第一層與第二層之間的接口處形成多個(gè)空隙。
[0011]另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下【具體實(shí)施方式】進(jìn)行闡述，并且部分將從【具體實(shí)施方式】中對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見，或通過實(shí)踐如本文中(包括以下【具體實(shí)施方式】、權(quán)利要求書及附圖)所述的實(shí)施方式而認(rèn)識到。
[0012]應(yīng)當(dāng)理解，前述一般描述以及以下【具體實(shí)施方式】兩者僅為示例性的，并且旨在提供用于理解權(quán)利要求書的性質(zhì)和特性的概述或框架。附圖包括來提供進(jìn)一步理解并且并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分?！靖綀D說明】一或多個(gè)實(shí)施方式，且與描述一起用以解釋各種實(shí)施方式的原理和操作。
【附圖說明】
[0013]圖1為用于TC0(例如，摻氟氧化錫(FT0)膜)沉積的示例性常壓化學(xué)氣相沉積(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposit1n ；APCVD)反應(yīng)器的橫截面不意圖。
[0014]圖2A為示出7通分層TC0的高角環(huán)形暗場(High Angle Annular Dark Field ；HAADF)過渡電子顯微鏡(TEM)顯微照片。
[0015]圖2B為在圖2A所示分層TC0的通路(pass) 6與通路7之間的接口的放大區(qū)段。
[0016]圖2C為在圖2A所示分層TC0的通路3與通路4之間的接口的亮場(BrightField ；BF)高分辨率(High Resolut1n ;HR)TEM 影像。
[0017]圖3為示出作為通路編號的函數(shù)的霧度增強(qiáng)的圖。
[0018]圖4為示出X射線衍射(XRD)數(shù)據(jù)的圖，示出作為工藝參數(shù)變化的函數(shù)的FT0晶體取向改變。
[0019]圖5為示出作為注氣系統(tǒng)下方通路編號的函數(shù)的TC0電阻率的圖。
[0020]圖6為示出作為注入系統(tǒng)下方通路編號的函數(shù)的TC0總透射率(鏡面透射+漫射)的圖。
[0021]圖7為示出作為注氣系統(tǒng)下方通路編號的函數(shù)的TC0表面粗糙度的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的一或多個(gè)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式，所述實(shí)施方式實(shí)例在附圖中加以示出。在可能情況下，在全部附圖中，相同參考數(shù)字用于指代相同或類似的部分。
[0023]如本文所使用，術(shù)語“基板“可用于描述基板或頂置板(superstrate)，這取決于光生伏打電池配置。例如，如果基板在被裝配至光生伏打電池時(shí)在光生伏打電池的光入射側(cè)，那么所述基板為頂置板。頂置板可由光伏材料提供保護(hù)以免受沖擊和環(huán)境劣化，同時(shí)允許適當(dāng)波長的太陽光譜的傳輸。另外，多個(gè)光生伏打電池可布置成光生伏打模塊。光生伏打器件可描述為電池、模塊或這兩者。
[0024]在本文中敘述數(shù)值范圍(包括上限值和下限值)的情況下，除非在特定環(huán)境中另有說明，否則所述范圍旨在包括所述范圍端點(diǎn)及所述范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。并不旨在將本發(fā)明的范疇限制于在限定范圍時(shí)敘述的特定值。另外，當(dāng)數(shù)量、濃度或其他值或參數(shù)被給定為范圍、一或多個(gè)優(yōu)選范圍或一系列的優(yōu)選上限值和優(yōu)選下限值時(shí)，這應(yīng)被理解為具體公開由任何對的任何范圍上限值或優(yōu)選值與任何范圍下限值或優(yōu)選值所形成的所有范圍，無論是否單獨(dú)公開這幾對值。最后，當(dāng)術(shù)語“約”用于描述值或范圍的端點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，本公開案包括所提及的特定值或端點(diǎn)。
[0025]如本文所使用，術(shù)語“約”表示數(shù)量、大小、配方、參數(shù)及其他量和特性并不精確且不需要精確，但是上述各項(xiàng)可按需要為近似的和/或較大或較小以反映公差、換算因子、舍入、測量誤差等，以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的其他因數(shù)。大體而言，數(shù)量、大小、配方、參數(shù)及其他量和特性為“約”或“近似”的，無論是否如此明確說明。
[0026]如本文所使用，術(shù)語“或”是包括性的；更具體地，詞組“A或B”表示“A、B或是A與B兩者”。例如，獨(dú)占性“或”在本文中通過術(shù)語諸如，“A或B”和“A或B中的一個(gè)”指定。
[0027]不定冠詞“一”用于描述本發(fā)明的元件和部件。這些冠詞的使用是表示存在這些元件和部件中的一個(gè)或至少一個(gè)。盡管這些冠詞慣常用于表示所修飾的名詞為單數(shù)名詞，但是如本文所使用，除非在特定情況下另有說明，否則冠詞“一”也會包括復(fù)數(shù)。類似地，如本文所使用，定冠詞“所述”同樣表示所修飾的名詞可為單數(shù)或復(fù)數(shù)，除非在特定情況下另有說明。
[0028]出于描述實(shí)施方式目的，應(yīng)當(dāng)注意，本文提及作為參數(shù)或另一變量的“函數(shù)”的變量預(yù)期并不指示所述變量僅為所列參數(shù)或變量的函數(shù)。相反，本文提及作為所列參數(shù)的“函數(shù)”的變量預(yù)期是開放式的，使得變量可為單個(gè)參數(shù)或多個(gè)參數(shù)的函數(shù)。
[0029]應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)在本文中使用術(shù)語像“優(yōu)選”、“共同”及“通常”時(shí)，這些術(shù)語并不用于限制所要求保護(hù)的發(fā)明范圍或暗示某些特征對所要求保護(hù)的發(fā)明的結(jié)構(gòu)或功能是關(guān)鍵的、基本的或甚至是重要的。相反，這些術(shù)語僅僅旨在標(biāo)識本公開案的實(shí)施方式的特定方面或強(qiáng)調(diào)可或不可用于本公開案的特定實(shí)施方式的替代或另外的特征。
[0030]應(yīng)當(dāng)注意，一或多條權(quán)利要求可利用術(shù)語“其特征在于“作為過渡習(xí)語。為達(dá)限定本發(fā)明的目的，應(yīng)當(dāng)注意，將此術(shù)語引入權(quán)利要求書中作為開放式的過渡習(xí)語，所述術(shù)語用于引入結(jié)構(gòu)的一系列特性描述，并且應(yīng)以與最常使用的開放式的前置術(shù)語“包括”相同的方式來解釋。
[0031]—個(gè)實(shí)施方式為包含透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制品，所述透明導(dǎo)電氧化物薄膜具有多個(gè)層、每一層之間的接口、位于每一接口處的多個(gè)空隙，其中所述薄膜設(shè)置于基板上。
[0032]另一實(shí)施方式為制造具有多個(gè)層的透明導(dǎo)電氧化物的方法，所述方法包括:提供具有至少一個(gè)表面的基板；將導(dǎo)電氧化物的第一層涂覆到至少一個(gè)表面上；將導(dǎo)電氧化物之第二層涂覆至第一層上；及中斷第一層與第二層之間的涂覆，從而在第一層與第二層之間的接口處形成多個(gè)空隙。
[0033]本文公開增加TC0膜中的前向散射同時(shí)最小化對膜和/或玻璃表面改性的需要的方法。使用這些技術(shù)生產(chǎn)的高度散射TC0堆疊也維持對涂覆而言必要的高水平的電和光學(xué)性能。所提出的方法經(jīng)由工藝改變實(shí)現(xiàn)霧度修改，所述工藝變化既不增加制造成本也不增加原本可能導(dǎo)致不良的產(chǎn)出量的工藝復(fù)雜性。