CN1933190A - 金属合金膜的形成方法与太阳能电池的形成方法 - Google Patents

金属合金膜的形成方法与太阳能电池的形成方法 Download PDF

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Abstract

一种金属合金膜的形成方法，此金属合金膜含有至少二种金属元素，这些金属元素的含量具有一比例。金属合金膜的形成方法是，先将二金属元素分别溶解于一酸液中，以形成二种金属盐。然后，将金属盐分别溶解于一醇类溶液中，以形成二种金属醇盐。接着，以上述的比例秤取这些金属醇盐，并加水进行水合反应，以形成一金属氧化物溶液。随后，将金属氧化物溶液涂布于基材上。接着，对基材进行干燥处理步骤，并将基材置于含氢气环境中，以形成金属合金膜。

Description

金属合金膜的形成方法与太阳能电池的形成方法
技术领域
本发明涉及一种透明导电膜与光电元件的形成方法，且特别是涉及一种金属合金膜的形成方法与太阳能电池的形成方法。
背景技术
随着光电产业技术快速演进及产品功能的多样性发展，许多具有应用价值的材料已不断地被研究开发。其中，金属合金(metal alloys)膜因具有高强度、高弹性延伸率、高反弹性、高韧性、高冲击强度与高疲劳强度等特性，更是被视为未来最具有潜力的材料之一。
然而，目前在金属合金膜的制作上仍有许多问题待解决。举例来说，金属合金膜的制作非常的繁复，其需经多次的镀膜步骤才能完成。而且，在制作过程中，需依照金属熔点的不同，进行退火的控制，因此往往会造成所形成的金属合金膜的金属组成控制不易。
发明内容
因此，本发明的目的就是在提供一种金属合金膜的形成方法，能够精确的控制金属合金膜中金属元素的组成，且其方法较为简易，同时可大面积成膜。
本发明的另一目的是提供一种太阳能电池的形成方法，能够形成大面积的金属合金膜，且可提高太阳能电池的效能。
根据上述与其它目的，本发明提出一种金属合金膜的形成方法，此金属合金膜含有至少二种金属元素，这些金属元素的含量具有一比例。金属合金膜的形成方法是，先将二金属元素分别溶解于一酸液中，以形成二种金属盐。然后，将金属盐分别溶解于一醇类溶液中，以形成二种金属醇盐。接着，以上述的比例秤取这些金属醇盐，并加水进行水合反应，以形成一金属氧化物溶液。随后，将金属氧化物溶液涂布于基材上。接着，对基材进行干燥处理步骤，并将基材置于含氢气环境中，以形成金属合金膜。
依照本发明的实施例所述，上述的金属元素例如是铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、硒及锑。
依照本发明的实施例所述，上述的酸液例如是盐酸、硫酸、硝酸及磷酸。
依照本发明的实施例所述，上述的醇类溶液包括甲醇。
依照本发明的实施例所述，上述的对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥。在一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是对基材进行烘烤。在另一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥以及对基材进行烘烤。
依照本发明的实施例所述，上述的基材例如是玻璃基板。
本发明另提出一种太阳能电池的形成方法，首先在基底上依序形成金属电极及缓冲层。然后，在缓冲层上形成吸收层，而此吸收层为一金属合金膜，其含有至少二种金属元素，且这些金属元素的含量具有一比例。吸收层的形成方法是先将二金属元素分别溶解于一酸液中，以形成二种金属盐。然后，将金属盐分别溶解于一醇类溶液中，以形成二种金属醇盐。接着，以上述的比例秤取这些金属醇盐，并加水进行水合反应，以形成一金属氧化物溶液。随后，将金属氧化物溶液涂布于基材上。接着，对基材进行干燥处理步骤，并将基材置于含氢气环境中，以形成金属合金膜。继之，在吸收层形成后，在其上依序形成导电层及抗反射层。
依照本发明的实施例所述，上述的金属元素例如是铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、硒及锑。
依照本发明的实施例所述，上述的酸液例如是盐酸、硫酸、硝酸及磷酸。
依照本发明的实施例所述，上述的醇类溶液包括甲醇。
依照本发明的实施例所述，上述的对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥。在一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是对基材进行烘烤。在另一实施例中，对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥以及对基材进行烘烤。
依照本发明的实施例所述，上述的基材例如是玻璃基板。
本发明是利用溶胶-凝胶(sol-gel)法形成金属合金膜，因此其制作上较为简易。而且，本发明能够以预定形成的金属合金膜中的金属含量比例，来决定所需秤取的金属醇盐的比例，以得到具有精确的金属含量比例的金属合金膜。另一方面，由于本发明的方法能够形成大面积的金属合金膜，因此特别能够适用于需大面积的金属合金膜的应用领域中。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为依照本发明实施例的金属合金膜的形成方法的步骤流程图。
图2为依照本发明一实施例所绘示的太阳能电池的剖面示意图。
100、110、120、130、140、150：步骤
200：基底
202：金属电极
204：缓冲层
206：吸收层
208：导电层
210：抗反射层
具体实施方式
本发明是利用溶胶-凝胶(sol-gel)法来制造金属合金膜，此金属合金膜中含有至少二种金属元素，而这些金属元素的含量具有一比例。在以下实施例中，是以金属合金膜中具有二种金属元素M1、M2，且其金属元素M1、M2的比例是X∶Y为例做说明。
图1为依照本发明实施例的金属合金膜的形成方法的步骤流程图。
步骤100，提供二种金属盐M1X、M2X，其中M1、M2表金属，X表盐基。金属盐M1X、M2X的形成方法是将金属元素M1、M2分别溶解于相同的酸液中，以形成的。其中，金属元素M1、M2可例如是铜(Cu)、铟(In)、锡(Zn)、锆(Zr)、钛(Ti)、银(Ag)、锌(Zn)、镓(Ga)、镧(La)、铝(Al)、镍(Ni)、锶(Sr)、锑(Sb)、硒(Se)或其它金属。酸液可例如是盐酸、硝酸、磷酸、硫酸或其它适合的酸液。在本发明的实施例中，步骤100所使用的酸液只要是能对金属元素M1、M2皆具有溶解性即可。
步骤110，将二金属盐M1X、M2X分别溶解于醇类溶液中，以形成二种金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n，其中R表烷基。上述，金属醇盐M1(OR)n是将金属盐M1X与醇类溶液进行反应而得到。同样地，金属醇盐M2(OR)n是将金属盐M2X与醇类溶液进行反应而得到。醇类溶液例如是甲醇、乙醇、丙醇等一元醇，或是其它的多元醇。在步骤110中，所使用的醇类溶液只要是能对金属盐M1X、M2X皆具有溶解性即可。
步骤120，以比例X∶Y秤取金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n，并加入水，以形成金属氧化物溶液。其以比例X∶Y秤取金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n，以形成一混合溶液，然后在混合溶液中加入水，金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n与水会进行水解缩合反应(即所谓的水合反应)，而形成金属氧化物溶液。
步骤130，将金属氧化物溶液涂布于基材上。上述，基材可例如是玻璃基板或其它合适的基材。
步骤140，对基材进行一干燥处理步骤。此干燥处理步骤可以去除掉金属氧化物溶液中的挥发性物质，例如醇类溶液等。上述，对基材进行干燥处理步骤例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥。另外，对基材进行干燥处理步骤还可例如是对基材进行烘烤，其例如是将基材置于烤箱中烘烤。甚至，对基材进行干燥处理步骤更可例如是将基材置于大气环境中进行自然干燥以及对基材进行烘烤。
步骤150，将基材置于含氢气环境中，以形成金属合金膜。其例如是将基材放入氢气炉中，并通入氢气，则金属氧化物会与氢气进行还原反应，而形成金属合金膜，且所形成的金属合金膜中的金属元素M1、M2的比例为X∶Y。
值得注意的是，本发明可以预定形成的金属合金膜的金属含量比例，来决定步骤120中的所需的金属醇盐M1(OR)n、M2(OR)n的比例，以得到具有精确的金属组成的金属合金膜。另一方面，本发明的方法能够形成大面积的金属合金膜，亦即是具有可大面积成膜的优点，因此特别能够适用于需大面积的金属合金膜的应用领域中。此外，本发明的方法不需经多次镀膜步骤即可完成，因此较习知的方法更为简易。
当然，上述实施例是以形成二元金属合金为例，本发明的方法亦可形成具有多元金属合金的金属合金膜。本发明并不对金属合金膜中的金属元素的数目及种类做特别的限定。
以下，详细说明利用本发明的金属合金膜的方法，来形成铜∶铟的比例为95∶5的铜/铟合金。
首先，将铜、铟二金属元素分别与盐酸进行反应，以形成氯化铜、氯化铟。然后，将氯化铜和氯化铟分别溶解于甲醇中，并加上适当的搅拌与温度的控制，可得到铜醇盐和铟醇盐。接着，以比例为95∶5来秤取适量的铜醇盐和铟醇盐，形成一混合溶液。继之，在混合溶液中加入水，则铜醇盐和铟醇盐与水会进行水合反应，而形成铜/铟氧化物溶液。之后，将所形成的铜/铟氧化物溶液涂布于玻璃基板上。接着，将玻璃基板置于大气环境中进行自然干燥，以及对玻璃基板进行烘烤，以去除掉铜/铟氧化物溶液中的甲醇。随后，再将玻璃基板放到氢气炉中，并通入氢气，则铜/铟氧化物会与氢气进行还原反应，即可形成铜∶铟的比例为95∶5的铜/铟合金膜。
在另一实施例中，欲形成铜∶铟比例为90∶10的铜/铟合金，则仅需于秤取适量的铜醇盐与铟醇盐的步骤中改变其比例为90∶10即可。
同样地，亦可利用本发明的方法形成铜/铝合金、锌/锡合金等二元合金，甚至是铜/铟/硒合金等三元合金，又或者是其它的多元合金，而其详细的形成方法，将不再赘述。
接下来，说明利用本发明的方法形成太阳能电池。图2为依照本发明一实施例所绘示的太阳能电池的剖面示意图。
请参照图2，太阳能电池的形成方法为，在基底200上依序形成金属电极202及缓冲层204。其中，基底200的材质例如是玻璃、金属或聚合物。金属电极202的材质例如是钼或铝，缓冲层204的材质例如是钼。另外，太阳能电池的基底200、金属电极202及缓冲层204的形成方法为此领域的人员所熟知，在此不再赘述。
然后，在缓冲层204上形成吸收层206。吸收层206的材质例如是铜/铟/镓/硒或铜/铟/硒等金属合金膜，而吸收层206的形成方法是利用本发明的金属合金膜的形成方法所形成。而其形成方法以于上述实施例详细说明。
之后，在吸收层206上依序形成导电层208与抗反射层210。上述，导电层208的材质为透明导电性金属氧化物膜。抗反射层210的作用为避免光的反射，以增加光的吸收。当然，导电层208与抗反射层210的形成方法与材质为此领域的人员所熟知，在此不再赘述。
承上述，利用本发明的金属合金膜的形成方法来形成太阳能电池的吸收层，能够得到大面积的金属合金膜，如此有助于提高太阳能电池的效能。
综上所述，本发明至少具有下列优点。
1、本发明的金属合金膜的形成方法较为简易，且能够形成大面积的金属合金膜。
2、本发明的方法除了具有大面积成膜的优点外，还能够得到具有预形成的金属含量比例的金属合金膜，亦即是可精确地控制金属合金膜中金属的组成。
3、本发明的方法可应用于太阳能电池的吸收层的形成上，且由于能够形成大面积的金属合金膜，因此可提高太阳能电池的效能。除此之外，本发明亦可应用于其它日常生活的光电产品中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (16)

1、一种金属合金膜的形成方法，该金属合金膜含有至少二种金属元素，该些金属元素的含量具有一比例，其特征在于该形成方法包括：
将该些金属元素分别溶解于一酸液中，以形成二种金属盐；
将该些金属盐分别溶解于一醇类溶液中，以形成二种金属醇盐；
以该比例秤取该些金属醇盐，并加入水进行水合反应，以形成一金属氧化物溶液；
将该金属氧化物溶液涂布于一基材上；
对该基材进行一干燥处理步骤；以及
将该基材置于含氢气环境中，以形成该金属合金膜。
2、根据权利要求1所述的金属合金膜的形成方法，其特征在于该些金属元素包括铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、硒及锑。
3、根据权利要求1所述的金属合金膜的形成方法，其特征在于其中所述的酸液包括盐酸、硫酸、硝酸及磷酸。
4、根据权利要求1所述的金属合金膜的形成方法，其特征在于其中所述的醇类溶液包括甲醇。
5、根据权利要求1所述的金属合金膜的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥。
6、根据权利要求1所述的金属合金膜的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括对该基材进行烘烤。
7、根据权利要求1所述的金属合金膜的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥以及对该基材进行烘烤。
8、根据权利要求1所述的金属合金膜的形成方法，其特征在于其中所述的基材包括玻璃基板。
9、一种太阳能电池的形成方法，其特征在于：
在一基底上依序形成一金属电极及一缓冲层；
在该缓冲层上形成一吸收层，其中该吸收层为一金属合金膜，其含有至少二种金属元素，且该些金属元素的含量具有一比例，该吸收层的形成方法包括：
将该些金属元素分别溶解于一酸液中，以形成二种金属盐；
将该些金属盐分别溶解于一醇类溶液中，以形成二种金属醇盐；
以该比例秤取该些金属醇盐，并加入水进行水合反应，以形成一金属氧化物溶液；
将该金属氧化物溶液涂布于一基材上；
对该基材进行一干燥处理步骤；以及
将该基材置于含氢气环境中，以形成该金属合金膜；以及
在该吸收层上依序形成一导电及一抗反射层。
10、根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于该些金属元素包括铟、锡、锆、钛、银、锌、镓、铜、镧、铝、镍、锶、硒及锑。
11、根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的酸液包括盐酸、硫酸、硝酸及磷酸。
12、根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的醇类溶液包括甲醇。
13、根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥。
14、根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括对该基材进行烘烤。
15、根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于对该基材进行该干燥处理步骤包括将该基材置于大气环境中进行自然干燥以及对该基材进行烘烤。
16、根据权利要求9所述的太阳能电池的形成方法，其特征在于其中所述的基材包括玻璃基板。
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