DE3486402T2

DE3486402T2 - Verfahren zum Herstellen eines elektrisch isolierten metallischen Substrats als kontinuierliches Band.

Info

Publication number: DE3486402T2
Application number: DE3486402T
Authority: DE
Inventors: Takehisa Nakayama; Kunio Nishimura; Yoshihisa Tawada; Kazunori Tsuge
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1983-12-01
Filing date: 1984-11-27
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2004-11-28
Also published as: EP0144055B1; EP0478010B1; CA1267864C; KR900008504B1; DE3486402D1; KR850004370A; EP0478010A2; EP0478010A3; ATE126551T1; JPS60119784A; CA1267864A; DE3485829T2; EP0144055A3; ATE78522T1; DE3485829D1; US4585537A; EP0144055A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines kontinuierlichen Bandes eines elektrisch isolierten metallischen Substrats für den Einsatz in einer Solarzelle, einer gedruckten Schaltung oder einem integrierten Schaltkreis.
In der Vergangenheit hat man Solarbatterien verwendet, welche eine Vielzahl von Solarzellen enthalten, die in einem bestimmten Muster auf einem Substrat angeordnet und in Serie geschaltet sind, und es wurden ebenfalls gedruckte schaltungen mit hoher Wärmefestigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt.
Da in solchen Solarbatterien die verwendeten Solarzellen in Serie geschaltet sein müssen, ist es hier notwendig, benachbarte Zellen elektrisch gegeneinander zu isolieren. Wenn zum Beispiel das in der Solarzelle eingesetzte Substrat ein metallisches Substrat ist, so muß dieses Substrat einer Isolierbehandlung unterzogen werden. Üblicherweise umfaßt eine solche Behandlung ein Glanzschleifen der Oberfläche eines ausgerollten Bandes eines metallischen Substrats, welches dann mit einer Schutzfolie versehen wird, und anschließend wird das Band durch Chemisches Beizen oder Pressen in eine bestimmte Form geschnitten wird, wonach die Schutzfolie entfernt und dann das Substrat einer Isolierbehandlung unterzogen wird, um auf diese Weise eine Isolierschicht darauf auszubilden. Auf der so hergestellten Isolierschicht wird anschließend durch Bedampfung oder Kathodenzerstäubung eine gemusterte Gegenelektrode ausgebildet. Die Gegenelektrode kann über die gesamte Oberfläche ausgebildet und dann durch Chemisches Beizen mit einem Muster versehen werden.
In dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren müssen die geschnittenen Substrate einzeln gehandhabt werden, was einen großen Arbeitsaufwand erfordert, und die notwendigen zahlreichen Handhabungsverfahren verringern das Endergebnis und die Produktivität. Im Hinblick auf die Durchführung der einzelnen Bearbeitungsschritte ist iin allgemeinen günstig den Produktionsprozeß in Losen abzuwickeln.
Bei der Herstellung der aktiven Schichten einer Solarzelle muß das Substrat mindestens auf eine Temperatur von 200 bis 350ºC erwärmt werden und daher muß diese Isolierschicht eine solche Temperatur aushalten können. Aus diesem Grund wird ein Harz mit einer guten Wärmefestigkeit, wie zum Beispiel ein Polyimid, als Material für die Herstellung der Isolierschicht eingesetzt. Das Verfahren für die Herstellung einer Isolierschicht aus einem solchen Harzmaterial beinhaltet die Schritte der Beschichtung eines metallischen Substrats mit einem Polyimidharz durch Zentrifugalbeschichtung oder Eintauchen und anschließender Erwärmung der Harzschicht, um das Harz auszuhärten und zu entgasen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr kompliziert und verursacht eine hohe Ausschußrate. Allgemein gilt: je höher die Temperatur bei der Herstellung der Schicht ist, umso besser ist die Qualität der hergestellten Solarzelle. Bei der Herstellung einer Solarzelle unter Verwendung eines Substrats mit einer Isolierschicht aus Polyimidharz od.dgl. darf die Temperatur für die Anfertigung der Schicht höchstens 250ºC betragen, da sich sonst in der Gegenelektrode Risse bilden, wenn das Substrat einer höheren Temperatur ausgesetzt wird. Außerdem bildet sich während der Erwärmung in der aus dem Harz bestehenden Isolierschicht eine Kondensation, um H&sub2;O und Verunreinigungen auszuscheiden, wodurch die Leistung der Solarzelle beeinträchtigt wird.
Daher ist die Verwendung eines Substrats mit einer aus einem Harz bestehenden Isolierschicht für die Herstellung einer Solarzelle von hoher Qualität nicht von Vorteil.
Aufgrund der erforderlichen Wärmefestigkeit und geringen Leitfähigkeit verlangt das Verwendungsgebiet gedruckter Schaltungen die Entwicklung von gedruckten Schaltungen in Form eines isolierten metallischen Substrats.
Auf dem Gebiet der Herstellung von Solarzellen ist es bekannt (EP 0 041 773 A1), eine Isoliershicht aus SiO&sub2; oder Si&sub3;N&sub4; auf ein Substrat auf zutragen. Diese Materialien haben eine kristalline Form.
Für den kontinuierlichen Auftrag von amorphen isolierenden Barrieren aus Silikon ist es bekannt (FR-A-2 497 604), ein Plasma-CVD-Verfahren oder eine Methode der Kathodenzerstäubung einzusetzen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren für die kontinuierliche Herstellung einer Isolierschicht aus einem anorganischen Material und einer Gegenelektrode auf einem metallischen Substrat anzubieten und, falls notwendig, das Substrat anschließend zu reinigen, die Gegenelektrode mit einem Muster zu versehen und das hergestellte isolierte Substrat zu beschneiden, wodurch der Arbeitsaufwand, die Herstellkosten, die Verfahrensschritte und die Bearbeitung zu reduzieren, während das Endergebnis, die Produktivität sowie die Wärmefestigkeit erhöht und außerdem die Leistung der Solarzelle selbst verbessert werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für die Herstellung eines kontinuierlichen Bandes eines metallischen Substrats mit einer elektrischen Isolierschicht vorgeschlagen, welches die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Weitere Ausgestaltungen und Abwandlungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Substrat besteht aus einer Metallplatte, welche zum Beispiel aus Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer, Zink, sowie einer ihrer Legierungen, oder aus rostfreiem Stahl und Messing besteht, sowie aus einer Platte aus einem Metall oder einem Harz, welche mit einem anderen Metall, wie zum Beispiel Aluminium oder Silber, oberflächenbehandelt ist. Das verwendete metallische Substrat ist vorzugsweise ein kontinuierliches Band, welches eine Dicke von etwa 0,03 bis 2,0 mm und eine Breite von etwa 10 bis 500 mm hat. Das kontinuierliche Band ist vorzugsweise ein schleifenförmiges Material in Form einer Rolle, die eine entsprechende Handhabung ermöglicht.
Die Oberfläche des metallischen Substrats wird vorzugsweise mit Hilfe eines üblichen Verfahrens geschliffen, da eine solche Schleifbehandlung die Isolierschicht gegen schädliche Auswirkungen auf das Endergebnis schützen kann, welche zum Beispiel durch einen elektrischen Kontakt über in der Isolierschicht vorhandene nadelförmige Lunker entstehen können.
Um das Endergebnis noch weiter zu verbessern, wird vorzugsweise eine hochtechnische Bearbeitung, wie zum Beispiel ein kombiniertes elektrochemisches Schleifverfahren eingesetzt, um die Leistung des isolierten Substrats noch weiter zu verbessern. Wenn man das Endergebnis zu einem gewissen Grad unbeachtet läßt, so ist es vom Standpunkt der Produktionskosten von Vorteil, wenn man ein nicht geschliffenes Substrat verwendet, dessen Oberflächenrauhigkeit Rmax nicht mehr als 0,5 um beträgt, und die zum Beispiel zwischen 0,3 bis 0,5 um liegt. Wenn die Oberflächenrauhigkeit eines geschliffenen metallischen Substrats Rmax ≤ 0,3 um beträgt und eine Isolierschicht in einer Dicke von etwa 2,0 um aufgetragen wird, kann das vorstehend erwähnte Auftreten eines elektrischen Kontaktes auf Null reduziert werden, verglichen mit dem Fall, in dem die gleiche Isolierschicht auf ein Substrat aufgetragen wird, dessen Oberflächenrauhigkeit Rmaa etwa 0,5 um beträgt. Im Falle einer Oberflächenrauhigkeit von Rmax ≤ 0,2 ist das Endergebnis, selbst wenn die Dicke der aufgetragenen Schicht etwa 1,5 um beträgt, das gleiche, wie in dem Fall, in dem ein Substrat mit einer Oberflächenrauhigkeit von Rmax = 0,3 um verwendet und eine Schicht mit einer Dicke von etwa 2,0 um aufgetragen wird. Wenn das Substrat im Rahmen eines kombinierten hochtechnischen elektrochemiscnen Verfahren geschliffen wird, welches eine Oberflächenrauhigkeit von Rmax ≤ 0,05 gewährleistet, kann eine perfekte elektrische Isolierung auch dann erreicht werden, wenn die Dicke der aufgetragenen Isolierschicht nur 1 um beträgt. Im Hinblick auf die Haftfestigkeit sollte die Oberflächenrauhigkeit mindestens 0,005 um betragen. Wenn die Oberflächenrauhigkeit weniger als 0,005 um beträgt, so besteht die Gefahr, daß sich die Isolierschicht ablöst.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung hergestellte Isolierschicht wird auf das kontinuierliche metallische Substrat mit Hilfe des üblichen Plasma-CVD-Verfahrens aufgebracht, bei dem entweder Siliziumwasserstoffgas allein oder aber ein geeignetes Gasgemisch verwendet wird, welches durch Vermischung von Siliziumwasserstoffgas mit einem Kohlenwasserstoffgas, wie zum Beispiel Methan oder Ethylen, Ammoniakgas, Wasserstoff und Sauerstoff hergestellt wird, oder mit Hilfe des üblichen Verfahrens der Kathodenzerstäubung, bei dem ein Gasgemisch aus einem inerten Gas, wie zum Beispiel Argon oder Helium mit Wasserstoff, ein Kohlenwasserstoffgas und ein Silikon enthaltendes Verbundgas eingesetzt werden und eine Fangelektrode verwendet wird, welche aus SiC, Graphit, Silikon od.dgl. besteht. Die Dicke der Isolierchicht ist nicht besonders begrenzt, liegt jedoch vorzugsweise zwischen 0,1 bis 200 um, und noch in noch bevorzugterer Weise zwischen 0,5 bis 20 um.
Im Hinblick auf die Durchschlagspannung wird für die Zusammensetzung der Isolierschicht ein Material verwendet welches einen großen Bandabstand hat, d.h. zum Beispiel Si(1-x-y) CxNy:H (darin ist x = 0,1 bis 0,9, y ist 0 bis 0,9 und x + y ≤ 1), oder Si(1-x-y) (darin sind x und y wie oben definiert) Außerdem ist die Isolierschicht wegen der erforderlichen strukturellen Elastizität und der Festigkeit gegen das Auftreten von Rissen nicht monokristallin und besonders amorph. Vom Standpunkt der erreichten Isolierung ist es von Vorteil, ein Material zu verwenden, welches 10&supmin;&sup6; Ω cm&supmin;¹ oder weniger hat, vorzugsweise jedoch 10&supmin;&sup8; Ω. cm&supmin;¹ oder weniger.
Die Isolierschicht enthält einen Gewichtsanteil von mindestens 10 Kohlenstoffatomen. Wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 10 % beträgt, sinkt die dielektrische Durchschlagspannung auf 50 V/um oder weniger, wodurch die isolierende Leistung ungenügend wird. Wenn der Kohlenstoffgehalt 30 % oder mehr beträgt, steigt die dielektrische Durchschlagspannung bis auf 100 V/um oder einen höheren Wert an, was für einen durch Glimmentladung hergestellten Halbleiter von Vorteil ist. Für die Herstellung der Isolierschicht einer integrierten Schaltung oder einer gedruckten Schaltung wird vorzugsweise ein Material mit hohem Kohlenstoffgehalt verwendet, da dessen Wärmeleitfähigkeit sehr hoch ist.
Wenn für das Plasma-CVD-Verfahren ein Verfahren mit einer parallelen Plattenelektrode eingesetzt wird, bei dem das Substrat in einem Abstand von ± 3 cm von dem Plasmabereich angeordnet wird, oder aber ein Verfahren mit einer parallelen Plattenelektrode eingesetzt wird, bei dem eine Elektrode mit einem Magneten eingesetzt wird, der so positioniert ist, daß er ein Magnetfeld erzeugt, welches parallel zu dieser Elektrode verläuft, ist der durch das Plasma an der aufgetragenen Isiolierschicht verursachte Schaden sehr gering, und daher kann man auf diese Weise eine Isolierschicht herstellen, welche weniger Fehlerstellen aufweist.
Wenn der Auftrag der Isolierschicht dadurch durchgeführt wird, daß man die Prozeßtemperatur von 100ºC auf 400ºC erhöht, so können die Haftfestigkeit und die Wärmestabilität dieser Schicht erhöht und die internen spannungen einer solchen Schicht reduziert werden. Wenn außerdem die Differenz (Vb) des Gleichstrompotentials in dem Plasma-CVD-Verfahren 10 V oder weniger beträgt, so ist es möglich, gleichzeitig zwei Folien eines isolierten Substrats herzustellen, indem man zwei schleifenförmige metallische Bänder sowie einen Satz von Plasma-CVD- Elektroden verwendet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nach der Ausbildung der Isolierschicht auf einem metallischen Substrat auf dieses Substrat eine Gegenelektrode aufgebracht.
Die Gegenelektrode besteht aus einer einfachen Schicht oder einer mehrfachen Schicht, welche mit Hilfe der üblichen chemischen Zerstäubungsmethode hergestellt wird, bei der als Fangelektrode ein Metall, wie zum Beispiel Aluminium, Nickel, Chrom, Molybden, Silber, Gold, Kupfer oder eine Legierung dieser Metalle eingesetzt wird, oder aber ein elektrisch leitendes Oxyd, wie zum Beispiel ITO, SnO&sub2; oder Cd&sub2;SnOy verwendet wird, oder aber mit Hilfe der üblichen chemischen Bedampfungsmethode, bei der das vorstehend erwähnte Metall, dessen Legierung oder das elektrisch leitende Oxyd mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder eines elektrischen Widerstandes erwärmt wird. Die Dicke der Elektrode wird im allgemeinen so gewählt, daß sie in einem Bereich von 20 um (200 Å) und 100 um liegt, vorzugsweise jedoch in einem Bereich zwischen 40 und 100 um (400 bis 10.000 Å).
Der Auftrag der Gegenelektrode mit Hilfe des Kathodenzerstäubungsverfahrens kann über die gesamte Oberfläche der Elektrode ohne Verwendung einer Maske erfolgen, oder aber sie kann mit Hilfe einer Maske mit einem betimmten Muster versehen werden. Wenn der Auftrag der Gegenelektrode im Kathodenzerstäubungsverfahren bei einer Temperatur durchgeführt besitzt die so hergestellte Elektrode einen geringen elektrischen Widerstand und eine erhöhte Haftfestigkeit.
Das für die Gegenelektrode verwendete Material ist nicht besonders begrenzt und es kann hierfür ein für eine Gegenelektrode geeignetes konventionelles Material verwendet werden. Beispiele von geeigneten Materialien für die Ausbildung der Gegenelektrode sind unter anderem Metalle, wie zum Beispiel Aluminium, Chrom, Nickel, Molybden, SUS, Silber, Kupfer oder Gold; ITO; SnO&sub2;: CdxSnO&sub2; od.dgl. Für Solarzellen wird vorzugsweise eine Gegenelektrode eingesetzt, welche eine erste Schicht aus Aluminium, Ag, TiAg oder Cr aufweist, die mit einem elektrisch leitenden Film aus einem Oxyd beschichtet wird, wie zum Beispiel ITO, SnO&sub2;, CdxSnOy, oder aber ein Metalloxyd (TiO&sub2;, Nb&sub2;O&sub3;), das wegen seinem Reflexionsvermögen eine Dicke von höchstens einigen um (zehn Å) haben darf.
Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben und erklärt, welche in den Fig. 1 bis 10 Schnittansichten verschiedener Vorrichtungen für die Durchführung der Erfindung zeigen.
In der Fig. 1 wird ein kontinuierliches Band eines metallischen Substrats 11 von einer in einer Zufuhrkammer 1 installierten Zufuhrrolle 12 durch einen in einer Trennwand 40 vorgesehenen Schlitz in eine Plasmakammer 2 kontinuierlich oder intermittierend mit einer Rate von etwa 0,01 bis 100 m/min eingeleitet. In der Plasmakammer 2 ist eine Hochfreguenzelektrode 21 für den Auftrag einer Isolierschicht mit Hilfe der Plasma-CVD-Methode vorgesehen, sowie eine Heizvorrichtung 22 für das Substrat 11 sowie (nicht gezeigte) Einrichtungen für die Einleitung und Ableitung von Gasen.
Das in die Plasmakammer 2 geleitete metallische Substrat 11 wird, während es durch die Heizvorrichtung 22 erwärmt wird, zu einem Schlitz 43 in der Trennwand 42 bewegt. Ein Gasgemisch mit einer bestimmten Zusammensetzung wird in die Plasmakammer 2 geleitet, so daß der darin herrschende Gasdruck auf einem Wert von 1,33 bis 1.333 Pa (0,01 bis 10 Torr) gehalten werden kann. Das eingeleitete Gas wird mit Hilfe einer von der Hochfrequenzelektrode erzeugten Hochfreguenzspannung von zum Beispiel 1 kHz bis 200 Mhz in Plasma umgewandelt und auf das sich mit der Erwärmung bewegende metallische Substrat 11 aufgetragen, wodurch eine lsolierschicht gebildet wird.
Das mit der Isolierschicht versehene metallische Substrat 11 wird durch den Schlitz 43 in eine Kathodenzerstäubungskammer 3 eingeleitet. In dieser Kathodenzerstäubungskammer 3 ist ein Paar Kathodenelektroden 23 angeordnet, welches aus eine Fangelektrode und eine Anode umfaßt, sowie eine Heizvorrichtung 24 für das mit der Isolierschicht versehene Substrat sowie (nicht gezeigte) Mittel für die Einleitung und Ableitung von Gasen.
Das vorzugsweise während seiner Erwärmung mit Hilfe der Heizvorrichtung 24 in die Kathodenzerstäubungskammer 3 eingeleitete isolierte Substrat 11 wird zu einem Schlitz 45 in einer Trennwand 44 bewegt. Das Mittel für die Einleitung von Gasen leitet Argongas oder Heliumgas in die Kathodenzerstäubungskammer 3, so daß der darin herrschende Gasdruck auf einem Wert von etwa 0,013 bis 1,33 Pa (10&supmin;&sup4; bis 1 Torr) gehalten werden kann. Das eingeleitete Gas wird mit Hilfe der Anode des Elektrodenpaars 23 in Plasma verwandelt und das Plasmagas trifft auf die Fangelektrode, um die in der Fangelektrode enthaltenen Atome in dem Plasma zu zerstäuben. Die zerstäubten Atome setzen sich auf der Isolierschicht des sich vorzugsweise mit der Erwärmung bewegenden Substrats 11 ab, wodurch eine Gegenelektrode ausgebildet wird.
Das mit der Isolierschicht versehene metallische Substrat 11 wird zusammen mit der Gegenelektrode durch einen Schlitz 45 geleitet und auf eine Wickelwalze 13 aufgewickelt, welche in einer Wickelkammer 4 installiert ist.
Der in der Fig. 1 gezeigte Apparat kann, falls notwendig, mit einer Reinigungskammer 8 und einer Trocknungskammer 9 ausgestattet werden, wie sie in der Fig. 6 gezeigt sind, um die Oberfläche des metallischen Substrats 11 zu reinigen.
Die in der Fig. 2 gezeigte Vorrichtung besitzt eine Zwischenkammer 5, welche zwischen der Zufuhrkammer 1 und der Plasmakammer 2 angeordnet ist, sowie eine zwischen der Plasmakammer 2 und der Kathodenzerstäubungskammer 3 angeordnete Zwischenkammer 6, und schließlich eine zwischen der Kathodenzerstäubungskammer 3 und der Wickelkammer 4 angeordnete Zwischenkammer 7, welche für die Ableitung der Gase und die Regelung des Innendruckes eingesetzt werden können. Mit Hilfe dieser Ausführungsart kann die wechselseitige Diffusion von Gasen zwischen benachbarten Kammern vermieden werden und so ist es möglich, in stabiler Weise ein Produkt von hoher Qualität zu erreichen. Der Druck in der Plasmakammer 2, der Kathodenzerstäubungskammer 3 und den Zwischenkammern 5, 6 und 7 wird vorzugsweise so geregelt, daß der Druck in den Zwischenkammern nicht mehr als 2/3, vorzugsweise nicht mehr als 1/2 und noch bevorzugter nicht mehr als 1/10 des Druckes in einer der benachbarten Kammern ausmacht, welche den niedrigeren Druck aufweist.
Die in der Fig. 2 gezeigte Vorrichtung kann, falls dies gewünscht sein sollte, mit einer in der Fig. 6 gezeigten Reinigungskammer 8 und einer Trocknungskammer 9 ausgestattet werden, um darin die Oberfläche des metallischen Substrats 11 zu reinigen.
Wie in der Fig. 3 gezeigt, kann die Zwischenkammer 6 mit Mitteln 16 für die Zuleitung von Maskierungen ausgerüstet werden, um eine Maske 17 bereitzustellen und um die relative Positionierung einer solchen Maske gegenüber dem isolierten Substrat zu erreichen. Die Zwischenkammer 7 kann mit Mitteln 18 für die Aufwicklung der Maske 17 ausgestattet sein, welche von den Mitteln 16 für die Zufuhr der Maske zugeführt werden. Mit Hilfe dieser Ausführungsart wird, während das isolierte Substrat 11 an die Kathodenzerstäubungskammer 3 geliefert wird, die relativ zu dem isolierten Substrat positionierte Maske ebenfalls in die Kathodenzerstäubungskammer 3 geleitet, um darin mit Hilfe dieser Maske 17 eine Gegenelektrode zu bilden. Dies ermöglicht die kontinuierliche Herstellung einer gemusterten Gegenelektrode.
Bei dem Einsatz des kontinuierlichen Bandes des mit einer Isolierschicht versehenen metallischen Substrats 11 kann eine Wickelvorrichtung 15 für die Aufwicklung einer Schutzfolie 14 in der Zufuhrkammer 1 installiert werden, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist. In dieser Ausführungsart kann das mit der Schutzfolie 14 versehene metallische Substrat 11 verwendet werden, und auf diese Weise kann das metallische Substrat mit sauberer Oberfläche ohne vorherige Reinigungsbehandlung an die Plasmakammer 2 geliefert werden, während die Schutzfolie aufgewickelt wird. Wenn außerdem zusammen mit der Wickelkammer 4 Zufuhrmittel 19 für die Zuleitung einer Schutzfolie 20 vorgesehen sind, wird das isolierte Substrat zusammen mit der Gegenelektrode aufgewickelt, während die Schutzfolie zugeführt wird, um so ein Produkt herzustellen, bei dem die Oberfläche der Gegenelektrode geschützt ist.
Wie in der Fig. 5 gezeigt, können die in der Fig. 3 gezeigten Mittel 16 für die Zufuhr der Maske und die Mittel 18 für die Aufwicklung der Maske mit der in der Fig. 4 gezeigten Vorrichtung zusammengebaut werden. Mit Hilfe dieser Vorrichtung wird die Herstellung des Musters während der Ausbildung der Gegenelektrode erreicht.
Wie in der Fig. 6 gezeigt, kann außerdem vor der Zulieferung des metallischen Substrats 11 an die Plasmakammer 2 dieses Substrat in der Reinigungskammer 8 nach einem üblichen Verfahren gereinigt und dann mit Hilfe von Trocknern 25, wie zum Beispiel einem Infrarottrockner oder einem abgeschirmten Trockner getrocknet werden, welche, falls notwendig, einer Plasmabehandlung mit einem Gas unterzogen werden, wie zum Beispiel mit Stickstoff, Wasserstoff, Argon oder Helium, um damit die Oberfläche des Substrats zu reinigen. Das gereinigte Substrat wird an die Plasmakaminer 2, die Zwischenkammer 10 und die Kathodenzerstäubungskammer 3 geliefert, um darauf die Isolierschicht und die Gegenelektrode auszubilden, wonach es aufgewickelt wird. Für die Reinigung in der Reinigungskammer 8 kann die übliche Reinigung durch eine Reinigung mit einem dampfförmigen Lösungsmittel ergänzt werden.
Statt den In den Fig. 3 oder 5 gezeigten Vorrichtungen, mit deren Hilfe, wie in der Fig. 7 gezeigt, die gemusterte Gegenelektrode mit Hilfe der Maske hergestellt wird, kann das mit der Isolierschicht und der Gegenelektrode versehene metallische Substrat auch an eine Beizkammer 33 geliefert werden, in der durch Bedrucken der Gegenelektrode mit Hilfe von Mitteln 34 auf dieser ein resistenter Film ausgebildet wird. Alternativ wird ein auf die gesamte Oberfläche der Gegenelektrode aufgetragener resistenter Film mit Hilfe von Belichtungsmitteln 35 unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Photomaske belichtet, um so darauf ein Muster zu bilden, gefolgt von einer Beizbehandlung mit Hilfe von Plasmaätzmitteln 36, um dadurch diese Gegenelektrode mit einem Muster zu versehen.
Die in der Fig. 7 gezeigte Vorrichtung kann mit der Wickelvorrichtung 15 für die Schutzfolie und der in der Fig. 4 gezeigten Vorrichtung 19 für die Zufuhr der Schutzfolie zusammengefaßt werden, um die in der Fig. 8 gezeigte Vorrichtung zu bilden.
Außerdem kann in in den vorstehend beschriebenen Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung eine Schneidkammer 31 vorgesehen werden. In dieser Ausführungsart wird das metallische Substrat 11 sukzessive durch die Plasmakammer 2, eine Zwischenkammer 28 für die differentielle Ableitung, die Kathodenzerstäubungskammer 3 und die Zwischenkammern 29 und 30 für die differentielle Ableitung von Gasen geleitet und dann in Form eines kontinuierlichen Bandes in die Schneidkammer 31 geleitet.
In der Schneidkammer 31 wird das kontinuierliche Produkt mit Hilfe der Schneidmittel 32, wie zum Beispiel einer Presse, einem Beizittel oder einem Laser auf eine vorbestiminte Länge abgeschnitten. Wenn sich dabei Abfälle bilden, können diese Abfälle mit Hilfe einer Induktionswalze 38 auf eine Wickelwalze 37 für Abfälle aufgewickelt werden.
Wenn die Differenz des Potentials (Vb) zwischen der Hochfrequenzelektrode und dem metallischen Substrat auf einen Wert von 10 V oder weniger geregelt wird, ist es, wie in der Fig. 10 gezeigt, möglich, gleichzeitig Isolierschichten auf zwei metallischen Substraten 11a und 11b auszubilden. In dieser Ausführungsart der vorliegenden Erfindung sind in der Plasmakammer 2 zwei Zufuhrrollen 12a und 12b installiert und die Abgabe von Plasma wird mit Hilfe einer einzigen Heizvorrichtung 22 und eine einzige eine Heizvorrichtung enthaltende Hochfrequenzelektrode 21a durchgeführt. Wie in der Fig. 10 gezeigt, können die die Heizvorrichtung enthaltende Hochfrequenzelektrode 21a und die Heizvorrichtung 22 zwischen den Substraten 11a und 11b horizontal übereinanderliegend angeordnet werden. Als Alternative können die die Heizvorrichtung enthaltende Hochfrequenzelektrode 21a und die Heizvorrichtung 22 vertikal zwischen den Substraten 11a und 11b angeordnet werden, wobei die gesamte Vorrichtung um 90º gedreht wird. Die die Isolierschicht enthaltenden isolierten Substrate werden an die Kathodenzerstäubungskammer 3 geleitet, wo die Gegenelektroden auf den jeweiligen Isolierschichten mit Hilfe von einem Paar Elektroden 23a und 23b und den Heizvorrichtungen 24a und 24b ausgebildet werden. Die Produkte werden in den Wickelkammern 4a und 4b auf die Wickelwalzen 13a und 13b aufgerollt.
Obwohl sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsatn der Erfindung auf eine Methode für die Herstellung der Isolierschicht mit Hilfe des Plasma-CVD-Verfahrens mit anschließender Ausbildung der Gegenelektrode mit Hilfe eines Kathodenzerstäubungsverfahrens beziehen, kann die Isolierschicht auch mit Hilfe eines Kathodenzerstäubungsverfahrens hergestellt werden, während die Gegenelektrode mit Hilfe eines Bedampfungsverfahrens ausgebildet werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Isolierschicht und die Gegenelektrode mit Hilfe einer einzigen Vorrichtung kontinuierlich auf dem fortlaufenden Band eines metallischen Substrats ausgebildet werden. Daher sind Handhabungsarbeiten zwischen den einzelnen Prozeßschritten nicht erforderlich, wodurch die erforderliche Zeit und der Arbeitsaufwand reduziert und das gewünschte Produkt mit großer Geschwindigkeit kostengünstig Kosten hergestellt werden kann. Da außerdem das erfindungsgemäße Verfahren in einem geschlossenen Kreis durchgeführt werden kann, besteht keine Möglichkeit einer Kontaminierung durch Staub, wodurch das erreichte Endergebnis verbessert wird. Außerdem kann das Verfahren automatisch durchgeführt werden, da die einzelnen Verfahrensschritte bis zur Ausbildung des Musters auf der Gegenelektrode und, falls gewünscht, bis zu dem Schneidvorgang kontinuierlich abgewickelt werden kann.

Claims

1. Verfahren für die Herstellung eines kontinuierlichen Bandes eines elektrisch isolierten metallischen Substrats für den Einsatz in einer Solarzelle, einer gedruckten Schaltung oder einem integrierten Schaltkreis, bei dem eine Isolierschicht aus einem nicht monokristallinen Material bestehend aus Si(1-x- y)CyNx:H (darin ist x 0,1 bis 0,9, 0 < y < 0,1 und x + y ≤ 1) oder aus Si(1-x-y)CyOx:H (worin x und y so wie oben definiert sind) mit Hilfe eines Plasma-de métallisation-Verfahrens oder eines Kathodenzerstäubungsverfahrens auf ein kontinuierliches Band eines metallischen Substrats aufgetragen wird, und bei dem eine Gegenelektrode mit Hilfe des Verfahrens der Kathodenzerstäubung oder der Aufdampfung auf diese Isolierschicht aufgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Isolierschicht aus einem amorphen Material hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gegenelektrode aus einer einfachen Schicht oder einer vielfachen Schicht bestehend aus Aluminium, Chrom, Nickel, Molybden, Kupfer, Zink, Silber, Zinn und einer ihrer Legierungen, einem ihrer Metalloxide, einer Titan-Silber-Legierung, Nichrom, SUS oder aus ITO hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kontinuierliche Band des metallischen Substrats ein auf eine Walze aufgewickeltes schleifenförmiges Material ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Substrat aus Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer, Zink oder einer ihrer Legierungen, rostfreiem Stahl, Messing oder einem oberflächenbehandelten Metall hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die Oberfläche des metallischen Substrats geschliffen wird, bevor diese Isolierschicht darauf aufgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit der geschliffenen Oberfläche des Substrats Rmax ≤ 0,5 um beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit der geschliffenen Oberfläche des Substrats Rmax ≤ 0,2 um beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das de métallisation-Plasmaverfahren oder das Verfahren der Kathodenzerstäubung eine mit Hilfe von parallelen Plattenelektroden durchgeführte Methode ist, das heißt, eine Methode, in der das Substrat in einem Abstand von ± 3 cm von dem Plasmaentladungsbereich angeordnet ist, oder aber eine Methode mit parallelen Plattenelektroden, in der mit Hilfe einer Elektrode ein Magnet installiert wird, welcher so angeordnet ist, daß eine Magnetfeldkomponente parallel zu der Plattenelektrode verläuft.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag dieser Isolierschicht bei einer Substrattemperatur von 100 bis 400ºC durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode unter Verwendung von Maskierungen in Form von Mustern aufgetragen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag der Gegenelektrode bei einer Substrattemperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 400ºC durchgeführt wird.