CN117334778A - 方法和太阳能电池 - Google Patents

方法和太阳能电池 Download PDF

Info

Publication number
CN117334778A
CN117334778A CN202310680571.3A CN202310680571A CN117334778A CN 117334778 A CN117334778 A CN 117334778A CN 202310680571 A CN202310680571 A CN 202310680571A CN 117334778 A CN117334778 A CN 117334778A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
tco
solar cell
indium
cell precursor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310680571.3A
Other languages
English (en)
Inventor
M·迪默
U·格劳普纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Von Ardenne GmbH
Original Assignee
Von Ardenne GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Ardenne GmbH filed Critical Von Ardenne GmbH
Publication of CN117334778A publication Critical patent/CN117334778A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1884—Manufacture of transparent electrodes, e.g. TCO, ITO
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022475—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of indium tin oxide [ITO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • H01L31/022483—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers composed of zinc oxide [ZnO]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

方法和太阳能电池。根据各种实施方式，一种用于工艺处理太阳能电池前体(202)的方法(100)可以包括：在太阳能电池前体(202)上方形成透明导电的第一层(TCO1)；在太阳能电池前体(202)上方形成透明导电的第二层(TCO2)，优选地与第一层(TCO1)物理接触；其中第一层(TCO1)至少具有铟、锌和氧；其中第二层(TCO2)具有氧和比第一层(TCO1)更大份额的铟。

Description

方法和太阳能电池
技术领域
各种实施方式涉及一种方法和一种太阳能电池。
背景技术
自用于产生能量的太阳能电池的开发和商业化以来，媒体的焦点往往聚焦于将其效率作为核心优化参数。当然，其他参数也对市场起着非常重要的作用，包括制造成本和耐用性。从那时起，已经开发了各种架构来优化成本效益比。其中一种架构使用所谓的透明导电氧化物(TCO)层来吸收产生的电流。在此，将TCO层沉积到由掺杂无定形硅(a-Si)制成的选择性接触层上。通常将金属栅极印制到TCO层上以收集载流子。掺杂的无定形硅层具有过高的电阻以将硅中产生的电荷载流子传导至金属栅极。TCO层的高得多的电导率实现将载流子运输至金属栅极。这种架构例如在所谓的异质结硅技术(Silicon Hetero Junction-J技术)中使用，其中以硅晶片形式存在的晶体硅位于由无定形硅制成的至少两个层之间。
通常，该TCO层基于氧化铟，例如基于掺杂锡的氧化铟(ITO)。通常寻求使TCO层具有尽可能高的透明度和尽可能高的导电性的特性。当然，这些特性显然是对立的，使得通常需要在其之间做出妥协。此外，TCO层的特性适配于位于其下方的掺杂的a-Si层和位于其上的、通常金属的层，例如使得这些层具有彼此间尽可能低的接触电阻，从而导致太阳能电池的串联电阻低。这些特性的适配有利于太阳能电池的高效率。一个挑战是分离出TCO层，其显示出非常高透明度、低电阻和低接触电阻。不幸的是，铟以及基于其的TCO层非常昂贵。此外，铟是一种稀有元素，并且仅可在有限的范围内获得。
因此，普遍寻求的是提供更便宜且更容易获得的方式来提供用于太阳能电池的TCO层。
发明内容
根据各种实施方式已经认识到：掺杂铝的氧化锌(AZO)是满足该目标的有希望的候选物。在此，特别地，关于AZO由于其较高的比电阻和快速老化的趋势并且在此显著损害效率而不适用的固有观念已经被克服。AZO的快速老化例如可以追溯到例如在所谓的湿热测试中，太阳能电池暴露在升高的温度和湿度下。例如，老化表现为比电阻的显着增加。
在该上下文中已经认识到：其中由AZO制成的一层被ITO薄薄地覆盖的层堆叠，例如作为由ITO/AZO/ITO构成的层堆叠的一部分，导致太阳能电池的效率与作为参考的ITO相当。特别地，可以理解：如果AZO层被ITO层(然后也称为覆盖层)覆盖，则其在湿热试验中少量降解或完全不降解。
在该上下文中，根据各种实施方式，考虑了太阳能电池的生产所承受的成本压力。这些成本随着工艺处理室的数量以及工艺处理室的长度而增加。这限制了增加TCO层堆叠的不同层数量的可能性。这也适用于现有的溅射设施，在这些溅射设施中会难以集成附加层的生产，这是因为这些附加层例如是在其他的工艺参数下沉积的，这些工艺参数与对溅射设备所设计的工艺参数不同。
根据各种实施方式，提供基于AZO的TCO层堆叠，例如用作太阳能电池的前触点和/或后触点，这些层堆叠实施起来更便宜，例如不必安装附加的工艺或气体分离室。
在此参考各种氧化物，例如氧化铟锡(也称为ITO)和掺杂铝的氧化锌(也称为AZO)，它们设计为透明导电氧化物(也称为TCO)。为此的描述内容同样可适用于透明导电氧化物(也称为TCO)，例如氧化氟锡(FTO)和/或氧化锑锡(ATO)。
附图说明
附图示出：
图1示出根据各种实施方式的方法的示意流程图；
图2、图3和图4示出根据各种实施方式的方法的示意图；
图5A与图5B分别示出根据各种实施方式的示意图；
图6A和图6B分别示出根据各种实施方式的真空装置；和
图7A和图7B分别示出根据各种实施方式的各种配置的太阳能电池前体的覆层。
具体实施方式
在下面详细的说明书中参考附图，附图形成说明书的一部分，并且其中示出能够实施本发明的具体的实施形式以用于说明。在此方面，相关于所描述的一个(多个)附图的取向而使用方向术语例如是“上”、“下”、“前”、“后”、“前部”、“后部”等等。因为实施方式的部件能够以多个不同的取向来定位，所以方向术语用于说明并且不以任何方式受到限制。要理解的是，在不偏离本发明的保护范围的情况下，可以使用其他的实施方式并且可以进行结构上的或逻辑上的改变。要理解的是，只要没有特殊地另外说明，就可以将在此描述的不同的示例性实施方式的特征互相组合。因此，下面详细的描述不应被理解为限制性的意义，并且本发明的保护范围通过所附的权利要求来限定。
在本说明书的范围内，术语“连接”、“联接”以及“耦联”用于描述直接的和间接的连接(例如欧姆和/或导电，例如导电连接)、直接的或间接的联接以及直接的或间接的耦联。在附图中，只要是适当的，相同的或类似的元件设有相同的附图标记。
下面描述了涉及在此的描述内容和附图所示内容的各种示例。
示例1是一种用于对太阳能电池前体(在本文中也称为太阳能电池前躯体、太阳能电池前级、太阳能电池层堆或太阳能电池衬底)进行工艺处理(例如覆层和/或借助于连续方法、例如在线覆层)的方法(例如用于在太阳能电池前体上沉积一层或多于一层)，该方法包括：在太阳能电池前体上形成透明导电的第一层(例如，与太阳能电池前体物理接触)；在太阳能电池前体上形成一层或多于一层的透明导电的第二层(例如，与第一层和/或太阳能电池前体物理接触)；其中第一层具有氧和铟(例如，由铟与氧制成的化学化合物，并且优选为由铟与氧制成的化学化合物的第一掺杂剂)，并且其中第一层还具有锌和/或铝(例如，由氧与锌制成的化学化合物和优选由氧与锌制成的化学化合物的第二掺杂剂，例如铝)；其中该第二层或每个第二层具有氧并具有比第一层更大份额(例如更大浓度)的出自铟、铝和/或锌中的一种或多种，和/或更小的份额梯度。
示例2是用于对太阳能电池前体进行工艺处理的方法(例如，根据示例1)，该方法包括：向太阳能电池前体发射具有锌和氧的第一材料流；向太阳能电池前体发射具有铟和氧的第二材料流；其中第一材料流的发射和第二材料流的发射使得由此形成(例如均质的)材料混合物(也简称为混合物)，太阳能电池前体通过该材料混合物被覆层，该材料混合物是透明且导电的并且具有如下份额的铟，该份额的铟沿着远离太阳能电池前体的方向(例如，层厚度的方向)和/或沿着远离衬底的路径(例如沿着层厚度的方向)(例如连续地)增加或下降，该路径扩展超过5nm(例如，超过10nm，例如超过15nm)，其中该材料混合物例如至少具有铟、锌和氧和/或该材料混合物提供第一层。
示例3是一种太阳能电池(优选借助于根据示例1或2的方法制造)，其包括：半导体(例如，作为衬底)，优选提供半导体结；半导体之上的透明导电的第一层(例如，与半导体物理接触)；半导体之上的一个或多个透明导电的第二层(例如，与半导体和/或第一层物理接触)；其中第一层具有氧和铟(例如，由铟与氧制成的化学化合物，和优选为由铟与氧制成的化学化合物的第一掺杂剂)，并且其中第一层具有锌和/或铝(例如，由氧与锌制成的化学化合物和优选由氧与锌制成的化学化合物的第二掺杂剂，例如铝)；其中该第二层或每个第二层具有氧和比第一层更大份额的出自铟、铝和/或锌中的一种或多于一种，和/或更小的份额梯度。
示例4是示例1至3中的任一个，其中用于形成第一层的第一材料流和用于形成第二层的第二材料流相互渗透和/或暴露于相同的工艺气体(例如，该工艺气体的相同的化学组分和/或其相同的压力)。这优化了覆层特性。
示例5是示例1至4中的任一个，其中第二层具有由氧与铟或锌制成的化学化合物和优选地具有由氧与铟制成的化学化合物的第一掺杂剂，例如锡。这优化了覆层特性。
示例6是示例1至5中的任一个，其中用以形成第一层的第一速率(例如，表示为单位时间的材料量)大于用以形成第二层的第二速率(例如，表示为单位时间的材料量)。这优化了成本效益比。
示例7是示例1至6中的任一个，其中第一层设置在太阳能电池前体和第二层之间，或者其中第二层设置在太阳能电池前体和第一层之间。
示例8是示例1至7中的任一个，其中第一层和/或第二层与太阳能电池前体的半导体和/或半导体的氧化物物理接触。这优化了电覆层特性。
示例9是示例1至8中的任一个，其中第二层包括氧与出自铟、铝和/或锌中的一个或多个制成的化学化合物。这优化了覆层特性，例如在导电性方面。
示例10是示例1至9中的任一个，其中第一层具有由铟和锌或它们与氧的化学化合物(即它们的氧化物)制成的均质的混合物。这优化了覆层特性，例如在导电性方面。
示例11是示例1至10中的任一个，其中第二层不含锌。这优化了覆层特性，例如在光学特性方面。
示例12是示例1至11中的任一个，其中第二层具有比第一层更大的电导率。这优化了覆层特性，例如在导电性方面。
示例13是示例1至12中的任一个，其中第二层具有比第一层更大的透射系数。这优化了覆层特性，例如在效率方面。
示例14是示例1至13中的任一个，其中具有第一层和第二层的太阳能电池前体的覆层(例如层堆叠)优选在600nm波长下具有小于1％的反射系数。这优化了覆层特性，例如在效率方面，和/或可以借助于氧气流量进行调节。
示例15是示例1至14中的任一个，其中第一层和/或第二层具有由铟与氧制成的化学化合物的第一掺杂剂，其中第一掺杂剂优选具有锡和/或锡和/或锆和/或钛和/或铈和/或钨，或由其(例如这些不同化学元素中的两种或更多种的组合)构成。这优化了覆层特性，例如在电特性方面。
示例16是示例1至15中的任一个，其中第二层具有比锌更多的铟和/或比铝更多的铟。这优化了覆层特性，例如在使用寿命方面。
示例17是示例1至16中的任一个，其中第一层借助对优选为陶瓷的第一溅射靶进行雾化来形成和/或其中第二层借助对优选为陶瓷的第二溅射靶进行雾化来形成。这优化了覆层特性，例如在制造成本方面。
示例18是示例1至17中的任一个，其中第一层具有比第二层更大的层厚度(沿着远离太阳能电池前体的方向的扩展)，其中例如第一层具有的层厚度至少是第二层的层厚度的两倍和/或具有大于约50纳米(例如，约80纳米)的层厚度。这优化了覆层特性，例如在成本效益比方面。
示例19是示例1至18中的任一个，其中第一层设置在第二层和太阳能电池前体之间，和/或其中第二层具有比第一层更高份额的铟。这优化了覆层特性，例如在使用寿命方面。
示例20是示例1至19中的任一个，其中太阳能电池前体在其上形成第一层和/或第二层的一侧覆盖有透明导电的附加的第二层(其中优选第一层设置在第二层和附加的第二层之间，和/或其中优选地附加的第二层设置在第一层和太阳能电池前体之间)；其中附加的第二层具有比第一层更大份额的铟或锌；其中例如附加的第二层物理接触第二层或第一层。这优化了覆层特性，例如在太阳能电池前体的附着力和/或损害方面。
示例21是示例1至20中的任一个，其中第二层具有比第一层和/或比附加的第二层更小份额的锡和/或铝。这优化了覆层特性，例如在电特性方面。
示例22是示例1至21中的任一个，其中太阳能电池前体或太阳能电池具有半导体结。
示例23是示例1至22中的任一个，其中半导体结包括多个层，这些层具有硅和/或其结晶度(固体中的结构有序的程度，例如表示为晶体的份额)彼此不同，和/或在由无定形硅制成的两个层之间具有由结晶硅制成的层。这优化了制造成本。
示例24是示例1至23中的任一个，其中太阳能电池还具有金属化部，该金属化部(例如电和/或物理地)接触第二层，和/或该金属化部(例如电和/或物理)接触太阳能电池前体的具有第一层和第二层的覆层(例如，层堆叠)。这优化了覆层特性，例如在电接触方面。
示例25是示例24，其中金属化部具有欧姆彼此耦合的条带和/或设置到在第二层中形成的沟槽中。这改善了电特性。
示例26是示例1至25中任一个，其中第一层具有在第一层的扩展之上连续下降(例如，朝向或远离太阳能电池前体)的锌份额，其中该扩展大于15nm。
示例27是示例1至26中任一个，其中当运输太阳能电池前体时(在此期间)，在太阳能电池前体之上形成第一层；和/或其中当运输太阳能电池前体时(在此期间)，在太阳能电池前体之上形成第二层。
示例28为示例1至27中的任一项，其中在一个或多于一个的第二层中，至少一个第二层TCO2设置在衬底和第一层TCO1之间；和/或具有比锌(和/或比锡)更多的铟(例如按份额，例如以原子百分比或质量百分比表示)；和/或基本上由ITO构成(即，例如其50％或更多，例如75％或更多，例如90％或更多，例如95％或更多，例如100％)。
示例29是示例1至28中的任一个，其中第一层TCO1具有锌和/或铝，优选地以比第二层TCO2更大的与铟的比(比例)。
示例30是示例1至29中的任一个，其中一个或多个第二层TCO2包括至少两个第二层TCO2，第一层TCO1设置在该至少两个第二层之间；其中第一层具有比两个层中的该第二层或每个第二层更大的厚度，例如作为两个第二层的附加的第二层，其中例如第一层设置在第二层和附加的第二层之间。
示例31是示例1至30中的任一个，其中一个或多个第二层TCO2中的该第二层或每个第二层(例如两个第二层中的每个)具有比锌或锡更多的铟(例如按份额，例如原子百分比或质量百分比表示)，例如铟的含量是锌的两倍以上；和/或其中一个或多个第二层TCO2中的该第二层或每个第二层(例如，两个第二层中的每个)为至少10nm。
示例32是示例1至31中的任一个，其中用以形成第一层(例如具有AZO或由AZO构成)的第一速率(例如，以每单位时间的材料量表示)大于用以形成第二层的第二速率(例如，以每单位时间的材料量表示)，例如大于第二速率的两倍。这优化了成本效益比。
示例33是示例1至32中的任一个，其中该第二层或每个第二层具有大于5nm(例如10nm或15nm)的厚度或小于第一层的厚度；和/或其中第二层具有铟梯度，该铟梯度远离衬底而减小和/或在超过5nm(例如10nm或15nm)的厚度之上扩展。
本文参考了关于参考中化学元素或材料的份额的各种表示，其中参考包括化学元素或材料。份额可以表示为
-参考的总质量的份额(也称为质量份额，例如以重量％(gew％)表示)，
-参考的总体积的份额(也称为体积份额，例如以体积％(vol％)表示)，
-参考的物质量的份额(也称为物质量份额，例如以at％表示)，或
-作为浓度(例如以单位体积的原子数表示，例如以at/cm3为单位)。
例如，具有化学元素或材料的主体(例如溅射靶或层)可用作参考，或具有该化学元素或材料的均质材料混合物可用作参考。
关于层形成工艺，在此示例性参考所谓的溅射。术语“溅射”表示借助于等离子体对材料(也称为覆层材料或靶材)进行雾化。覆层材料的雾化组成部分(例如各个原子和/或离子)彼此分离，在此形成材料流并且例如可以沉积在别处以形成层。溅射可以借助所谓的溅射设备来进行，溅射设备可以具有一个或多于一个的磁体系统(然后也称为磁控管)。覆层材料可以借助于所谓的溅射靶(也简称为靶)来提供，该靶例如可以是管性的(于是也称为管形靶)或板形的(也称为板形靶或平面靶)。为了产生等离子体，可以将电压(也称溅射电压)施加到溅射靶(也简称靶)处，使溅射靶作为阴极来操作。即使溅射电压具有交流电压，也通常保留阴极的术语。
为了进行溅射，可将溅射靶设置在真空工艺室(也简称为工艺室或真空室)中，使得溅射可以在真空中进行。为此，可以在溅射期间调整或调节真空工艺室内的环境条件(工艺参数)(例如工艺压力、温度、气体组分等)。例如，可以在工艺室内提供工艺气体，该工艺气体表示形成等离子体的气体或形成等离子体的气体混合物。例如，工艺室可以气密、防尘和/或真空密封地设计或是如此设计的，使得可以在工艺室内提供(例如根据预定值)具有预定组分(也称为工作气氛)或预定压力(也称为作为工作压力或工艺压力)的气体气氛，例如真空。
等离子体可以借助于工艺气体(也称为形成等离子体的气体)形成。根据各种实施方式，工艺气体可具有反应惰性的气态材料，换言之，其仅参与很少的化学反应或不参与化学反应。工艺气体例如可以是或由所使用的靶材限定，并且可以适配于此或是适配于此的。例如，工艺气体可具有不与靶材反应成固体或是甚至相对于其呈惰性的气体或气体混合物。工艺气体例如可以具有一种惰性气体(例如氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气)或多种惰性气体。如果反应气体用作工艺气体或其组成部分，则反应气体可具有比工艺气体更高的化学反应性，例如关于靶材。换言之，雾化的靶材与反应气体(如果存在的话)的反应比与工艺气体的反应(例如如果其与工艺气体完全发生化学反应)更快(即每单位时间更多的反应产物)。反应气体和工艺气体可以作为工艺气体(例如作为气体混合物)一起或分开地输送，例如借助于气体输送设备。
可以理解的是：本文针对溅射的描述内容可以类似地适用于任意其他的覆层工艺，例如物理气相沉积，其中靶材在室温下作为固体材料存在。例如，物理气相沉积(例如溅射)是指：将靶或覆层材料的化学组分转移到待形成的层中。在使用反应气体时，可以形成具有靶材和反应气体的反应产物的层。
与CVD(化学气相沉积)相反，在PVD(物理气相沉积)中，例如在溅射中，首先将固体材料转化为气相(也称为气体相或蒸气)并借助于该气相形成层。在PVD中，靶材的气相可以任选地(例如在反应性PVD的情况下)与反应性气体化学反应(例如于是也称为反应性PVD或反应性溅射)成化学化合物，反应性气体构建到层中或者形成层。因此，在PVD的化学反应中，两种或更多种材料结合成化学化合物。
例如，借助于溅射形成半结晶至无定形的硅薄膜，该硅薄层借助于随后的高温步骤被后处理以进行掺杂和/或结晶(所谓的“固相结晶”)。
半导体结(也称为p-n结)可以理解为两个具有相反掺杂的半导体接触的边界面。例如，在半导体结处，掺杂从正(p)变为负(n)。
本文参考一种方法和一种真空装置(例如其真空系统)，其例如被设计用于执行对结合太阳能电池前体作为示例性衬底(也称为太阳能电池前躯体或称作为部分工艺处理的太阳能电池)进行处理的方法。太阳能电池前体可具有预工艺处理的晶片或由其构成。替代地或附加地，太阳能电池前体可以具有太阳能电池层堆叠(例如，具有半导体结)。可以理解的是：针对太阳能电池前体的描述内容可以适用于任何其他的如下衬底，该衬底具有半导体和/或由一种或多于一种(例如无定形)半导体而覆层，半导体优选地具有硅。关于覆层和/或关于处理还可以理解的是：针对太阳能电池前体(或衬底)的具体侧(例如后侧或前侧)的描述内容可以类似地适用于太阳能电池前体(或衬底)的相应的相对置的侧(于是为前侧或后侧)。
图1以示意性流程图示出根据各种实施方式，例如根据示例1至25之一的方法100。
在太阳能电池前体上形成101透明导电的第一层(也称为第一TCO层)和/或在太阳能电池前体上形成103透明导电的第二层或每个透明导电的第二层(也称为第二TCO层)优选地在真空中进行。
第一TCO层例如可以具有作为由铟和氧制成的化学化合物的氧化铟(IO)，其中氧化铟优选掺杂有锡作为第一掺杂剂(于是也称为ITO)。可以理解的是：替代与或除了锡之外，铈和/或钨也可以用作第一掺杂剂。这产生会对于太阳能电池特性有利的其他电学和光学特性。
第一TCO层例如可以具有作为由锌和氧制成的化学化合物的氧化锌(ZnO)，其中氧化锌优选掺杂有作为第二掺杂剂的铝(于是也称为AZO)。
例如，第一TCO层可以具有由氧化铟(例如ITO)和氧化锌(例如AZO)制成的(例如均质的)混合物和/或铟或锌份额中的梯度(即逐渐变化)，其中梯度例如指向或远离第二TCO层的方向。
根据各种实施方式，第一TCO层提供为所谓的混合层，该混合层具有ITO和AZO的(例如均质的)混合物或由其形成。
在第一TCO层的第一示例性实施方式中，其铟份额(也称为In份额)可以在大约5％到大约95％的范围内和/或具有在从大约1at％/nm到至少30at％/nm的范围内的、例如约4at％/nm的梯度。例如，梯度可以指向或远离第二TCO层的方式和/或在第一TCO层中在大约1nm到至少15nm的范围之上扩展。
在第一TCO层的第一或第二示例性实施方式中，其锌份额(也称为Zn份额)可处于约5％至约95％的范围内和/或可具有约1at％/nm直到至少30at％/nm的范围内、例如约4at％/nm的梯度。例如，梯度可以指向或远离第二TCO层，和/或在第一TCO层中在大约1nm到至少15nm的范围之上扩展。
在第一TCO层的第一、第二或附加的第二示例性实施方式中，其铝份额(也称为Al份额)可以在约0％至约2％的范围内和/或具有从约1at％/nm到至少30at％/nm的范围内的、例如约4at％/nm的梯度。替代地或附加地，可以使第一TCO层中的铝与锌的比(比例)在第一TCO层的彼此相对置的侧上被设计成为相同。例如，梯度可以指向或远离第二TCO层，和/或在第一TCO层中在大约1nm直到至少15nm的范围之上扩展。
在第一TCO层的第一、第二、附加的第二或第四示例性实施方式中，其锡份额(也称为Sn份额)可以在从大约0at％到大约10at％的范围内和/或具有从约1at％/nm到至少30at％/nm的范围内的、例如约4at％/nm的梯度。替代地或附加地，第一TCO层中的锡与铟的比(比例)在第一TCO层的彼此相对置的侧上被设计成相同。梯度例如可以指向或远离第二TCO层，和/或在第一TCO层中在大约1nm直至至少15nm的范围之上扩展。
在第一配置中(参见图7A)，例如当第一TCO层被设计为中介层和/或第二TCO层被设计为保护层时，第一TCO层可以设置在第二TCO层和太阳能电池前体之间。
在第二配置中(参见图7B)，例如当第一TCO层被设计为保护层和/或当第二TCO层被设计为中介层时，第二TCO层可以设置在第一TCO和太阳能电池前体之间。
在方法100的示例性的实施方式中，借助于双管形磁控管或并排设置的两个管形磁控管在真空中(例如在工艺室中)在线沉积ITO-AZO层堆叠。为了形成层堆叠，至少彼此相随地沉积两个TCO层(也称为第一和第二TCO层)。两个TCO层中的第一层具有铟、锌、锡、铝和氧。两个TCO层中的第二层具有铟、锡和氧或具有锌、铝和氧。
第一TCO层例如可以作为由ITO和AZO制成的混合层来提供或是由其提供的。替代地或附加地，第二TCO层可以由ITO构成或由AZO构成。
根据各种实施方式，因此提供了一种在线覆层方法100以沉积透明导电的层堆叠(也称为TCO层堆叠)，该层堆叠具有至少两个彼此相邻(例如彼此接触的)层TCO1和TCO2。第一层至少由元素A、B和O构成。A和B代表两种不同的金属或半金属，例如In和Zn。O代表氧。TCO2层至少由元素B和氧构成。
根据各种实施方式，因此提供了一种在线覆层方法100以沉积透明导电层堆叠，其中该层堆叠借助于溅射至少两个陶瓷溅射靶(也简称为靶)而形成，其中这两个靶在其化学组分方面彼此不同，并排设置并安装在同一工艺室中，该工艺室的蒸气波瓣叠加，使得形成两个相邻的层TCO1和TCO2。优选地，在从两个相邻的靶沉积层时，层TCO1的厚度大于从空间上彼此进一步分离并设置在两个不同的工艺室中的两个靶中沉积层的厚度。
可选地，具有两个彼此相邻(例如彼此接触)的层TCO1和TCO2的TCO层堆叠可以被设计为抗反射层。然后，优选地在约500nm至约700nm范围内的波长下，TCO层堆叠可具有小于约10％(例如，小于约5％或小于约1％)的反射系数。这通过调整TCO层堆叠的折射率和层厚度来实现。
在形成第一TCO层和/或第二TCO层时，可以例如沿着运输方向111r(参见图2)运输太阳能电池前体，和/或在例如提供真空室802(见图6A和图6B)中所提供的真空中运输。
图2以示意性侧视图或横截面图示出根据各种实施方式200的、例如根据示例1至25中任一个的方法100，其例如涉及用于实施第一配置。
太阳能电池前体202可具有以第一TCO层TCO1覆层的侧202o(也称为待覆层的侧)。例如，待覆层的侧可以是太阳能电池前体202的前侧或后侧。在待覆层的侧202o上，可以暴露太阳能电池前体的半导体或半导体的氧化物。
第一TCO层TCO1可以借助于第一材料源104来形成，第一材料源被设计用于将第一材料流104s发射到太阳能电池前体202。第一材料源104可以具有第一靶材M1或由其构成，该第一靶材呈第一溅射靶的形式(例如AZO溅射靶)。可借助于等离子体雾化第一溅射靶，以发射第一材料流104s。第一靶材M1例如可以具有氧化锌或尤其构成，例如AZO。
第二TCO层TCO2可以借助于第二材料源106来形成，第二材料源被设计用于将第二材料流106s发射到太阳能电池前体202。第二材料源106可以具有第二靶材M2或由其构成，该第二靶材例如呈第二溅射靶的形式(例如ITO溅射靶)。第二溅射靶可以借助于等离子体雾化，以发射第二材料流104s。第二靶材M2可以例如具有氧化铟(IO)或由器构成，例如ITO。
第二材料流106s的一些部分可以有助于第一TCO层TCO1的形成。为此，第一材料流104s和第二材料流106s可以相互渗透。显然地，渗透产生由铟、锌和氧制成的均质混合物，例如由氧化铟和氧化锌制成的均质混合物，例如由ITO和AZO制成的均质混合物。混合改进了覆层特性。
通过将第一靶材M1和第二靶材M2彼此靠近设置来促进该渗透。例如，第一靶材M1距第二靶材M2的间距(也称为TT间距)可以小于太阳能电池前体202距第一靶材M1和/或第二靶材M2的间距。替代地或附加地，第一靶材M1距第二靶材M2的间距可以小于约0.5米，例如小于约0.3米，例如小于约0.2米，例如小于约0.1米，例如小于约0.05米。这有助于材料的混合。在作为优选的覆层源的管形磁控管的情况下，TT间距可以是并排设置的两个管形靶的靶表面之间的间距。
第一TCO层TCO1在太阳能电池前体202附近可以比在第二TCO层TCO2附近具有更大份额的第一靶材M1，即其第一靶材M1的份额朝向太阳能电池前体202而增加。替代地或附加地，第一TCO层TCO1在太阳能电池前体202附近可以具有比在第二TCO层TCO2附近更小份额的第二靶材M2，或者不具有第二靶材M2。
在实施方式200的示例性实施例中，由ITO制成的第二TCO层TCO2可以形成在第一TCO层TCO1上，该第一TCO层具有朝向第二TCO层TCO2增加的ITO与AZO的比(比例)。这以低成本减缓了第一TCO层TCO1的老化过程。
图3以示意侧视图或横截面图示出了根据各种实施方式300，例如根据示例1至25之一的方法100。根据实施方式300，例如替代或除了实施方式200之外，可以在借助第二靶材M2进行覆层之前借助于第一靶材M1进行覆层。
两个材料流104s、106s的一些部分311可以有助于第一TCO层TCO1的形成。为此，两种材料流可以相互渗透。这简化了方法。
第一TCO层TCO1在太阳能电池前体202附近可以比在第二TCO层TCO2附近具有更大份额的第一靶材M2。替代地或附加地，第一TCO层TCO1在太阳能电池前体202附近可以具有比在第二TCO层TCO2附近更小份额的第二靶材M2。
在实施方式300的示例性实施例中，AZO层可以形成为第一TCO层TCO1下方的第二TCO层TCO2。这进一步降低了方法成本。
图4以示意侧视图或横截面图示出了根据各种实施方式400的、例如根据示例1至25中任一个的方法100，其例如涉及与实施第二配置。
实施方式400可以包括：借助多个第二TCO层(TCO2)覆盖太阳能电池前体202，例如彼此物理接触，或在它们之间设置第一TCO层(TCO1)。每个第二TCO层例如可以借助于第一靶材M1或第二靶材M2来形成。在覆层过程中，第一靶材M2与第一靶材M2可至少在一点处混匀，使得利用材料混合物对太阳能电池前体202覆层，该材料混合物是透明且导电的并且具有铟份额，该铟份额沿着远离太阳能电池前体的方向连续增加或减少。
在实施方式400的示例性实施例中，ITO层可以形成为第一TCO层TCO1上的第二TCO层。这减缓了仅用第一层TCO层TCO1来覆层的太阳能电池的老化过程。
图5A和图5B分别以示意图示出了根据各种实施方式、例如根据示例1至25中任一个的示意图，以500a和500b表示。示出了用于比较的两个示例性的层堆叠的化学组分的空间分布，该层堆叠的每个借助于两个溅射靶形成，例如形成为管形阴极，其中一个溅射靶由ITO制成(也称为ITO溅射靶材)，另一溅射靶材由AZO制成(也称为AZO溅射靶材)。
以500a表示的示意图示出第一种情况：两个溅射靶彼此靠近地设置，使得由ITO和AZO制成的两个材料流彼此渗透。以500b表示的示意图示出第二种情况：两个溅射靶彼此远离地设置，使得由ITO和AZO制成的两个材料流彼此分离(例如气体分离)。例如，在第二种情况下，两个溅射靶可以设置在彼此气体分离的工艺室中。
借助于光学辉光放电光谱(GD-OES)测量层堆叠的化学元素的光发射。在辉光放电光谱学中，借助于辉光放电的离子轰击来剥离待检查的覆层(例如层堆叠)。在此剥离的覆层元素通过辉光放电而激发，并发射元素特定的特征性辐射，该辐射以时间分辨的方式来测量。在此，时间是对随着时间移动到覆层中的测量位置的量度，这在这种情况下是对沿着层厚度的位置的量度。元素的特征性辐射的强度是对层堆叠中元素的量的量度。元素的强度越高，其在层堆叠中的份额(例如浓度)就越高。
在以500a和500b表示的示意图中绘制出了每个元素铟、锡、铝、锌、氧、硅和钠的光学强度与沿着具有第一TCO层和第二TCO层的覆层的层厚度的位置之间的关联关系。
以500b表示的示意图中的覆层是通过在第一工艺室中将大约85nm(纳米)的AZO沉积到玻璃衬底上的方式而形成的。直接在其之上在与第一工艺室气体分离的第二工艺室中将大约20nm的ITO沉积在AZO上。AZO和ITO溅射工艺的两个材料流(直观地也称为蒸气波瓣)由于在彼此气体分离的工艺室中的沉积而不显示出任何渗透(叠加)。因此，以500b表示的示意图在12nm和22nm之间示出了锌强度的增加和铟强度的降低进而示出了它们的浓度。
铟和锌在层厚度的范围内——在示例性的情况下在此在12nm和22nm之间的层厚度范围内的这种叠加实际上表明可能已经形成了具有铟、锌和氧的混合层。当然，必须考虑测量方法的空间分辨率极限，该测量方法剥离了直径约为4毫米的表面。此外，层堆叠由于辉光放电而没有被完美均质地去除。这形成了凹陷部，即所谓的溅射沟槽，这可能引起：尽管两个层之间的边界面尖锐，但是在相同时间点可以测量一层与另一层的元素的强度。相同的内容适用于边界面的粗糙度。
这与以500b表示的示意图中的在102nm和120nm之间范围内的玻璃和AZO之间的边界面类似。在那里，尽管玻璃和AZO层之间存在尖锐的边界面，但仍对硅和锌的光发射进行了测量。
如果从强度曲线清除了这些影响，则在20nm处，铟强度会突然急剧下降，而锌强度会突然急剧增加，这是由于AZO和ITO溅射工艺彼此空间分离而产生的。因此，锌和铟的强度非突然增加或减少的原因是由于测量方法导致的。
以500a表示的示意图中的层堆叠是借助于在相同的工艺室中、例如从双管形磁控管从该两个紧密设置的溅射靶(例如管形阴极)溅射而形成的。管形阴极的这种接近有利于它们的蒸气波瓣叠加，即相互渗透并且在此混合。例如，两个溅射靶的靶表面彼此的间距可以小于太阳能电池前体202距靶表面的间距。替代地或附加地，溅射靶的两个靶表面彼此之间的间距可以小于约0.5米，例如小于约0.3米，例如小于约0.2米，例如小于约0.1米，例如小于约0.05米。这有利于材料的混合。
对于20nm的AZO层厚度而言AZO溅射靶的覆层速率和对于90nm的ITO层厚度而言ITO溅射靶的覆层速率以实验的方式并且分别单独地在玻璃上求出进而进行调整。以500a表示的示意图示出了在0nm和25nm之间铟和锌的存在。同时测量锌和铟的强度的范围在25nm处明显大于以500b表示的示意图中示出的大约10nm的范围。
这些数据表明：材料流的渗透有利于形成用以对太阳能电池前体覆层的混合物，其中该混合物具有铟、锌和氧，并且优选还具有由铟和氧制成的化学化合物的第一掺杂剂和/或由锌和氧制成的化学化合物的第二掺杂剂。
借助于以下参数可以影响来自两个溅射靶的材料流(例如ITO和AZO)的混合：
-材料流的渗透程度；
-两种靶材(例如溅射靶)彼此间的间距；
–渗透两种靶材(例如溅射靶)的磁场的对准；
-等离子体的空间分布，借助于该等离子体将两种靶材(例如溅射靶)雾化；
-两种靶材之间的物理的气体分离(例如分离壁或气体分离室)。
混合层的形成例如可以在以下情况中被抑制，
-如果工艺室沿运输方向加长，从而增加了两个溅射靶的间距；
-如果两个溅射靶的磁场向外对准室壁；
-如果在两个溅射靶之间装入分离壁直至衬底；
-借助于将附加的工艺和气体分离室装入溅射设置中，以对层沉积进行充分空间分离。
但是，这会增加具有加长的溅射室的溅射设施的成本。设施长度也变大，这通常是不期望的。分离可以降低溅射材料的蒸汽利用率，从而降低溅射到室壁和分离壁上的速率。这增加了覆层成本。
根据各种实施方式，已经交付的溅射设施或刚刚出售的溅射设施可以以低成本来改装，以沉积ITO和AZO层，例如无需对其进行扩展。通过使用更便宜的AZO靶可以节省显著的靶成本。可以在相同的真空室(也称为真空工艺室或工艺室)中溅射具有一个或多个由两种不同的TCO——例如ITO和AZO——制成的混合层的层堆叠。这简化了再进一步改进太阳能电池特性。由于可以使用更少的工艺室或更窄的工艺室，所以可以更便宜地制造溅射设施。混合层还有助于TCO层堆叠的附着性和湿热稳定性。
图6A和图6B分别以示意侧视图或横截面图示出根据各种实施方式、例如根据示例1至25中任一个的真空装置600a和600b。真空装置600a和600b具有真空室802和用于沿运输方向111r在真空室802中运输太阳能电池前体202的运输设备(未示出)。
下面的表格描述了两个比较示例中的特性，其中第一TCO层堆叠AZO/ITO(220303#11)在两个单独的工艺室802中被沉积(情况2，参见真空装置600b)和第二层堆叠(220223#5)在刚好一个工艺室802中被沉积(情况1，参见真空装置600a)，例如借助于两个彼此靠近设置的管形磁控管。管形磁控管之一具有AZO的陶瓷靶，另一管形磁控管具有ITO陶瓷管形靶。
在此，适配用于形成TCO层堆叠220303#11的工艺参数，使得其覆层特性与TCO层堆叠220223#5的覆层特性的差异尽可能小。可见的是：用于形成TCO层堆叠220303#11的工艺参数在两个工艺室的工艺气体中的含氧量不同，这使生产变得更加困难。
相反，TCO层堆叠220223#5的形成可以暴露于相同气压和/或相同工艺气体组分，而不必承受覆层特性的损害。这使制造更加容易。更一般地说，从这些数据中得出：铟、锌和氧(例如ITO和AZO)的混合可以改善覆层特性，从而弥补了不太有利的制造条件。
图7A和图7B分别示出了各种配置中的太阳能电池前体的覆层。左侧示出了覆层的基本配置700a和700b，其具有第一TCO层TCO1和第二TCO层TCO2，并且右侧示出了通过为覆层添加附加的第二TCO层TCO2而实现的对基本配置700a和700b的变型601。例如，两个第二TCO层TCO2可以彼此接触或者每个都接触第一TCO层TCO1。两个第二TCO层TCO2可以在其化学组分方面彼此不同，例如在锌或铟的份额方面彼此不同。例如，每个第二TCO层TCO2例如可以由AZO或ITO构成。
箭头603分别表示铟浓度增加的方向(例如层厚度方向)。
基本配置700b的变型601的示例性实施方式包括两个第二TCO层TCO2，第一TCO层TCO1设置在这两个第二TCO层之间，例如与两个第二TCO层TCO2中的一个或多个物理接触。例如，第一TCO层TCO1可以至少包括铟和氧(例如由它们制成的化学化合物)和可选的锌、锡和/或铝，或者由其构成，例如由ITO和AZO制成的混合物。替代地或附加地，两个第二TCO层TCO2中的一个或多于一个可以具有铟和氧(例如由它们制成的化学化合物，例如ITO)以及任选的锌，和/或由它们构成，和/或具有比第一TCO层TCO1更小的层厚度。
例如，两个第二TCO层TCO2中的一个(例如由ITO构成)可以与衬底(例如其半导体材料)和/或与第一TCO层TCO1(例如由ITO和AZO制成的混合物构成)物理接触。这改进了第一TCO层TCO1在衬底(例如其半导体材料)处的附着。替代地或附加地，第一TCO层TCO1(例如，由ITO和AZO制成的混合物构成)可以设置在两个第二TCO层TCO2(例如由ITO构成)之间和/或与其物理接触。这改进了在衬底处的附着和第一TCO层TCO1的寿命。
替代地或附加地，太阳能电池前体202附近的第一TCO层TCO1可以具有比第二TCO层TCO2附近更小份额的第二靶材M2，或者不包括第二靶材M2，第二靶材例如可以具有氧化铟(IO)——例如ITO，或可以由其构成。
方法100的示例性实施方式(通过该方法形成基本配置700a、700b的变型601)借助于沿着衬底的运输方向依次设置的四个靶(例如借助于两个双管形磁控管提供)来执行，其中至少两个(例如直接彼此相对置的)靶彼此不同(例如它们的化学组分和/或它们的雾化速率)和/或其中两个或三个靶一致(例如化学组分和/或雾化速率)。
四个靶中的例如第一靶和/或第二靶可以具有第二靶材M2。替代地或附加地，四个靶中的设置在第一和第二靶之间的一个或多于一个的靶可以具有第一靶材M1。
用以雾化靶材的速率(也称为雾化速率)越大，用于形成层的速率就越大(也称为覆层速率)。关于层的形成，层的所得层厚度是雾化速率和形成层的持续时间(也称为覆层持续时间)的函数。如果衬底以恒定的运输速度运输，则覆层持续时间是靶材数量的函数，该靶材以该雾化速率被雾化并且通常沿运输方向依次设置。基于此，具有一层或多于一层的第一TCO层TCO1和一层或多于一层的第二层TCO2的层堆叠中的材料(例如可任选掺杂的化学化合物，例如AZO)的材料量同样可表示为层的厚度(也称为层厚度等效)，这些层在其由该材料的材料量构成的情况下会形成。层厚度等效允许更好地比较层堆叠的组分，即使材料是部分混合的也如此。
这以示例性的层堆叠进行解释，该层堆叠具有位于两个第二TCO层TCO2(由ITO构成)之间的第一TCO层TCO1(由ITO和AZO制成的混合物构成)(也称为ITO/ITO+AZO/ITO堆叠)。ITO/ITO+AZO/ITO堆叠例如可以具有AZO的层厚度等效dAZO，该层厚度等效设置在两个彼此分离的ITO层厚度等效dITO之间。层厚度等效dAZO例如可以处于约30nm至约100nm的范围内，例如70nm，和/或大于层厚度等效dITO。替代地或附加地，层厚度等效dITO可以例如处于约5nm到约30nm的范围内，例如15nm。
如果要使得在两个第二TCO层TCO2(例如由ITO构成)之间具有例如第一TCO层TCO1(例如由ITO和AZO制成的混合物构成)的层堆叠中的AZO量变大，则这可以通过以下方式来实现：即增加由AZO制成的靶材的数量和/或用以雾化AZO的等离子体转化的电功率。
例如，ITO/ITO+AZO/ITO堆叠可以借助于两个双管形磁控管来形成，在这两个双管形磁控管之间可选地设置室壁(例如隔室分离壁)，并且其中每个双管形磁控管具有两个靶。两个双管形磁控管可具有数量kAZO个由AZO制成的靶和数量kITO个由ITO制成的靶，其中kAZO＝1或kAZO＝2且kITO＝4-kAZO。每个由AZO制成的靶可以设置在由ITO制成的靶中的两个之间并且设计用于：与由ITO制成的靶中的至少一个靶一起例如通过以下方式形成由ITO和AZO制成的混合物：即由该靶发射的材料流相互渗透。例如，两个双管形磁控管中的只有一个或每个可以具有由ITO制成的靶和由AZO制成的靶，该靶发射的材料流相互渗透，例如根据以下顺序设置：ITO/AZO-AZO/ITO或ITO/ITO-AZO/ITO或ITO/AZO-ITO/ITO。两个双管形磁控管可以任选地暴露于相同的工艺气体化学组分(例如，具有分子氧或由分子氧形成)和/或相同的工艺气体压力。例如，真空室的每个隔室可以使用两个管形靶，这些管形靶设置在隔室中和/或暴露于作为工艺气体的分子氧。
可以理解的是：在此示例性地针对AZO的描述内容一般性类似地可适用于第一靶材M1，和/或在此示例性针对ITO的描述内容一般性类似地可以适用于第二靶材M2。
层堆叠在与衬底(例如其半导体材料)的边界面处的铟(或尤其制成的化学化合物、例如氧化物、例如InO)的份额越大，层堆叠就越好地附着在衬底处。如果层堆叠具有与衬底(例如其半导体材料)接触的、由ITO和ATO制成的混合物，则混合物中铟与锡的比越大，它们之间的附着就越好。例如，当与衬底(例如其半导体材料)接触的铟(或由其制成的化学化合物，例如氧化物，例如InO)多于锌(或由其制成的化学化合物，例如氧化物，例如ZnO)时，附着显着改进。

Claims (12)

1.一种用于工艺处理太阳能电池前体(202)的方法(100)，所述方法(100)包括：
·优选地在运输所述太阳能电池前体时，在所述太阳能电池前体(202)上方形成透明导电的第一层(TCO1)；
·优选地以与所述第一层(TCO1)物理接触的方式和/或当运输所述太阳能电池前体时，在所述太阳能电池前体(202)上方形成至少一个透明导电的第二层(TCO2)，其中第二层(TCO2)设置在衬底和所述第一层(TCO1)之间并且具有比锌更多的铟；
·其中所述第一层(TCO1)至少具有铟、锌和氧；
·其中所述第二层(TCO2)具有氧和比所述第一层(TCO1)更大份额的铟。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中用于形成所述第一层(TCO1)的第一材料流和用于形成所述第二层(TCO2)的第二材料流相互渗透和/或暴露于相同的工艺气体。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中所述第二层(TCO2)与所述太阳能电池前体(202)的半导体和/或所述半导体的氧化物物理接触。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其中具有所述第一层(TCO1)和至少一个所述第二层(TCO2)的堆叠优选地在600nm的波长下具有小于10％的反射系数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(100)，其中所述第一层(TCO1)具有比所述第二层(TCO2)更大的层厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(100)，其中所述第二层(TCO2)具有由铟与氧构成的化学化合物的掺杂剂，其中所述掺杂剂优选具有锡和/或锆和/或钛和/或铈和/或钨。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(100)，其中所述第二层(TCO2)具有为锌的两倍多的铟和/或所述第二层为至少10nm厚。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法(100)，
·其中借助于雾化优选为陶瓷的第一溅射靶形成所述第一层(TCO1)，并且
·其中借助于雾化优选为陶瓷的第二溅射靶形成所述第二层(TCO2)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(100)，其中至少一个所述第二层(TCO2)包括第二层(TCO2)和附加的第二层(TCO2)，所述第一层(TCO1)设置在第二层和附加的第二层之间。
10.根据权利要求9所述的方法(100)，其中所述第一层(TCO1)具有比所述附加的第二层更大的厚度。
11.一种用于工艺处理太阳能电池前体(202)的方法(100)，所述方法(100)包括：
·向所述太阳能电池前体(202)发射具有锌和氧的第一材料流；
·向所述太阳能电池前体(202)发射具有铟和氧的第二材料流；
·其中执行所述第一材料流的发射和所述第二材料流的发射，
使得由此形成材料混合物，
·所述太阳能电池前体(202)通过所述材料混合物被覆层并且具有比锌更多的铟，
·所述材料混合物是透明且导电的，并且
·所述材料混合物具有沿远离所述太阳能电池前体(202)的方向减少的铟份额。
12.一种太阳能电池，包括：
·半导体；
·所述半导体上方的透明导电的第一层(TCO1)；
·所述半导体上方的一个或多个透明导电的第二层(TCO1)，其中一个第二层(TCO2)设置在所述半导体和所述第一层(TCO1)之间并且具有比锌更多的铟；
·其中所述第一层(TCO1)具有铟、锌和氧；
·其中所述第二层(TCO2)具有氧和比第一层(TCO1)更大份额的铟。
CN202310680571.3A 2022-06-30 2023-06-09 方法和太阳能电池 Pending CN117334778A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022116340.7 2022-06-30
DE102022116340.7A DE102022116340A1 (de) 2022-06-30 2022-06-30 Verfahren und Solarzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117334778A true CN117334778A (zh) 2024-01-02

Family

ID=86904087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310680571.3A Pending CN117334778A (zh) 2022-06-30 2023-06-09 方法和太阳能电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240006545A1 (zh)
EP (1) EP4300604A1 (zh)
CN (1) CN117334778A (zh)
DE (1) DE102022116340A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05346586A (ja) 1992-06-16 1993-12-27 Fuji Electric Co Ltd Ｉｔｏ膜およびその製造方法
CN102388467B (zh) 2009-03-18 2015-05-13 欧瑞康先进科技股份公司 串联式制造太阳能电池板的方法
US20110226320A1 (en) 2010-03-18 2011-09-22 Patrick Little Solar cell having a transparent conductive oxide contact layer with an oxygen gradient
US8975509B2 (en) 2010-06-07 2015-03-10 The Governing Council Of The University Of Toronto Photovoltaic devices with multiple junctions separated by a graded recombination layer
US20140261660A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Intermolecular , Inc. TCOs for Heterojunction Solar Cells
JP6440169B2 (ja) 2013-03-28 2018-12-19 国立研究開発法人物質・材料研究機構 有機ｅｌ素子及びその製造方法
CN205863192U (zh) * 2016-07-22 2017-01-04 研创应用材料（赣州）股份有限公司 一种采用双tco膜层的硅基异质结太阳能电池
CN208986026U (zh) 2018-09-28 2019-06-14 研创应用材料（赣州）股份有限公司 一种双tco异质结钙钛矿叠层光伏电池
CN111653644A (zh) * 2020-06-08 2020-09-11 晋能光伏技术有限责任公司 一种硅基异质结太阳能电池及其制备方法
CN114242809A (zh) 2021-12-16 2022-03-25 中威新能源(成都)有限公司 一种太阳电池及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022116340A1 (de) 2024-01-04
EP4300604A1 (de) 2024-01-03
US20240006545A1 (en) 2024-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Flexible ITO films with atomically flat surfaces for high performance flexible perovskite solar cells
JP2714247B2 (ja) マイクロ波プラズマｃｖｄ法による大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法及び装置
US7927912B2 (en) Method of forming a sputtering target
CN103210519B (zh) 用于制造电子器件的方法和电子器件
CN106068247B (zh) 涂覆的窗玻璃
US5612229A (en) Method of producing photovoltaic device
KR102065926B1 (ko) 투명 도전막을 구비한 기판의 제조 방법, 투명 도전막을 구비한 기판의 제조 장치, 투명 도전막을 구비한 기판, 및 태양전지
US20010012569A1 (en) Method for forming a zinc oxide layer and method for producing a photovoltaic device
KR20110008293A (ko) 카드뮴 주석산염을 함유한 투명 전도성 재료
CN102482796A (zh) 掺杂的透明导电氧化物
WO2011082179A1 (en) Apparatus and methods of mixing and depositing thin film photovoltaic compositions
CN110098138A (zh) 用于结合基板的装置及方法
US6413794B1 (en) Method of forming photovoltaic element
Hossain et al. A critical overview of thin films coating technologies for energy applications
Cho et al. Highly improved photocurrent density and efficiency of perovskite solar cells via inclined fluorine sputtering process
CN101521247A (zh) 制造透明导电氧化物涂层的方法
US20110067998A1 (en) Method of making an electrically conductive cadmium sulfide sputtering target for photovoltaic manufacturing
CN117334778A (zh) 方法和太阳能电池
KR20150119017A (ko) 선택적으로 도핑된 전도성 산화물 층을 가진 태양 전지 및 이의 제조 방법
JP3787410B2 (ja) 堆積膜製造方法及び光起電力素子の製造方法
US20100320456A1 (en) Method for Fabricating a Doped and/or Alloyed Semiconductor
KR20210030775A (ko) 금속 칼코게나이드 박막의 형성방법 및 이를 포함하는 전자 소자의 제조방법
US20200194609A1 (en) Solar cell with zinc containing buffer layer and method of making thereof by sputtering without breaking vacuum between deposited layers
JP2001135149A (ja) 酸化亜鉛系透明電極
Hong et al. Electron beam irradiated ITO films as highly transparent p-type electrodes for GaN-based LEDs

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination